【正文】 14所示。40結 論結 論在將近三個月的設計中，我們從搜集參考大量相關材料確定設計方向及思路，到選擇傳感器，然后解決從傳感器出來的信號如何轉化為脈沖，到最終的畫仿真電路，得出以下結論。心率計的各個組成部分也將更加現代化、智能化，讓我們共同努力來實現這美好的未來。在即將畢業(yè)之際，再次感謝所有關心我的老師和同學。雖然沒有做出成型的產品實物，但其工作原理是一致的，再利用仿真測試，同樣可以達到更可靠、更多分析化的效果。 整機電路整機圖的仿真見附錄，其中附錄1為8倍頻的整機電路，附錄2為16倍頻的整機電路，通過仿真，可得到在輸入不同頻率的信號時，兩種不同整機電路在6次仿真時記錄的心率值。開關K2為單刀雙擲開關，開關打到1線時計數器4518BD清零，打到0線時，4518BD可以開始計數，同時經過簡單RS觸發(fā)器2線輸出1，當4線的閘門時間信號為1時，則此時允許倍頻后的信號通過，進行計數譯碼顯示。 整形電路整形電路就是將模擬信號轉換成脈沖數字信號的電路。200l易學易用，便于電子信息、通信工程、自動化、電氣控制類專業(yè)學生學習和進行綜合性的設計和實驗，有利于培養(yǎng)綜合分析能力、開發(fā)和創(chuàng)新的能力。2001有豐富的Help功能，其Help系統(tǒng)不僅包括軟件本身的操作指南，更重要的是包含有元器件的功能說明，Help中這種元器件功能說明有利于使用Multisim2001可以設計、測試和演示各種電子電路，包括電工電路、模擬電路、數字電路、射頻電路及部分微機接口電路等。2001的元器件庫提供數千種電路元器件供實驗選用，同時也可以新建或擴充已有的元器件庫，而且建庫所需的元器件參數可以從生產廠商的產品使用手冊中查到，因此可很方便地在工程設計中使用Workbench，虛擬電子工作臺)的升級版。本次設計中譯碼鎖存器選用芯片4511BD，它是7段BCD鎖存譯碼驅動器，其引腳圖如下：圖323 4511BD引腳圖 表32 4511BD的真值表~EL~BI~CTDCBAabcdefg顯示XX0XXXX11111118X01XXXX0000000blank011000011111100011000101100001011001011011012011001111110013011010001100114011010110110115011011000111116011011111100007011100011111118011100111100119111XXXX**其他0000000Blank其引腳功能說明如下：BI：4腳是消隱輸入控制端，當BI=0時，數碼管不顯示任何東西。開關可選用單刀單擲開關和雙刀雙擲開關，可控制555電路的啟動和計數器的清零及被測信號的通過，具體電路見第四章的仿真電路。暫穩(wěn)態(tài)Ⅰ：Q=~Q=0、Uo=Uoh,Td截止，是電路的一種暫穩(wěn)狀態(tài)，因為在這種狀態(tài)下，有一個電容C充電、電壓緩慢升高的漸變過程在進行著，時間常數是τ1=（R1+R2）C。 閘門信號的產生閘門信號的功能是產生一個閘門脈沖信號，以控制在該時間內完成一分鐘的測量任務，該功能的實現可由以下方案來實現。一旦2端輸出上升到大于Uth時，電路輸出又由1負躍到0。 　　10腳解調輸出端，用于FM解調。其引腳圖如下：CD404618916圖312 CD4046的引腳圖　　CD4046的引腳排列，采用16腳雙列直插式，各管腳功能： 　　1腳相位輸出端，環(huán)路人鎖時為高電平，環(huán)路失鎖時為低電平。2. 電壓滯回特性和主要參數電壓滯回特性圖310 施密特觸發(fā)器的電路符號和電壓傳輸特性主要靜態(tài)參數（1）上限閾值電壓VT+——VI上升過程中，輸出電壓vO由高電平VOH跳變到低電平VOL時，所對應的輸入電壓值 。各種比較器中最簡單的一種是過零比較器，根據過零比較器，顧名思義，其閾值電壓UT=0V，電路如圖37所示。取參數為C1=C2=,R1=R2=，為保證信號幅值達到整形電路所需的電壓值。理想濾波器的幅頻特性如圖所示。原理圖如下：圖33 同相比例放大電路從圖 32中可以得到： （37） （38） （39） （310）考慮到每個人個體之間的差異，人與人之間脈搏信號的強弱不同，反映在脈搏波形中即是幅度不同。該傳感器的初始偏壓在10mV左右，利用偏移電壓相互補償，可達到0，實現零點溫度補償。壓電傳感器是利用壓電材料的壓電效應來進行工作的，所謂壓電效應就是某些材料在沿著一定方向受到外力作用時，內部就產生極化現象，同時在某兩個表面上產生符號相反的電荷；當外力去掉后，又恢復到不帶電的狀態(tài)；當作用力方向改變時，電荷的極性也隨著改變。而后者是由血液體積的變化引起光線通過人體后明暗的變化來觸發(fā)光電傳感器而得到電信號。沒有準確的測量，那么一切數據信息都將沒有意義。15V的直流電壓等級。顯示電路部分。濾波與整形電路。此次設計采用頻率測量法，這種方法采用的電路結構簡單，易于實現，可以在幾秒內測得相對可靠的心率值。脈沖信號的頻率是指在單位時間內由信號所產生的交變次數或脈沖個數，即。具有靈敏度高、結構簡單、動態(tài)響應好等優(yōu)點,所以壓電式傳感器適用測量心率。電位器傳感器：是用來測量位移、距離、位置、尺寸、角度、角位移等幾何量的一種傳感器，因此不適用于本課題的設計。光電式傳感器的基礎是光電轉換元件的光電效應。常見的壓電材料有石英晶體、人工合成的多晶體陶瓷(如欽酸鋇、錯欽酸鉛等)以及有機高分子聚合物PVDF。電容式傳感器：電容式傳感器是利用電容器的原理，將非電量轉化為電容量，進而實現非電量到電量的轉化的器件。 傳感器的工作原理電阻式傳感器：其基本原理是將被測物理量的變化轉換成電阻值的變化，再經過相應的測量電路而最后顯示被測量值的變化，電阻式傳感器與相應的測量電路組成測力、測壓、稱重、測位移、測加速度、測扭距、測溫度等測試系統(tǒng)。實現對數字脈沖計數比較常用的方式有兩種：一種是應用計數芯片實現計數；另一種是利用單片機控制實現計數。在醫(yī)用領域將傳感器與信號采集、放大裝置、計算機等相結合構成新型智能測量系統(tǒng)，不僅可以對脈搏的頻率、血壓等實現單方面測量，也可實現對人體進行多點測量，完整檢測脈搏的波動狀態(tài)，更加科學的反映脈象變化，為醫(yī)生提供了詳細的診斷參考依據。但是目前國內醫(yī)療機構對于脈搏和血壓的測量在相當程度上還依賴于聽診器，醫(yī)療事業(yè)的發(fā)展使其測量將由數字化儀器所代替。自20世紀50年代以來，科學家對于脈學的理論、脈診方法、臨床診斷和實驗研究等方面均開展了大量工作，取得了較大進展。實現電路的測量與仿真。設計與傳感器配合的信號處理電路。通過這次畢業(yè)設計，重溫了專業(yè)理論知識，鍛煉了動手操作技能，實現了理論和實踐的有機結合，為將來從事相關行業(yè)積累了初步的設計經驗。因此脈診的臨床意義很大，它的機理是急待于我們進行研究的。顯示電路可以借助傳統(tǒng)的設計模塊作為參考。其中傳感器的選取是設計中的首要任務，其次就是信號的放大及計數電路的設計，關鍵點是計數電路中計數方式的選擇。從整體的角度對疾病進行綜合分析，顯然循環(huán)系統(tǒng)的信息將占很重要的比重；從整個循環(huán)系統(tǒng)來看橈動脈介于大動脈與小動脈之間，由于心臟的舒縮、內臟血容量的變化、血管端點阻抗、管道內脈波的反射、血液的粘滯性、血管壁的粘彈性等因素使脈象攜帶著有關心臟運動、內臟循環(huán)、外周循環(huán)等豐富的心血管系統(tǒng)及整體的動態(tài)信息。本課題綜合性較強，可以鞏固所學專業(yè)基礎理論和基本操作技能，培養(yǎng)綜合運用所學知識與技術獨立分析問題解決問題的能力；通過在設計中選擇合適的傳感器，進而掌握其原理、應用范圍、功能等；還可以深入了解心率計的工作原理、元器件選擇以及電子儀器的常用設計方法等，進而掌握使用計算機進行電子線路設計與仿真的基本思想和方法。 課題要求選用合適的傳感器。了解心率計的工作原理、結構框圖等，完成單元電路設計。 傳感技術的研發(fā)概況 隨著社會的進步，科學技術的發(fā)展，特別是近20年來，電子技術日新月異，計算機的普及和應用把人類帶到了信息時代，各種電器設備充滿了人們生產和生活的各個領域，相當大一部分的電器設備都應用到了傳感器件，傳感器技術是現代信息技術中主要技術之一，在國民經濟建設中占據有極其重要的地位。目前應用的脈象傳感器種類繁多，根據其工作原理可分為4種：通過感受脈動處壓力的變化而描述脈搏圖的壓力傳感器；通過感受脈管容積的變化來描述脈象的光電傳感器；利用聲學原理，拾取由脈搏引起的振動即所謂聽信號的傳聲器；還有超聲多普勒檢測技術。隨著電子計算機技術的發(fā)展，智能傳感器也應用到各個領域。實現數字脈沖計數的方法很多，在本設計中，我們必須選擇一種最合適的方法應用到心率計中，以滿足設計需要。 　　按傳感器輸出信號的性質分類，可分為：輸出為開關量（“1”和0”或“開”和“關”）的開關型傳感器；輸出為模擬型傳感器；輸出為脈沖或代碼的數字型傳感器。它的缺點是頻率響應低，不宜用于快速動態(tài)測量。它的敏感元件由壓電材料制成。光電式傳感器：是將光通量轉換為電量的一種傳感器。 電容式傳感器：由于不能進行微信號測量，因此不適用于本課題的設計。壓電式傳感器：它可以把加速度、壓力、溫度、濕度等許多非電量轉換為電量。 設計方案通過放大電路、濾波電路及整形電路出來的信號為脈沖信號?？梢?，該計數值恰好等于所需測定的心率。所以，設計信號放大電路，將脈搏傳感器出來的信號進行放大，使之成為一個幅值適當的信號，便于后續(xù)電路的處理。用以保證在基準時間控制下，使倍頻后的脈沖信號送到計數器進行計數。5V～177。測量電路在心率測量過程中起著“先行官”的作用。不同的是前者是引起傳感器測量范圍內電阻的變化，從而引起電壓的變化，轉化成電信號進行測量。電容式傳感器靈敏度高，動態(tài)響應好，但輸出阻抗高，負載能力差，受寄生電容影響大，輸出特性為非線性，不適合本設計采用。但半導體應變片由于壓敏電阻效應引起很大的電阻變化，這給成批生產帶來不便，需將放大器的增益設計成可調的。方案一：采用通用運算放大器LM324構成的同相放大電路由于傳感器輸出電阻比較高，故放大電路采用同相放大器，經測試LM324性能良好，工作可靠，且價格合理，所以本次設計選用此集成運放。 濾波電路理想濾波器的行為特性通常用幅度頻率特性圖描述，