谢伟(22)脉搏测量仪.docVIP

脉

搏

测

量

仪

学院：电气学院

专业班级：电信06-2班

姓名：谢伟

学号：320608030222

指导老师：

脉搏测量仪的课程设计任务书

技术指标

〔1〕应用数字电路实现在一分钟或半分钟内测量脉搏数，并显示其数值；

〔2〕测量误差小于或等于2次/分钟；

〔3〕正常人的脉搏次数是60~150次/分钟，如果出现心律不齐，要有所指示；

〔4〕功耗低，体积小，重量轻。

设计内容及要求

〔1〕用压电陶瓷片作为脉搏传感器，用数码管显示；

〔2〕确定设计方案，画出组成方框图，简述每局部功能；

〔3〕进行单元电路分析，采用动态扫描显示；

〔4〕进行必要的计算，以确定主要元件参数值；

〔5〕绘制完整的原理电路图。

3．编写设计报告

写出设计的全过程，附上有关资料和图纸，有心得体会。

脉搏测量仪设计

摘要：脉搏测量仪是用来测量人体心脏跳动频率的有效工具。心脏跳动频率通过压电传感器转换成电信号，经电路放大整形，由计数器测出每分钟心脏跳动的次数，然后经译码送至显示器显示出一定时间内的心跳次数。

关键词：传感器放大与整形计数器数字显示器心律监测

1引言

随着科学技术的快速开展，电子产品也逐步走入了人们的生活。人类工作在高科技、高效率的环境中，其身体健康状况也显得日益重要并备受关注，而数显式脉搏测试仪就为社会的医疗保健提供了方便。采用数显式脉搏计测量心脏跳动频率，不但精确，而且使用很方便，显示结果醒目。而这里设计的脉搏测量仪又具有轻巧灵便、经济实惠的特点，因而具有良好的应用前景和广阔的市场。

2总体设计方案

2.1课题分析

正常人脉搏数为60~80次/分钟，老年人为100~150次/分钟，婴儿为90~140次/分钟，显然这种信号属于低频范畴。因此，脉搏计是来测量低频信号的装置，其根本功能要求是：

〔1〕要把人体的脉搏信号〔振动〕转换成电信号，这就需要借助传感器。

〔2〕对转换后的电信号要进行放大和整形等处理，以保证其他电路正常工作。

〔3〕在很短的时间内，测量出经放大后的电信号频率值。

总之，脉搏计的核心是在固定的短时间内对低频电脉冲计数，最后以数字形式显示出来。可见，脉搏计的主要组成局部是计数器和数字显示器。

2.2确定总体设计方案

脉搏计的上述功能要求，可采用两个不同的方案来实现。

〔1〕把转换为电信号的脉搏信号，在单位时间内进行计数，并用数字显示其计数值，从而直接得到每分钟的脉搏数。

〔2〕测量脉搏跳动固定次数所需时间，然后换算为每分钟的脉搏数。

这两种方案比拟起来，第一种更直观，所需的电路结构更简单；第二种方法的测量误差比拟小，但实现起来电路要复杂些。为了使脉搏计轻巧而且廉价，通常采用第一种方案，其方框图如图1。

传感器

传感器

放大与整形

计数器

译码器

显示器

时基信号发生器

心律监测

图1脉搏测试仪组成方框图

3脉搏测试仪的单元设计与计算

3.1放大与整形电路

放大与整形电路如下图，其中非门G1与G2构成两级放大器，G3和G4构成施密特触发器，完成整形功能。

为了使用G1与G2非门处于传输特性的线性区，应适中选取反应电阻R1的阻值。一般可选1.5MΩ。

R2

R1

R1

R3

G1

G2

G3

G4

Ui

Uo

.

.

.

.

图2放大整形电路

由非门构成的放大电路，其放大倍数约为20倍，一般是不可调的，如放大倍数不够，可采用多级放大器级联来增大放大倍数。G3和G4门通过正反应构成施密特触发器，电阻比值R2/R3影响其回差值，一般先确定电阻R3，可根据

R3〔UOH-UTH〕/IOH〔MAX〕

确定R3的值。式中，UOH为门电路的输出高电平,UTH为门电路的阈值电压，IOH〔MAX〕为所选取门电路的高电平输出电流最大允许值。

当R3选定后，即可确定电阻R2的值，由于这里的施密特触发器主要用来对输入电压进行整形并提高抗干扰能力，通常可按R2=〔0.01~0.03〕R3的关系来选取电阻R2的阻值。

3.2计数器电路

计数器是脉搏测试仪的重要组成局部，电路采用CD4553作为计数器。它有两个特点：

〔1〕它有多种功能：锁存控制，计数允许，计满溢出和清零等。

〔2〕它是3位十进制计数器，但只有1位输出端〔输出BCD码〕，要完成3位输出，需采用扫描输出方式，通过它的选通脉冲信号，依次控制3位十进制数的输出，从而实现扫描显示方式。其工作原理具体如下：计数脉冲从计数脉冲输入端CL〔12脚〕输入，但是否计数要看计数允许端INH〔11脚〕的值。当INH为“0”时，计数脉冲由CL端进入计数器，而当INH为“1”时，禁止计数脉冲输入计数器，计数器保持禁止前的计数状态。LE〔10脚〕为锁存允端许端，当LE为“