【文章內(nèi)容簡介】 ,具有寬帶特性,能滿足脈搏信號的頻率特性。人體的脈搏頻率非常低,約為015～4 Hz ,一般情況下為1 Hz左右。由于PVdF膜的柔性及其厚度方向伸縮振動的諧振頻率很高,使得在很寬范圍內(nèi)有平坦的頻率響應(yīng)(響應(yīng)范圍是011 100 MHz) 。因此,從理論上講,PVdF 換能器能檢測微弱低頻的脈搏信號。 根據(jù)中醫(yī)切脈模式,我們研制出了三點式的傳感器,三個換能器分別由PVdF 薄膜作成正方形片狀, 面積約為16mm 2 ,相當(dāng)于切脈時指腹的受力面積。在壓電薄膜電荷生成的兩極分別蒸鍍鋁電極并引出導(dǎo)線,用柔性有機(jī)塑料薄膜封裝并作成圓形基片,裝在一根表帶上。以單個換能器為例,其結(jié)構(gòu)如圖21 所示:圖21 　PVdF 薄膜換能器如圖22 所示,當(dāng)周期性脈搏壓力作用在換能器上時,橈動脈血產(chǎn)生的壓力周期均勻地作用在換能器上,將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能。心率測試儀8圖22 　橈動脈及換能器剖圖圖23 　PVdF 膜應(yīng)變示意圖換能器輸出電荷與所受壓力關(guān)系： Q ( t) = d33 F( t )其中， d33 為壓電常數(shù),單位為 C/N，表示其電荷靈敏度, F( t ) 為周期變化的脈搏壓力。主要是對檢測到的微弱脈搏電信號進(jìn)行處理，把電荷信號轉(zhuǎn)化為電壓信號。圖24 電荷放大器Usc ( t) ≈ Q/Cf= d33 F( t)/Cf 555 定 時 器　555 定時器的基本功能555 定時器是一種數(shù)字與模擬混合型的中規(guī)模集成電路，應(yīng)用廣泛。外加電阻、電容等元件可以構(gòu)成多諧振蕩器，單穩(wěn)電路，施密特觸發(fā)器等。心率測試儀9555 定時器原理圖及引線排列分別如圖 25 與 26 所示。其功能見表 21。定時器內(nèi)部由比較器、分壓電路、 RS 觸發(fā)器及放電三極管等組成。分壓電路由三個 5K 的電阻構(gòu)成，分別給 和 提供參考電平 2/3 和 1/3 。 1A和 2的輸出端控制 RS 觸發(fā)器狀態(tài)和放電管1A2CVC開關(guān)狀態(tài)。當(dāng)輸入信號自 6 腳輸入大于 2/3 時，觸發(fā)器復(fù)位，3 腳輸出為低電平，放電管 T 導(dǎo)通；當(dāng)輸入信號自 2 腳輸入并低于 1/3 時，觸發(fā)器置位，3 腳輸出高電平，放電V管截止。4 腳是復(fù)位端，當(dāng) 4 腳接入低電平時，則 ；正常工作時 4 接為高電平。0?5 腳為控制端，平時輸入 2/3 作為比較器的參考電平，當(dāng) 5 腳外接一個輸入電壓，C即改變了比較器的參考電平，從而實現(xiàn)對輸出的另一種控制。如果不在 5 腳外加電壓通常接 電容到地，起濾波作用，以消除外來的干擾，確保參考電平的穩(wěn)定。圖 25 定時器內(nèi)部框圖圖 26 555 定時器引腳表 21 555 定時器的功能表心率測試儀10　555 組成的基本電路及應(yīng)用1．構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器電路如圖 27 所示，接通電源→電容 C 充電（至 2/3Vcc）→RS 觸發(fā)器置 0→ ，T 導(dǎo)0?V通，C 放電，此時電路處于穩(wěn)定狀態(tài)。當(dāng) 2 加入 1/3Vcc 時，RS 觸發(fā)器置 1，輸出 =1，I使 T 截止。電容 C 開始充電，按指數(shù)規(guī)律上升，當(dāng)電容 C 充電到 2/3Vcc 時， 翻轉(zhuǎn)，使輸A出 。此時 T 又重新導(dǎo)通， C 很快放電，暫穩(wěn)態(tài)結(jié)束，恢復(fù)穩(wěn)態(tài)，為下一個觸發(fā)脈沖的0?V到來作好準(zhǔn)備。其中輸出 脈沖的持續(xù)時間 =，一般取 R=1kΩ~10MΩ，C1000PF，只0Vwt要滿足 的重復(fù)周期大于 ，電路即可工作，實現(xiàn)較精確的定時。I pt圖 27 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器2．多諧振蕩器電路如圖 28 所示，電路無穩(wěn)態(tài)，僅存在兩個暫穩(wěn)態(tài)，亦不需外加觸發(fā)信號，即可產(chǎn)生振蕩（振蕩過程自行分析） 。電容 C 在 1/3Vcc2/3Vcc 之間充電和放電。555 電路要求 R1 與 R2 均應(yīng)大于或等于 1kΩ，使 R1+R2 應(yīng)小于或等于 。心率測試儀11圖 28 多諧振蕩器 十 進(jìn) 制 同 步 計 數(shù) 器 74160 圖 29 74160 的邏輯功能示意圖和引腳圖74160 采用同步級聯(lián)方式可組成幾位十進(jìn)制計數(shù)器，清零端 MR,計數(shù)脈沖輸入端CLK，ENT/ENP 使能端，輸出 Q3Q2Q1Q0 鎖存器 74LS373圖 210 74LS373 的引腳圖心率測試儀12表 22 74LS373 的功能表E G 功　　能0 0 直通 Qi = Di0 1 保持（Qi 保持不變）1 X 輸出高阻Q0——建立穩(wěn)態(tài)前 Q 的電平； G——輸入端，與 8031ALE 連高電平：暢通無阻低電平：關(guān)門鎖存。圖中 OE——使能端，接地。 當(dāng) G=“1”時，74LS373 輸出端 1Q—8Q 與輸入端 1D—8D 相同； 當(dāng) G 為下降沿時，將輸入數(shù)據(jù)鎖存。鎖存端 LE 由高變低時，輸出端 8 位信息被鎖存，直到 LE 端再次有效。 當(dāng)三態(tài)門使能信號 OE 為低電平時，三態(tài)門導(dǎo)通，允許 Q0~Q7 輸出，OE 為高電平時，輸出懸空。當(dāng)74LS373 用作地址鎖存器時，應(yīng)使 OE 為低電平，此時鎖存使能端 C 為高電平時，輸出 Q0~Q7 狀態(tài)與輸入端 D1~D7 狀態(tài)相同；當(dāng) C 發(fā)生負(fù)的跳變時，輸入端 D0~D7 數(shù)據(jù)鎖入 Q0~Q7。51單片機(jī)的 ALE 信號可以直接與 74LS373 的 C 連接。 顯示譯碼器 74LS48 譯碼驅(qū)動器圖 211 74LS48 的引腳功能圖74LS48 為 BCD7 段譯碼器， 74LS48 用來驅(qū)動共陰極的發(fā)光二極管顯示器。 74LS48 的內(nèi)部有升壓電阻，因此無需外接電阻（可以直接與顯示器相連接） 。 74LS48 的功能表如表 23所示，其中 為 8421BCD 碼輸入端， a~g7 段譯碼輸出端。0123A心率測試儀13表 23　74LS48 功能表輸入 輸出功能或數(shù)字 LTRBI3A210 RBOI a b c d e f g顯示字形滅燈試燈動態(tài)滅零x x0 x1 0x x x xx x x x0 0 0 00(輸入)100 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 10 0 0 0 0 0 0滅燈8滅燈01234567891011121314151 11 x1 x1 x1 x 1 x1 x1 x1 x1 x1 x1 x1 x1 x1 x1 x0 0 0 00 0 0 10 0 1 00 0 1 10 1 0 00 1 0 10 1 1 00 1 1 11 0 0 01 0 0 11 0 1 01 0 1 11 1 0 01 1 0 11 1 1 01 1 1 111111111111111111 1 1 1 1 1 00 1 1 0 0 0 01 1 0 1 1 0 11 1 1 1 0 0 10 1 1 0 0 1 11 0 1 1 0 1 10 0 1 1 1 1 11 1 1 0 0 0 01 1 1 1 1 1 11 1 1 1 0 1 10 0 0 1 1 0 10 0 1 1 0 0 10 1 0 0 0 1 11 0 0 1 0 1 10 0 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 00123456789???－?注： 是一個特殊端，有時用作輸入，有時用作輸出。RBOI/各使能端功能簡介如下：：燈測試輸入使能端。當(dāng) =0 時，譯碼器各段輸出均為高電平，顯示器各段全亮，LTLT因此， =0 可用來檢查 74LS48 和顯示器的好壞。：動態(tài)滅零輸入使能端。在 =1 的前提下，當(dāng) =0 且輸入 =0000 時，RBI RBI0123A譯碼器各段輸出全為低電平，顯示器各段全滅，而當(dāng)輸入數(shù)據(jù)為非零數(shù)碼時，譯碼器和顯示器正常譯碼和顯示。利用此功能可以實現(xiàn)對無意義位的零進(jìn)行消隱。：靜態(tài)滅燈輸入使能端，只要 =0，不論輸入 為何種電平，譯碼器各段輸I BI0123A出全為低電平，顯示器滅燈（此時 為輸入使能） 。RO/RBO：動態(tài)滅零輸出端。在不使用 功能時， 為輸出使能（其功能是只有在譯碼器/實現(xiàn)動態(tài)滅零時 RBO=0，其它時候 RBO=1） 。該端主要用于多個譯碼器級聯(lián)時，實現(xiàn)對無意義的零進(jìn)行消隱。實現(xiàn)整數(shù)位的零消隱是將高位的 RBO 接到相鄰低位的 ，實現(xiàn)小數(shù)位的零RBI消隱是將低位的 RBO 接到相鄰高位的 。RBI心率測試儀14 發(fā)光二極管顯示器圖 212