电子脉搏计数器毕业论文设计(编辑修改稿)

电子脉搏计数器毕业论文设计(编辑修改稿)内容摘要：

而压电陶瓷是人工制造的压电材料。 优点是压电系数大、灵敏度高、价格便宜，只是温度稳定性和强度不如石英晶体。 电子脉搏计电路原理 图中所用压电陶瓷片 BC 是一脉搏传感器，将它紧贴在人身部位时，它便把人体的脉搏信号转换为电信号。 由于该电信号很弱，故先通过运放进行放大，然后通过 与 非门进行整形，然后送入 IC2 进行计数。 方案二： 压电薄膜传感器的设计 PVDF 压电薄膜是一种新型的高分子压电 材料，在医用传感器中应用很普遍。 它既具有压电性又有薄膜柔软的机械性能，用它制作压力传感器，具有设计精巧、使用方便、灵敏度高、频带宽、与人体接触安全舒适，能紧贴体壁，以及声阻抗与人体组织声阻抗十分接近等一系列特点，可用于脉搏心音等人体信号的检测。 脉搏心音信号携带有人体重要的生理参数信息，通过对该信号的有效处理，可准确得到波形、心率次数等可为医生提供可靠的诊断依据。 图 33为传感器的阻抗变换器和阻抗曲线 ： 陕西国防学院电子工程系毕业论文 12 图 33 传感器的阻抗变换器和阻抗曲线 通过比较两种方案 方案二 压电薄膜传感器 虽然精度高 使用方便、灵敏度高、频带宽、与人体接触安全舒适 ， 但是成本很高；方案一目前应用更多的是压电陶瓷片。 它在性能上能满足电子脉搏计的设计要求，而且成本低是一个重要因素，所以选择压电陶 瓷片。 放大与整形电路 方案一 如图 34所示，其中非门 G1和 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。 图 34 放大整形电路 为了使 G1和 G2非门处于传输特性的线性区，应适当选取反馈电阻 R1的组值。 其阻值不能太小，否则非门的输出与输入之间的信号直接馈通。 一般 R1 值应比非门的输出电阻R0大两个数量级（非门 R0=8～ 15KΩ ),但 R1的阻值也不能太大，否则将使工作点稳定性变差，甚至有可能偏离出线性区，为此 ,R1值应比非门的输出电阻 Ri小 1～ 2 个数量级 (非门Ri=1010Ω ),所以 R1=1～ 10МΩ ,可选为 、。 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，可采取多级放大器级联起来增大放大倍数。 陕西国防学院电子工程系毕业论文 13 G3和 G4门通过正反馈构成施密特触发器，电阻比值 R2/R3影响其回差值，一般先确定电阻 R3，可根据 R3UOHUTH/IOH(max) 选 R3，式中 UOH为门电路的输出高电平（≈ VDD）， UTH 为门电路的阈值电压（≈ VDD/2），IOH(max)为所选门电路的高电平输出电流最大允许值。 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=（ ～ ） R3的关系来选取电阻R2的阻值。 方案二 如图 35所示 , 用与非门 D1组成的线性放大器进行放大，放大了的信号再由与非门D2进整形 , 将电脉冲信号送到 CD40110 的 9 引脚， 元器件 参数计算和方案一相同。 电路简单， 能够满足设计要求。 图 35 放大整形电路 方案比较 经过比较， 在能满足设计要求的前提下，选方案二。 计数译码显示电路 方案一 ： 采用集成芯片 CD40110 CD40110 为十进制可逆计数器 /锁存器 /译码器 /驱动器，具有加减计数 ，计数器状态锁存，七段显示译码输出等功能 ，其详细资料见后面核心芯片介绍。 参数计算： 数码管限流电阻值根据数码管电流的允许值进行计算。 限流电阻 R1～ R7可按下式进行估算： R1～ 7=UOHUDUCE/IS 式中 UOH 为 CD4511 输出高电平（≈ VDD）， UD 为 LED 正向工作电压（约为 ～ 2V），IS为数码管的笔段电流（约为 5～ 10mA),UCE 是三极管 T的管压降（约为 1V），则可求得R1～ R7 约为 ,通常取 510Ω。 若把电路中的某位显示电路单独 画出来，如图 36所示。 陕西国防学院电子工程系毕业论文 14 图 36 计数译码显示电路 方案二： 采用 74HC161 十 六 进制加减计数器 ， 译码器 CD4511 构成计数译码电路 74HC161 是十 六 进制计数器 ，采用两片 74LS161 芯片设计一个 100 进制计数器，电路图 37如下： 图 37 100 进制计数器 译码器的功能是把计数器 74LS161 输出的计数结果 (BCD 码 )转换成七段字形码，以驱动数码管，实现数字或符号的显示。 CD4511 是常用的 BCD 码 —— 七段显示译码器，它本身由译码器有输出缓冲器组成，具有锁存、译码、和驱动等功能，其输出最大电流可达 25mA，可直接驱动共阴极 LED数码管。 本设计 采用 CD4511 作为译码器。 CD4511 有四个输入端 A， B， C， D和七个输出端 a～ g,它还具有输入 BCD 码锁存、灯测试和熄灭显示控制功能，它们分别由锁存端 LE、灯测试端 /LT、熄灭控制端 /BI 来控制。 方案比较 通过比较，选择方案一，集成度高 ，可以简化电路，使得电路更简单，而且 CD40110陕西国防学院电子工程系毕业论文 15 这一芯片价格不是很贵。 时基信号产生电路 时基电路应产生一个方波定时脉冲，用来控制计数器 CD40110 的计数允许端，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，固定时间为一分钟。 时基信号产生 有两种方案： 方案一： CD4060 为了得到精确的定时信号（计数器的门控信号），采用振荡，分频的方法。 CD4060 是一个 14 位二进制窜行计数器（分频器），但是它内部除了有 14 个 T 触发器（组成 14 位计数器）外，还包含一个振荡器，只要在 CP1， CP0 和 /CP0 端外接电阻和电容，就可以构成 RC 振荡器 . 图 38 基准信号电路 为了得到 60 秒脉宽的定时信号， RC 振荡器的输出脉冲需经 214次分频得到 ,该单元电路 图 38 所示 ,则 RC 振荡脉冲的频率 f0应为 f0=214/60 2=136HZ 电阻 RT的值应大于 1KΩ ,电容 CT应大于或等于 100PF,一般可先选定电容 CT容量 ,再根据上式可估算出电阻 RT之值。 电阻 RS是为了改善振荡器的稳定性，减少由于器件参数的差异而引起振荡周期的变化而接入的， RS的阻值应尽量大于 RT，一般可取 RS=10RT，此时 振荡周期的变化大为减小。 为了得到准确的振荡频率值，实际上 RT和 RS 均应采用电位器，以便调整。 方案二： 采用 5G7555 实现 60 秒脉冲产生电路由 555 定时器和外接元件 R C2构成多谐振荡器。 输出脉冲的频率为： 经过计算得到 f≈ ，即 60 秒。 陕西国防学院电子工程系毕业论文 16 电路原理图 39 图 39 经过方案比较 选择方案二 ，方案二简单，应用到的元器件少，成本低。 电子脉搏计整机 电路原理图 陕西国防学院电子工程系毕业论文 17 陕西国防学院电子工程系毕业论文 18 第四章 核 心芯片 介绍 核心芯片 CD40110介绍 CD40110简。