数电课程设计-电子脉搏计.doc

电子课程设计 ——电子脉搏记 学院 太原科技大学华科学院 专业班级 电H 姓名 学号 指导老师 2010年12月 课程设计要求务………………………………………1 总体框图…………………………………………………1 元器件清单……………………………………………… 各功能模块及其原理…………………………………… 总体设计电路…………………………………………… 总结……………………………………………………… 数字电子脉搏计 一.设计任务要求 设计一个电子脉搏计，要求： 1.实现在15秒内测量1 min的脉搏数； 2.用数码管将测得的脉搏数用数字的形式显示； 3.测量误差小于4次/min。 总体框图 1． 图２－1　方案一整体框图 方案一：人体的正常脉搏为每分钟50-100次/秒。为了简化电路以及节省元件，我取计数器的计数范围为0-99。让信号发生器模拟人体脉搏的产生。以每个上升沿代表一次脉搏。让计数器记录上升沿的个数，然后左移两位，表示所记数字乘以四。这样我们就可以15秒钟测量一分钟的个数。但是这种方案由六位二进制码转换BCD码电路复杂，故障率高，延时较长，且计数不能连续，所以舍弃这种方案。 图２－２　方案二整体框图 方案二：在计数器与脉搏产生器之间串联一个四倍频电路。这样我们在15秒内采集的脉冲个数就可以等效为一分钟的个数，另外再加一个计时控制电路，当计时为15秒时，让计数器停止计数，此时读出的数据就是一分钟的脉搏数。如需重新记数，只要清零即可。此种方法能够连续计数，且计数电路结构简单。故选用第二种方案。 2．框图介绍： 以下几个模块是构成电子脉搏计的主要功能模块，为使人们更了解该方案的原理，现将各个模块介绍如下。 1.脉搏模拟电路主要是产生一定频率的脉冲信号，来模拟人体的脉搏经过传感器和波形整形后的输出信号。该信号直接送给脉搏四倍频电路。 2.四倍频电路的作用是将脉搏模拟信号的频率增加四倍，即让计数器记录的数据为实际值的四倍。让我们在15s内就可以读出1分钟的脉搏数。 3.时钟产生电路由555构成，主要是为整个电路提供一个基准时钟，让被测者能够对比时间与脉冲个数，来判断脉搏的快慢。 4.计时电路接收时钟信号并计时，当计时到15s的时候，给JK触发器一个有效脉冲，让JK触发器通过与门控制脉搏信号与计数电路的通与断。 5.清零信号主要是为下一次计数做准备。当需要再一次测量时，只需按下清零信号键，使数据归零。就可以重新计数。 6.电源主要是为各个模块提供电能，使其正常工作，本设计采用5V直流供电，电源直接从数电实验箱上获得。 三、元器件清单 本实验采用数电中常见的器件，这样我们就可以熟练地使用而且可以降低该电路的故障率。以下为本实验所使用的器件。 异或门74LS86一片，计数器74LS160两片，16进制计数器74LS163一片，JK触发器74LS73一片，LM555一片，与门74LS08，非门74LS04，数码管两个，发光二极管四只。电阻电容若干。其中： １． 异或门：当两个输入一致时，输出为0，输入相异时，输出为1。通过查芯片资料得，以74LS86为代表的74LS系列的额定电压为5V，最大5.25V。最小输入高电平电压2V，最大低电平输入电压0.8V。高电平最小输出电压2.7V，低电平最大输出电压0.5V。电源电流最大10mA。为标准TTL电平。符合我们的设计要求。异或门的原理图与真值表如图３－１所示 图3－１　异或门的逻辑符号与真值表 ２． 4-2输入与门及其真值表如图３－２所示，A、B为与门的输入端，Y为与门的输出端。当输入全1时，输出为1。当输入有0时，输出为0。与门的这一功能决定它可以作为自动控制的开关使用。当A端接信号，B端接控制端，B=1时，Y=A；B=0时，Y=0。 图３－２　74LS08内部框图及管脚图和真值表 ３．74LS160与74LS163有相同的逻辑结构，其结构图如图３－３所示，管脚图如图３－４所示： ENT、ENP为芯片的使能端，当ENT、ENP接高电平时芯片处于工作状态，接低电平时处于休眠状态。我们将这两端接高电平，使它一直工作。CLR为清零端，CLR=0，QA～QD输出为0，CLR=1，芯片正常工作。LOAD为同步置数端，低电平有效，当LOAD为低，且有下降沿来时，A、B、C、D四个数就并行置入，从QA，、QB、QC、QD输出。RCO为进位端。即由9变为0时，该端出现一个高电平。时序图如图3-4所示。 图３－３　７４ＬＳ１６０内部电路图 图３－４　７