課程設(shè)計(jì)--數(shù)字電子脈搏計(jì)

1、<p><b>　　數(shù)字電子脈搏計(jì)</b></p><p><b>　　一.設(shè)計(jì)任務(wù)要求</b></p><p>　　設(shè)計(jì)一個(gè)電子脈搏計(jì)，要求：</p><p>　　實(shí)現(xiàn)在15s內(nèi)測(cè)量１min的脈搏數(shù)，并且顯示其數(shù)字。正常人脈搏數(shù)60～80次／min，嬰兒為90～100次／min,老人為100～150次/min

2、。</p><p>　　1.實(shí)現(xiàn)在15秒內(nèi)測(cè)量1 min的脈搏數(shù)；</p><p>　　2.用數(shù)碼管將測(cè)得的脈搏數(shù)用數(shù)字的形式顯示；</p><p>　　3.測(cè)量誤差小于4次/min。</p><p><b>　　總體框圖</b></p><p><b>　　圖1總體框圖</b&g

3、t;</p><p>　　方案設(shè)計(jì)：此方案采用脈搏傳感器，74LS160計(jì)數(shù)器，集成運(yùn)放放大電路，555構(gòu)成的多諧振蕩器，異或門組成的4倍頻電路等電路。脈搏傳感器的作用是將脈搏信號(hào)轉(zhuǎn)換為響應(yīng)的電脈沖信號(hào)。由一個(gè)運(yùn)放器和三個(gè)電阻就組成了符合要求的放大電路。倍頻電路要對(duì)脈搏進(jìn)行調(diào)頻，如將15s內(nèi)傳感器所獲得的信號(hào)頻率4倍頻，即可得到對(duì)應(yīng)一分鐘的脈沖數(shù)，從而縮短測(cè)量時(shí)間。555定時(shí)器是為了試驗(yàn)在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成任務(wù)。本設(shè)

4、計(jì)中采用簡(jiǎn)單的74LS160作為計(jì)數(shù)器，因?yàn)樗鞘M(jìn)制計(jì)數(shù)器無(wú)需改裝，直接使用。因?yàn)槊}搏測(cè)試器中需要上百位的數(shù)字。因此，將三片74LS160直接按并行進(jìn)位方式連接即的千進(jìn)制計(jì)數(shù)器。</p><p><b>　　元器件清單</b></p><p>　　本實(shí)驗(yàn)采用數(shù)電中常見(jiàn)的器件，這樣我們就可以熟練地使用而且可以降低該電路的故障率。以下為本實(shí)驗(yàn)所使用的器件。</p&

5、gt;<p><b>　　表一 元器件清單</b></p><p>　　1、異或門：當(dāng)兩個(gè)輸入一致時(shí)，輸出為0，輸入相異時(shí)，輸出為1。異或門的原理圖與真值表如圖2-1所示</p><p>　　圖2-1　異或門的邏輯符號(hào)與真值表</p><p>　?。玻?2輸入與門如圖2-2所示，A、B為與門的輸入端，Y為與門的輸出端。當(dāng)輸入全1時(shí)

6、，輸出為1。當(dāng)輸入有0時(shí)，輸出為0。與門的這一功能決定它可以作為自動(dòng)控制的開(kāi)關(guān)使用。當(dāng)A端接信號(hào)，B端接控制端，B=1時(shí)，Y=A；B=0時(shí)，Y=0。</p><p>　　圖2-2　74LS08內(nèi)部框圖及管腳圖和真值表</p><p>　?。常?4LS160其結(jié)構(gòu)圖如圖2-3所示，管腳圖如圖2-4所示：</p><p>　　ENT、ENP為芯片的使能端，當(dāng)ENT、EN

7、P接高電平時(shí)芯片處于工作狀態(tài)，接低電平時(shí)處于休眠狀態(tài)。我們將這兩端接高電平，使它一直工作。CLR為清零端，CLR=0，QA～QD輸出為0，CLR=1，芯片正常工作。LOAD為同步置數(shù)端，低電平有效，當(dāng)LOAD為低，且有下降沿來(lái)時(shí)，A、B、C、D四個(gè)數(shù)就并行置入，從QA，、QB、QC、QD輸出。RCO為進(jìn)位端。即由9變?yōu)?時(shí)，該端出現(xiàn)一個(gè)高電平。時(shí)序圖如圖1-4所示。</p><p>　　圖2-3　74LS160內(nèi)

8、部電路圖</p><p>　　圖2-4 74ls160邏輯圖</p><p>　　4．555電路的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖2-5所示，定時(shí)器555是一種多功能集成電路，</p><p>　　只要在外部接上幾個(gè)電阻和電容，就可以組成施密特觸發(fā)器、單穩(wěn)態(tài)電路和多諧</p><p><b>　　振蕩器。</b></p>&l

9、t;p>　　圖2-5 555定時(shí)器內(nèi)部原理圖及真值表</p><p>　　5. 與非門74LS04為一個(gè)反向器，其原理圖與真值表如圖2-6所示。A=0時(shí)，Y=1。A=1時(shí)，Y=0。</p><p>　　圖2-6與非門邏輯圖</p><p>　　除了主要元件外，我們還用到了四輸入數(shù)碼管，電阻電容等，其邏輯圖如圖2-7所示： </

10、p><p><b>　　圖2-7數(shù)碼管</b></p><p>　　對(duì)于數(shù)碼管，其直值表如下：</p><p>　　表二：數(shù)碼管輸出與輸入的關(guān)系真值表</p><p>　　各功能模塊及其原理：</p><p><b>　　功能模塊</b></p><p>

11、　　交流信號(hào)模塊（如圖3-1）</p><p>　　圖3-1交流信號(hào)模塊</p><p>　　2. 放大整形電路（如圖3-2）</p><p>　　由一個(gè)運(yùn)放器和三個(gè)電阻就組成了符合要求的放大電路。放大倍數(shù)可調(diào)，本次放大倍數(shù)大約為11倍，用一個(gè)與非門進(jìn)行簡(jiǎn)單的整形。經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)，可以放大，整形正弦電路。</p><p>　　圖3-2放大整形電路&

12、lt;/p><p>　　3. 倍頻電路（如圖3-3）</p><p>　　倍頻電路的形式很多，如鎖相倍頻器、異或門倍頻器等，由于鎖相倍頻器電路比較復(fù)雜，成本比較高，所以這里采用了能滿足設(shè)計(jì)要求的異或門組成的4倍頻電路。利用第一個(gè)異或門的延遲時(shí)間對(duì)第二個(gè)異或門產(chǎn)生作用，當(dāng)輸入由“0”變成“1”或由“1”變成“0”時(shí)，都會(huì)產(chǎn)生脈沖輸出。其中電容C是為了延時(shí)，經(jīng)過(guò)測(cè)試，當(dāng)C1=33uf，C2=3.8

13、uf，R4=10k，R1=10k的時(shí)候能達(dá)到四倍頻的要求。</p><p><b>　　圖3-3倍頻電路</b></p><p>　　4. 時(shí)間控制電路（如圖3-4）</p><p>　　555定時(shí)器是為了試驗(yàn)在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成任務(wù)，控制電路工作的基準(zhǔn)時(shí)間。如圖十基準(zhǔn)時(shí)間產(chǎn)生電路。</p><p>　　圖3-4時(shí)間控制電路

14、</p><p>　　計(jì)數(shù)顯示電路（如圖3-5）</p><p>　　將三片74LS160直接按并行進(jìn)位方式連接即的千進(jìn)制計(jì)數(shù)器。三塊芯片的ENP LOAD CLR都為高電平以保證電路的工作。</p><p>　　圖3-5計(jì)數(shù)顯示電路</p><p>　　時(shí)間顯示電路（如圖3-6）</p><p>　　將兩片74LS1

15、60直接按并行進(jìn)位方式連接即的百進(jìn)制計(jì)數(shù)器。</p><p>　　圖3-6時(shí)間顯示電路</p><p>　　7、倒數(shù)計(jì)時(shí)時(shí)間顯示電路（如圖3-7）</p><p>　　圖3-7倒數(shù)計(jì)時(shí)時(shí)間顯示電路</p><p>　　總體電路顯示圖如圖4-1</p><p><b>　　工作原理：</b><

16、/p><p>　　打上電源開(kāi)關(guān)，電源各部分開(kāi)始工作，首先是信號(hào)發(fā)生器發(fā)生的信號(hào)，經(jīng)過(guò)四倍頻電路，頻率變成原來(lái)的四倍：倍頻器的主要作用就是為了計(jì)數(shù)器能在15s內(nèi)計(jì)算出1min鐘的脈搏數(shù)，脈沖數(shù)進(jìn)入數(shù)碼管計(jì)數(shù)器，倒計(jì)時(shí)到10，計(jì)數(shù)開(kāi)始，來(lái)一個(gè)脈沖計(jì)數(shù)器就加1,15s后定時(shí)器輸出端電平翻轉(zhuǎn)，計(jì)數(shù)器停止工作，顯示出跳動(dòng)脈搏的次數(shù)。</p><p>　　圖4-1 總體電路圖</p><

17、;p><b>　　六 總結(jié)</b></p><p>　　書上得來(lái)終覺(jué)淺，絕知此事要躬行。通過(guò)本次課程設(shè)計(jì)，學(xué)生們真正使課堂學(xué)習(xí)與動(dòng)手實(shí)踐結(jié)合起來(lái)，提高了同學(xué)們的自學(xué)能力、動(dòng)手能力和分析問(wèn)題的能力。讓我們更深刻的理解各個(gè)器件的功能及其應(yīng)用。</p><p>　　在大量的實(shí)驗(yàn)中，我總結(jié)出一種簡(jiǎn)單易行的設(shè)計(jì)方法，可以直接跳過(guò)列真值表、狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖以及邏輯公式。不僅可以節(jié)