【正文】 程，而用門電路組成的倍頻電路簡單易行，可實現(xiàn)2的N次方倍頻。自動翻轉(zhuǎn)Ⅱ：當電容C放電、Uc下降到時，比較器C2輸出跳變?yōu)?，基本RS觸發(fā)器立即翻轉(zhuǎn)為1狀態(tài)，Q=~Q=0、Uo=Uoh,Td截止，即暫穩(wěn)態(tài)Ⅰ。A3,A2,A1,A0為8421BCD碼輸入端，高位到低位依次為A3~A0。 Multisim 倍頻電路倍頻電路由最基本的二倍頻電路級聯(lián)而成，其工作原理在上一章中已論述，這里不再贅述，下圖是由兩個實用二倍頻電路和一個快速二倍頻電路組成的8倍頻電路。心率計的工作過程主要分為：通過壓電傳感器，采集信號將壓力信號轉(zhuǎn)變?yōu)槲⑷醯碾娦盘?；然后將得到的電信號通過放大電路、濾波整形電路進行放大、濾波、整形；由閘門電路產(chǎn)生閘門時間信號控制信號的計數(shù)時間，同時由控制電路進行啟動控制、清零計數(shù)控制；將測量結(jié)果由4511BD譯碼鎖存；最終的結(jié)果由三位數(shù)碼管顯示電路顯示出來。再次，我還要向四年來學校內(nèi)幫助過我，教授給我知識，做人的道理，做事的態(tài)度的老師們表示最真誠的感謝和祝福，是他們的辛勤和汗水培育了我，是他們的精神鼓舞了我，使我能夠不懈努力和拼搏。通過對放大電路以后的電路仿真，基本可以達到要求，但在計數(shù)數(shù)值上與給定的計數(shù)脈沖還存在差距，通過檢測，查出了是閘門電路的時間信號不夠準確的原因，由于定時時間由電阻與電容的參數(shù)決定，所以解決的方法是與電阻R1串聯(lián)一個可以進行微調(diào)的電位器即可，通過反復測試，完全可以達到精確定時的目的，同時倍頻電路也是產(chǎn)生誤差的一個原因，應該盡量做到倍頻后的信號對稱，這樣才能更精確。圖45 濾波電路圖46 被測信號經(jīng)放大后再濾波的波形說明：幅度小的為被測信號放大后的波形，幅度較大的為濾波電路。MultisimMultisimMR：復位端，高電平有效。 圖318 用555定時器構(gòu)成的多諧振蕩器其工作原理為：起始狀態(tài)：接通電源前電容C上無負荷，所以接通電源瞬間，C來不及充電，故Uc等于0，比較器C1輸出為1，C2輸出為0，基本RS觸發(fā)器Q=1，~Q=0，Uo=Uoh，Td截止。在上升到Uth前，電路輸出為高電平1。 利用CD4046鎖相環(huán)及計數(shù)器構(gòu)成的倍頻電路CD4046是通用的CMOS鎖相環(huán)集成電路，其特點是電源電壓范圍寬（為3V－18V），輸入阻抗高(約100MΩ)，動態(tài)功耗小，在中心頻率f0為10kHz下功耗僅為600μW，屬微功耗器件。此外，集成電壓比較器的輸出電平一般可與TTL等數(shù)字邏輯電平直接兼容，而無需外加限幅電路。 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，也叫做濾波器電路的幅頻特性。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(chǎn)帶來不便，需將放大器的增益設(shè)計成可調(diào)的。不同的是前者是引起傳感器測量范圍內(nèi)電阻的變化，從而引起電壓的變化，轉(zhuǎn)化成電信號進行測量。5V～177。所以，設(shè)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?shù)男盘?，便于后續(xù)電路的處理。 設(shè)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。 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(shè)計。它的敏感元件由壓電材料制成。 　　按傳感器輸出信號的性質(zhì)分類，可分為：輸出為開關(guān)量（“1”和0”或“開”和“關(guān)”）的開關(guān)型傳感器；輸出為模擬型傳感器；輸出為脈沖或代碼的數(shù)字型傳感器。隨著電子計算機技術(shù)的發(fā)展，智能傳感器也應用到各個領(lǐng)域。 傳感技術(shù)的研發(fā)概況 隨著社會的進步，科學技術(shù)的發(fā)展，特別是近20年來，電子技術(shù)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(shè)備充滿了人們生產(chǎn)和生活的各個領(lǐng)域，相當大一部分的電器設(shè)備都應用到了傳感器件，傳感器技術(shù)是現(xiàn)代信息技術(shù)中主要技術(shù)之一，在國民經(jīng)濟建設(shè)中占據(jù)有極其重要的地位。 課題要求選用合適的傳感器。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(nèi)臟血容量的變化、血管端點阻抗、管道內(nèi)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(guān)心臟運動、內(nèi)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。顯示電路可以借助傳統(tǒng)的設(shè)計模塊作為參考。通過這次畢業(yè)設(shè)計，重溫了專業(yè)理論知識，鍛煉了動手操作技能，實現(xiàn)了理論和實踐的有機結(jié)合，為將來從事相關(guān)行業(yè)積累了初步的設(shè)計經(jīng)驗。實現(xiàn)電路的測量與仿真。但是目前國內(nèi)醫(yī)療機構(gòu)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(shù)字化儀器所代替。實現(xiàn)對數(shù)字脈沖計數(shù)比較常用的方式有兩種：一種是應用計數(shù)芯片實現(xiàn)計數(shù)；另一種是利用單片機控制實現(xiàn)計數(shù)。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(zhuǎn)化為電容量，進而實現(xiàn)非電量到電量的轉(zhuǎn)化的器件。光電式傳感器的基礎(chǔ)是光電轉(zhuǎn)換元件的光電效應。具有靈敏度高、結(jié)構(gòu)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。此次設(shè)計采用頻率測量法，這種方法采用的電路結(jié)構(gòu)簡單，易于實現(xiàn)，可以在幾秒內(nèi)測得相對可靠的心率值。顯示電路部分。沒有準確的測量，那么一切數(shù)據(jù)信息都將沒有意義。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(nèi)部就產(chǎn)生極化現(xiàn)象，同時在某兩個表面上產(chǎn)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。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。取參數(shù)為C1=C2=,R1=R2=，為保證信號幅值達到整形電路所需的電壓值。2. 電壓滯回特性和主要參數(shù)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(shù)（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 。 　　10腳解調(diào)輸出端，用于FM解調(diào)。 閘門信號的產(chǎn)生閘門信號的功能是產(chǎn)生一個閘門脈沖信號，以控制在該時間內(nèi)完成一分鐘的測量任務(wù)，該功能的實現(xiàn)可由以下方案來實現(xiàn)。開關(guān)可選用單刀單擲開關(guān)和雙刀雙擲開關(guān)，可控制555電路的啟動和計數(shù)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。Workbench，虛擬電子工作臺)的升級版。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Multisim200l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(shè)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。開關(guān)K2為單刀雙擲開關(guān)，開關(guān)打到1線時計數(shù)器4518BD清零，打到0線時，4518BD可以開始計數(shù)，同時經(jīng)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(shù)譯碼顯示。雖然沒有做出成型的產(chǎn)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。心率計的各個組成部分也將更加現(xiàn)代化、智能化，讓我們共同努力來實現(xiàn)這美好的未來。由計數(shù)器4518BD計數(shù)脈沖在閘門時間內(nèi)的個數(shù)，送往4511BD譯碼鎖存，驅(qū)動三位數(shù)碼管顯示，電路圖如圖414所示。圖41 恒流源電路 放大電路放大電路：被測信號的幅值為毫伏級，所以放大電路要將被測信號放大1000被左右，由集成運放U4A組成放大電路，元件參數(shù)設(shè)置如下：R1=5KΩ，R2=100KΩ，C1=100uF為隔直電容。另外，Multisim2001具有較為詳細的電路分析功能，可以完成電路的瞬態(tài)分析和穩(wěn)態(tài)分析、時域和頻域分析、器件的線性和非線性分析、電路的噪聲分析和失真分析、離散傅里葉分析、電路零極點分析、交直流靈敏度分析等電路分析方法，以幫助設(shè)計人員分析電路的性能。還可以進行從原理圖到PCB布線工具包（如Electronics Worbench的Ultiboard）的無縫隙數(shù)據(jù)傳輸。此模塊電路的傳統(tǒng)設(shè)計思路是由計數(shù)芯片進行計數(shù)，然后經(jīng)過譯碼、鎖存，最后經(jīng)過驅(qū)動芯片，來驅(qū)動數(shù)碼管進行顯示。振蕩頻率由石英晶體自身決定，這里如果取f0=32768Hz，經(jīng)過分頻器（分頻器可由各種進制的計數(shù)器實現(xiàn)，比較簡單，不再敘述）分頻，可以得到一系列低頻信號。　　13腳相位比較器Ⅱ的輸出端。（3）回差電壓ΔVT,回差電壓又叫滯回電壓，定義為 ΔVT= VT+－VT— = （314）若在電壓控制端VIC（5腳）外加電壓VS，則將有VT+=VS、VT—=VS/ΔVT= VS/2，而且當改變VS時，它們的值也隨之改變。將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字脈沖信號的方案，可以有以下兩種可供選擇：一是利用電壓比較器，二是利用555時基電路組成的滯回比較器作為整形電路。方案二：用多級級聯(lián)的單管放大電路放大一般情況下，單管放大電路的電壓放大倍數(shù)只能達到幾十倍，放大電路的其他技術(shù)指標也難以達到實際工作中提出的要求，因此，在實際的電子設(shè)備中，大都采用各種各樣的多級放大電路。壓電式傳感器大多采用差分式電橋結(jié)構(gòu)，此種傳感器技術(shù)相對比較成熟，靈敏度高，結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，質(zhì)量輕，應用廣泛，比較適合本設(shè)計采用。當前傳感器技術(shù)發(fā)展迅速，我們可以在設(shè)計過程中選用技術(shù)成熟的成型傳感器。所以，需要選用合適的顯示設(shè)備及顯示電路，來實現(xiàn)心率值的顯示。其原理方框圖如圖31所示：傳感器放大濾波整形倍頻電路計數(shù)譯碼顯示閘門、控制電路圖31 心率計原理框圖傳感器部分。根據(jù)本次課題設(shè)計要求，我們選用壓電式傳感器。光照射在物體上就可以看成是一連串的具有能量E的粒子轟擊在物體上。電容式傳感器的精度和穩(wěn)定性也日益提高，％精度的電容式傳感器在國外已有商品供應。這種方式線路比較復雜，但是技術(shù)成熟，而且很容易進行仿真，比較適合學習用。國內(nèi)外科研人士在提取脈搏圖象方面已開展了大量工作，先后研制了不同種類的傳感器及測量設(shè)備以獲得脈搏波形?？偨Y(jié)。由于其操作簡單、快捷、準確、可定時、可記憶存儲數(shù)據(jù)等功能特點，不僅減輕了醫(yī)務(wù)人員的工作強度,也使醫(yī)療手段得以現(xiàn)代化、高科技化。各個電路模塊，根據(jù)其功能特點均有多種方案選擇，我們在設(shè)計過程中，利用所掌握的理論知識，對各種方案做出比較，并要求選擇出最佳方案，完成整體設(shè)計，并且實現(xiàn)利用Multisim2001軟件對每一模塊的仿真。2001的功能及特點 30 測量電路 31 放大電路 32 濾波電路 33 整形電路 34 倍頻電路 35 閘門控制電路 36 閘門電路 36 控制電路 37 計數(shù)顯示電路 37 整機電路 39結(jié) 論 40參考文獻 41致 謝 42附錄 43IV第一章 引 言第一章 引 言 心率研究的意義中醫(yī)對脈診是十分重視的，認為通過脈診可以了解患者臟腑氣血的盛衰，可以探測病因、病位、預測療效等。 如與PC 機進行通信，將采集到的脈搏信號通過無線網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)絇C 端，從而實現(xiàn)遠程醫(yī)療等。具有計數(shù)及鎖