電子技術課程設計--紅外線心率計

1、<p>　　電子技術課程設計報告</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　設計目的</b></p><p><b>　　設計要求</b></p><p><b>　　設計框圖及整機概述</b></p>

2、<p>　　各單元電路的設計及仿真</p><p><b>　　檢測電路</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>　　定時電路</b></p><p>　　計數、譯碼、顯示電路</p><p>　　電路裝配、調試與結果分析</p><p>　　設計、裝配及調試中的體會</p><p>　　附錄（包括整機邏輯電路圖和元器件清單）</p><p><b>　　參考文獻</b&

4、gt;</p><p><b>　　設計目的</b></p><p>　　鞏固和加深在"模擬電子技術基礎"和"數字電子技術基礎"課程中所學的理論知識和實訓技能,基本掌握常用電子電路的一般設計方法,并通過這一實訓課程,能讓學生對電子產品設計的過程有一個初步的了解，使學生掌握常用模擬、數字集成電路（運算放大器、非門、555定時器、計

5、數器、譯碼器等）的應用。</p><p><b>　　二、設計要求</b></p><p>　　掌握整機電路組成及工作原理,并能運用所學過的電路知識分析、解決電路制作過程中所遇到的問題。</p><p>　　三、設計框圖及整機概述</p><p>　　圖1 紅外線心率計的原理框圖</p><p>

6、;　　紅外線心率計就是通過紅外線傳感器檢測出手指中動脈血管的微弱波動，由計數器計算出每分鐘波動的次數。但手指中的毛細血管的波動是很微弱的，因此需要一個高放大倍數且低噪聲的放大器，這是紅外線心率計的設計關鍵所在。整機電路由放大電路、整形電路、濾波電路、3位計數器電路，譯碼、驅動、顯示電路等幾部分組成。</p><p>　　四、各單元電路的設計及仿真</p><p><b>　　1、

7、檢測電路</b></p><p>　　血液波動檢測電路首先通過紅外光電傳感器把血液中波動的成分檢測出來，然后通過電容器耦合到放大器的輸入端。如圖4所示。 </p><p>　　圖4 血液波動檢測電路</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，六腳輸出信號</p><p><b>　　4、整形電路</b></p><p><b>　　5、定時電路</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飽和導通，V5亮。V6的C極輸出低電平，12V電壓通過R17、 R31對C6充電。當充到8V時，輸出狀態(tài)發(fā)生偏轉，3腳輸出低電位，V6截止，V6的C極的輸出高電位</p><p>　　6、計數、譯碼、顯示電路</p><p>　　對來自整形電路的反映心跳頻率的矩形脈沖進行計數，譯碼，驅動數碼管顯示心跳次數（30s）</p>&l

10、t;p>　　五、電路裝配、調試與結果分析</p><p>　　1.模電部分電路裝配、調試與結果分析</p><p><b>　　模電部分電路圖</b></p><p><b>　　模電部分調試</b></p><p>　　放大、整形、濾波電路的調試</p><p>　　

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

12、2的6腳波形放大了R8/R6倍的波形(因為放大倍數很大，波形有削頂現象)。IC2、IC3的放大倍數可以根據自己的實際情況適當做一些調整。用示波器測量IC4的6腳波形，應該是一個規(guī)范的方波，是單極性的，如果沒有方波，或方波的占空比太小，可以適當改變R10、R11的阻值。把測得的三個波形畫入表4.3中。</p><p>　　如果手上暫時沒有傳感器，則使用函數信號發(fā)生器產生幾hz、幾mv的正弦波，并把該波形加到C1的負

13、極，同樣也可以按上述的方法進行調試。</p><p><b>　　門控電路的調試</b></p><p>　　電路連接完畢后通電。此時，門控電路進入穩(wěn)態(tài)，用數字萬用表DC20V擋測量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，進入暫穩(wěn)態(tài)，555輸出端3腳輸出高電位，因此V6飽和導通，V

14、6的C極輸出低電位，V5發(fā)光，用數字萬用表DC20V擋測量6、7腳與1腳之間的電壓，可以發(fā)現，電壓是慢慢上升的，當上升到8V左右的時候（時間是30秒），門控電路輸出狀態(tài)又發(fā)生翻轉，進入穩(wěn)態(tài)，此時555輸出端3腳輸出低電位。用數字萬用表DC20V擋測量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)的時間不是30秒，則最后測量的心率不準確。需

15、要調整R17或C6的參數來達到30秒的要求。具體計算公式：1.1× R17× C6=30。</p><p>　　計數、譯碼、驅動、顯示電路的調試</p><p>　　電路連接完畢后通電。此時由于門控電路的控制作用，計數器MC14553的使能端（低電平有效）被置“1”，計數器不計數，輸出的BCD碼是0000即5、6、7、9腳的電壓大約是0V。用示波器雙蹤測量DS1、DS2

16、之間、DS2與DS3之間波形，應能顯示圖（8）所示的波形，測試并把波形畫在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，適當調節(jié)壓力。當觀察到V4呈現有規(guī)律的亮-滅時，就可以進行測量了。按一下門控電路的S1，這時，V5發(fā)光，計數器的使能端被置“0”，計數器開始按整形電路送來的心跳脈沖計數。計數的結果以BCD碼的形式送到譯碼器進行譯碼。譯碼后的結果送到數

17、碼管顯示計數的結果。過30秒鐘后，門控電路輸出高電平，計數器使能端被置“1”，計數器停止計數。數碼管顯示最后計數的結果，此數字乘2即是被測的心率。測量并記錄計數器停止計數后，集成電路MC14553及CD4543的引腳電壓并填入表4.6、表4.7。</p><p>　　七、設計、裝配及調試中的體會</p><p>　　通過這段時間的課程設計，我學到了很多東西，我們運用所學的課本知識，以及查閱

18、相關的文獻，還要先復習以前學習過的知識，通過溫故而知新，使我一開始就有了應該怎樣完成“脈搏測量儀”的設計的方案。在這次課程設計過程中，結合實際的應用來理解以前學了而沒有學會的知識，這給我對理論課的學習提供了很大的幫助。也使我意識到理論和實際相結合的重要性。</p><p>　　在設計過程中、所遇到的問題都一一的攻破，經這次設計證明，將所學的知識和電子設計方法想結合，大大的調動了我們學習的積極性，并有利于我們系統(tǒng)的

19、科學地培養(yǎng)我們的實際動手能力，工程設計能力及創(chuàng)新設計能力，活耀了我們的思維，既符合由簡到繁，循序漸進的教學規(guī)律，又能激發(fā)我們對電子線路設計的興趣還要先復習以前學習過的知識，通過在這次課程設計實習中，能夠設計較為簡單的一些電路。結合實際的應用來理解以前學了而沒有學會的知識，這給我對理論課的學習提供了很大的幫助。也使我意識到理論和實際相結合的重要性。</p><p>　　作為大二做到理論聯系實際，認識其重要性和必要性

20、。真正體會到設計是一件辛苦與充滿樂趣的事情，同時加深了對數電這門課程的理解，學會了基本集成電路的運用。在設計過程中學到了很多在課本上學不到的東西，也發(fā)現了自己的很多不足之處。深深的體會到只有認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，腳踏實地的去做。</p><p>　　在設計中碰到一個接一個的難題，在經過老師指導和同學們的交流，使難題一一得到化解。設計過程雖然是很辛苦的，但經過自己的努力換回的勞動

21、成果，對自己來說也是很值得欣慰的。設計過程中，我問老師，問同學，找資料，查課本，搜集信息，尋找相關知識，雖辛苦卻也快樂。另外，畫圖時用到了Multisim，通過這次設計，使我更好的掌握了Multisim這個畫圖工具的基本用法。</p><p>　　這次課程設計既鍛煉了我的動手能力，又培養(yǎng)了我的興趣進一步豐富了自己的數字電子知識。對我以后所要做的畢業(yè)設計有了一個初步的了解。更重要的是使我深深的體會到理論結合實際的重

22、要性，做事要認真，腳踏實地。我相信，有付出就會有美麗！</p><p>　　八、附錄(包括整機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</b></p><p>　　[1] 童詩白，華成英．模擬電子技術基礎．北京：高等