電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)--紅外線心率計(jì)

1、<p>　　電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)報(bào)告</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　設(shè)計(jì)目的</b></p><p><b>　　設(shè)計(jì)要求</b></p><p><b>　　設(shè)計(jì)框圖及整機(jī)概述</b></p>

2、<p>　　各單元電路的設(shè)計(jì)及仿真</p><p><b>　　檢測(cè)電路</b></p><p><b>　　放大電路</b></p><p><b>　　濾波電路</b></p><p><b>　　整形電路</b></p>&l

3、t;p><b>　　定時(shí)電路</b></p><p>　　計(jì)數(shù)、譯碼、顯示電路</p><p>　　電路裝配、調(diào)試與結(jié)果分析</p><p>　　設(shè)計(jì)、裝配及調(diào)試中的體會(huì)</p><p>　　附錄（包括整機(jī)邏輯電路圖和元器件清單）</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b&

4、gt;</p><p><b>　　設(shè)計(jì)目的</b></p><p>　　鞏固和加深在"模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)"和"數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)"課程中所學(xué)的理論知識(shí)和實(shí)訓(xùn)技能,基本掌握常用電子電路的一般設(shè)計(jì)方法,并通過(guò)這一實(shí)訓(xùn)課程,能讓學(xué)生對(duì)電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)的過(guò)程有一個(gè)初步的了解，使學(xué)生掌握常用模擬、數(shù)字集成電路（運(yùn)算放大器、非門、555定時(shí)器、計(jì)

5、數(shù)器、譯碼器等）的應(yīng)用。</p><p><b>　　二、設(shè)計(jì)要求</b></p><p>　　掌握整機(jī)電路組成及工作原理,并能運(yùn)用所學(xué)過(guò)的電路知識(shí)分析、解決電路制作過(guò)程中所遇到的問(wèn)題。</p><p>　　三、設(shè)計(jì)框圖及整機(jī)概述</p><p>　　圖1 紅外線心率計(jì)的原理框圖</p><p>

6、;　　紅外線心率計(jì)就是通過(guò)紅外線傳感器檢測(cè)出手指中動(dòng)脈血管的微弱波動(dòng)，由計(jì)數(shù)器計(jì)算出每分鐘波動(dòng)的次數(shù)。但手指中的毛細(xì)血管的波動(dòng)是很微弱的，因此需要一個(gè)高放大倍數(shù)且低噪聲的放大器，這是紅外線心率計(jì)的設(shè)計(jì)關(guān)鍵所在。整機(jī)電路由放大電路、整形電路、濾波電路、3位計(jì)數(shù)器電路，譯碼、驅(qū)動(dòng)、顯示電路等幾部分組成。</p><p>　　四、各單元電路的設(shè)計(jì)及仿真</p><p><b>　　1、

7、檢測(cè)電路</b></p><p>　　血液波動(dòng)檢測(cè)電路首先通過(guò)紅外光電傳感器把血液中波動(dòng)的成分檢測(cè)出來(lái)，然后通過(guò)電容器耦合到放大器的輸入端。如圖4所示。 </p><p>　　圖4 血液波動(dòng)檢測(cè)電路</p><p><b>　　2.放大電路</b></p><p><b>　　3、濾波電路<

8、/b></p><p>　　由三腳輸入信號(hào)，六腳輸出信號(hào)</p><p><b>　　4、整形電路</b></p><p><b>　　5、定時(shí)電路</b></p><p>　　圖7 由555組成的門控電路</p><p>　　通電后2腳為12V，3腳輸出低電位，V6

9、截止，V5不發(fā)光。按下S1，3腳輸出高電位，V6飽和導(dǎo)通，V5亮。V6的C極輸出低電平，12V電壓通過(guò)R17、 R31對(duì)C6充電。當(dāng)充到8V時(shí)，輸出狀態(tài)發(fā)生偏轉(zhuǎn)，3腳輸出低電位，V6截止，V6的C極的輸出高電位</p><p>　　6、計(jì)數(shù)、譯碼、顯示電路</p><p>　　對(duì)來(lái)自整形電路的反映心跳頻率的矩形脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，譯碼，驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管顯示心跳次數(shù)（30s）</p>&l

10、t;p>　　五、電路裝配、調(diào)試與結(jié)果分析</p><p>　　1.模電部分電路裝配、調(diào)試與結(jié)果分析</p><p><b>　　模電部分電路圖</b></p><p><b>　　模電部分調(diào)試</b></p><p>　　放大、整形、濾波電路的調(diào)試</p><p>　　

11、電路連接完畢后通電。測(cè)量IC2、IC3的7腳、4腳對(duì)直流地的電壓（即運(yùn)放的供電電壓），應(yīng)該為+12V 、-10V左右。測(cè)量IC4的7腳、4腳之間的電壓，應(yīng)該為+12V左右。</p><p>　　把食指放在傳感器（ON2152）的探頭上，適當(dāng)調(diào)節(jié)壓力。V4應(yīng)該會(huì)有節(jié)律的閃爍，閃爍的頻率跟心跳的頻率吻合。此時(shí)，用示波器測(cè)量IC2的6腳波形，應(yīng)該是放大了R4/R3倍的波動(dòng)信號(hào)。用示波器測(cè)量IC3的6腳波形，應(yīng)該是比IC

12、2的6腳波形放大了R8/R6倍的波形(因?yàn)榉糯蟊稊?shù)很大，波形有削頂現(xiàn)象)。IC2、IC3的放大倍數(shù)可以根據(jù)自己的實(shí)際情況適當(dāng)做一些調(diào)整。用示波器測(cè)量IC4的6腳波形，應(yīng)該是一個(gè)規(guī)范的方波，是單極性的，如果沒(méi)有方波，或方波的占空比太小，可以適當(dāng)改變R10、R11的阻值。把測(cè)得的三個(gè)波形畫入表4.3中。</p><p>　　如果手上暫時(shí)沒(méi)有傳感器，則使用函數(shù)信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生幾hz、幾mv的正弦波，并把該波形加到C1的負(fù)

13、極，同樣也可以按上述的方法進(jìn)行調(diào)試。</p><p><b>　　門控電路的調(diào)試</b></p><p>　　電路連接完畢后通電。此時(shí)，門控電路進(jìn)入穩(wěn)態(tài)，用數(shù)字萬(wàn)用表DC20V擋測(cè)量3、6、7腳與1腳之間的電壓都為0V，V6的C極與1腳之間的電壓為12V，V5不發(fā)光。按一下S1按鈕，門控電路輸出狀態(tài)發(fā)生翻轉(zhuǎn)，進(jìn)入暫穩(wěn)態(tài)，555輸出端3腳輸出高電位，因此V6飽和導(dǎo)通，V

14、6的C極輸出低電位，V5發(fā)光，用數(shù)字萬(wàn)用表DC20V擋測(cè)量6、7腳與1腳之間的電壓，可以發(fā)現(xiàn)，電壓是慢慢上升的，當(dāng)上升到8V左右的時(shí)候（時(shí)間是30秒），門控電路輸出狀態(tài)又發(fā)生翻轉(zhuǎn)，進(jìn)入穩(wěn)態(tài)，此時(shí)555輸出端3腳輸出低電位。用數(shù)字萬(wàn)用表DC20V擋測(cè)量3、6、7腳的與1腳之間的電壓，都是0V，V6的C極與1腳之間的電壓為12V，V5不發(fā)光。</p><p>　　如果暫穩(wěn)態(tài)的時(shí)間不是30秒，則最后測(cè)量的心率不準(zhǔn)確。需

15、要調(diào)整R17或C6的參數(shù)來(lái)達(dá)到30秒的要求。具體計(jì)算公式：1.1× R17× C6=30。</p><p>　　計(jì)數(shù)、譯碼、驅(qū)動(dòng)、顯示電路的調(diào)試</p><p>　　電路連接完畢后通電。此時(shí)由于門控電路的控制作用，計(jì)數(shù)器MC14553的使能端（低電平有效）被置“1”，計(jì)數(shù)器不計(jì)數(shù)，輸出的BCD碼是0000即5、6、7、9腳的電壓大約是0V。用示波器雙蹤測(cè)量DS1、DS2

16、之間、DS2與DS3之間波形，應(yīng)能顯示圖（8）所示的波形，測(cè)試并把波形畫在4.5中（示波器量程：雙蹤，5V/DIV，1mS/DIV）。</p><p>　　把食指放在傳感器的探頭處，適當(dāng)調(diào)節(jié)壓力。當(dāng)觀察到V4呈現(xiàn)有規(guī)律的亮-滅時(shí)，就可以進(jìn)行測(cè)量了。按一下門控電路的S1，這時(shí)，V5發(fā)光，計(jì)數(shù)器的使能端被置“0”，計(jì)數(shù)器開始按整形電路送來(lái)的心跳脈沖計(jì)數(shù)。計(jì)數(shù)的結(jié)果以BCD碼的形式送到譯碼器進(jìn)行譯碼。譯碼后的結(jié)果送到數(shù)

17、碼管顯示計(jì)數(shù)的結(jié)果。過(guò)30秒鐘后，門控電路輸出高電平，計(jì)數(shù)器使能端被置“1”，計(jì)數(shù)器停止計(jì)數(shù)。數(shù)碼管顯示最后計(jì)數(shù)的結(jié)果，此數(shù)字乘2即是被測(cè)的心率。測(cè)量并記錄計(jì)數(shù)器停止計(jì)數(shù)后，集成電路MC14553及CD4543的引腳電壓并填入表4.6、表4.7。</p><p>　　七、設(shè)計(jì)、裝配及調(diào)試中的體會(huì)</p><p>　　通過(guò)這段時(shí)間的課程設(shè)計(jì)，我學(xué)到了很多東西，我們運(yùn)用所學(xué)的課本知識(shí)，以及查閱

18、相關(guān)的文獻(xiàn)，還要先復(fù)習(xí)以前學(xué)習(xí)過(guò)的知識(shí)，通過(guò)溫故而知新，使我一開始就有了應(yīng)該怎樣完成“脈搏測(cè)量?jī)x”的設(shè)計(jì)的方案。在這次課程設(shè)計(jì)過(guò)程中，結(jié)合實(shí)際的應(yīng)用來(lái)理解以前學(xué)了而沒(méi)有學(xué)會(huì)的知識(shí)，這給我對(duì)理論課的學(xué)習(xí)提供了很大的幫助。也使我意識(shí)到理論和實(shí)際相結(jié)合的重要性。</p><p>　　在設(shè)計(jì)過(guò)程中、所遇到的問(wèn)題都一一的攻破，經(jīng)這次設(shè)計(jì)證明，將所學(xué)的知識(shí)和電子設(shè)計(jì)方法想結(jié)合，大大的調(diào)動(dòng)了我們學(xué)習(xí)的積極性，并有利于我們系統(tǒng)的

19、科學(xué)地培養(yǎng)我們的實(shí)際動(dòng)手能力，工程設(shè)計(jì)能力及創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力，活耀了我們的思維，既符合由簡(jiǎn)到繁，循序漸進(jìn)的教學(xué)規(guī)律，又能激發(fā)我們對(duì)電子線路設(shè)計(jì)的興趣還要先復(fù)習(xí)以前學(xué)習(xí)過(guò)的知識(shí)，通過(guò)在這次課程設(shè)計(jì)實(shí)習(xí)中，能夠設(shè)計(jì)較為簡(jiǎn)單的一些電路。結(jié)合實(shí)際的應(yīng)用來(lái)理解以前學(xué)了而沒(méi)有學(xué)會(huì)的知識(shí)，這給我對(duì)理論課的學(xué)習(xí)提供了很大的幫助。也使我意識(shí)到理論和實(shí)際相結(jié)合的重要性。</p><p>　　作為大二做到理論聯(lián)系實(shí)際，認(rèn)識(shí)其重要性和必要性

20、。真正體會(huì)到設(shè)計(jì)是一件辛苦與充滿樂(lè)趣的事情，同時(shí)加深了對(duì)數(shù)電這門課程的理解，學(xué)會(huì)了基本集成電路的運(yùn)用。在設(shè)計(jì)過(guò)程中學(xué)到了很多在課本上學(xué)不到的東西，也發(fā)現(xiàn)了自己的很多不足之處。深深的體會(huì)到只有認(rèn)真的去做才能知道它真正的意義，不要眼高手低，要一步一步，腳踏實(shí)地的去做。</p><p>　　在設(shè)計(jì)中碰到一個(gè)接一個(gè)的難題，在經(jīng)過(guò)老師指導(dǎo)和同學(xué)們的交流，使難題一一得到化解。設(shè)計(jì)過(guò)程雖然是很辛苦的，但經(jīng)過(guò)自己的努力換回的勞動(dòng)

21、成果，對(duì)自己來(lái)說(shuō)也是很值得欣慰的。設(shè)計(jì)過(guò)程中，我問(wèn)老師，問(wèn)同學(xué)，找資料，查課本，搜集信息，尋找相關(guān)知識(shí)，雖辛苦卻也快樂(lè)。另外，畫圖時(shí)用到了Multisim，通過(guò)這次設(shè)計(jì)，使我更好的掌握了Multisim這個(gè)畫圖工具的基本用法。</p><p>　　這次課程設(shè)計(jì)既鍛煉了我的動(dòng)手能力，又培養(yǎng)了我的興趣進(jìn)一步豐富了自己的數(shù)字電子知識(shí)。對(duì)我以后所要做的畢業(yè)設(shè)計(jì)有了一個(gè)初步的了解。更重要的是使我深深的體會(huì)到理論結(jié)合實(shí)際的重

22、要性，做事要認(rèn)真，腳踏實(shí)地。我相信，有付出就會(huì)有美麗！</p><p>　　八、附錄(包括整機(jī)邏輯電路圖和元器件清單)</p><p><b>　　附件1：元器件清單</b></p><p><b>　　九、參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 童詩(shī)白，華成英．模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)．北京：高等