心率检测器课程设计..doc

武汉纺织大学 课程设计任务书 课题名称： 心跳速率检测器 完成期限： 2014年05月28日 至 2014年06月12日 院系名称 机械院 指导教师 周国鹏 专业班级 测控1102 指导教师职称 学生姓名 景小飞 院系课程设计（论文）工作领导小组组长签字 目 录 摘要 2 第一章 方案论证 3 1.1定时间测次数实现法 3 第一章 心率检测单元电路设计 3 2.1传感器 3 2.2放大整形电路设计 4 2.3时基信号发生器设计 4 2.4计数译码显示电路电路设计 7 第三章 总电路及原理分析 12 3.1 数字心率计总电路及其原理说明 12 3.1.1数字心率计电路工作原理 12 3.2元器件的参数设定 12 3. 3电路仿真 13 3.3.1仿真软件介绍 13 3.3.2电路仿真 13 设计心得体会 15 附录：参考文献 16 摘要 脉搏是常见的生理现象，蕴含着丰富的人体生理病理信息。脉搏波所呈现出来的形态、强度、速率和节律等方面的综合信息，能反映出人体心血管系统中的许多生理病的血流特征。数字电子技术作为一门应用很广泛的科学技术，发展极其迅速。要想学好这门技术，首先是基础理论的系统学习，然后要技术训练，进而培养我们对理论联系实际的能力，设计电路的能力，实际操作的能力，以及培养正确处理数据、分析和综合实验结果、检查和排除故障的能力。课程设计作为对本课程的学习情况的检验，同时课程设计也对本课程知识的综合运用。同时也加深我们对电子产品的理解。 这次我们课程设计的题目是制作一个心跳速率检测器，二脉搏往往与心跳速率息息相关。根据人体脉搏信号特征，本文介绍了一种的由取样电路、放大整形电路、计数显示电路、电源电路四部分组成的新型心率计的设计方法。采用高集成度、高性能、低功耗、高频高速的集成芯片实现计数译码模块。具有时基信号频率稳定，设置合理，计数器清零及时，瞬时心率周期内准确计数等优点。测量范围为0～199 次/min，三位数字显示测量值。 关键词：脉搏，心跳速率，电路，设计 方案论证 从医学常识我们可知心率略等于脉搏次数，所以本次课程设计我们将脉搏做为心率的采样处。以脉搏次数作为心率。在这里我使用定时计数法来测量心跳速率。 传感器：将脉搏转换成相应的电脉冲信号 放大电路：对微小电脉冲信号进行放大； 时基信号发生电路：产生固定时间（1分钟活半分钟）的控制信号，作为计数器的门控，使计数器只有在此期间才进行计数； 计数、译码、显示电路：在门控信号作用期间，对电脉冲信号进行计数，并显示译码器译码，再由数码管显示数值； 电源电路：按电路要求提供符合要求的直流电源。 第二章 心率检测器单元电路设计 2.1 取样传感器 为了把脉搏转换成电信号，应采用压电式传感器。取样电路采用抗腐蚀的陶瓷压力传感器CPS182。抗腐蚀的陶瓷压力传感器没有液体的传递，压力直接作用在陶瓷膜片的前表面，使膜片产生微小的形变，厚膜电阻印刷在陶瓷膜片的背面，连接成一个惠通斯电桥。由于压敏电阻的压阻效应，使电桥产生一个与压力成正比、与激励电压成正比的高度线性度电压信号。通过激光标定，该传感器具有很高的温度稳定性和时间稳定性。 2.2 放大整形电路 放大整形电路如下图2-2-1所示，由晶体管9013与74LS00等组成，其中晶体管9013组成放大器将压电陶瓷传感器输出的信号进行放大。与非门构成的施密特触发器，它对放大器的输出信号进行整形，使之成为中规中矩的矩形波。 图2-2-1 放大整形电路 2. 3 时基信号发生器设计 时基电路是为了产生一个方波定时脉冲，用来控制计数器CD4553的计数允许INT端，以便使计数器在定时脉冲宽度所固定的时间内进行对脉搏电脉冲计数，固定时间为四分之一分钟。在此我们采用的是555的单稳态触发器加外围电路构成的时基信号发生器。 对于555定时器芯片，它由TTL集成定时电路和CMOS集成定时电路,这二者功能完全相同,不同之处是:TTL集成定时电路的驱动能力比CMOS集成定时电路大555定时电路是由三个5千欧电阻组成分压器、两个高精度电压比较器、一个基本R-S触发器、一个作为放电通路的管子及输出驱动电路组成。它的逻辑电路图为：如图所示 图2-3-1 555定时器逻辑电路功能描述：功能表如表3-1表所示当输入端R为低电平时，不管别的输入端为何种情况，输出为低电平,CMOS管工作。当引脚6的输入电平大于2/3UDD并且引脚2的输入电平大于1/3UDD,输出为低电平,CMOS管工作当引脚6的电平小于2/3UDD