數(shù)顯式脈搏測(cè)試儀設(shè)計(jì)方案(編輯修改稿)
2025-06-10 00:19 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 個(gè)部分組成。且要求在開(kāi)始工作15S后能自動(dòng)停止對(duì)脈搏的計(jì)數(shù)以獲得準(zhǔn)確的脈搏數(shù)。下次工作時(shí)通過(guò)按鈕來(lái)清零，重新顯示脈搏數(shù)。其工作原理簡(jiǎn)介：電路連接好以后，通過(guò)紅外光照射人的手指的血脈流動(dòng)情況，將脈搏信號(hào)轉(zhuǎn)換成電平信號(hào)，由三極管接受之后經(jīng)過(guò)放大電路將信號(hào)放大10倍，流入整形電路成為規(guī)則的矩形波，再由倍頻電路對(duì)此信號(hào)進(jìn)行二倍變頻。與此同時(shí)，基準(zhǔn)時(shí)間電路由單穩(wěn)態(tài)555產(chǎn)生一個(gè)周期為15秒的信號(hào)。 整個(gè)電路的核心部分控制電路的工作，按下開(kāi)關(guān)，輸出為低電平，對(duì)計(jì)數(shù)器和D觸發(fā)器進(jìn)行清零，輸出高電平。計(jì)數(shù)器的脈沖信號(hào)由鎖存器輸出信號(hào)、時(shí)間基準(zhǔn)電路的輸出信號(hào)、倍頻電路信號(hào)通過(guò)三輸入與非門產(chǎn)生。 由三輸入與非門的輸出信號(hào)作為計(jì)數(shù)器的時(shí)鐘信號(hào)，驅(qū)動(dòng)計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)。計(jì)數(shù)器是由16進(jìn)制的74LS160的10進(jìn)制計(jì)數(shù)器，三個(gè)計(jì)數(shù)器從左至右分別為百位、十位、個(gè)位。十位的計(jì)數(shù)受各位的影響，只有當(dāng)個(gè)位計(jì)數(shù)到9后十位的使能端信號(hào)才有效。十位開(kāi)始計(jì)數(shù)，百位的計(jì)數(shù)原理同十位。74LS160計(jì)數(shù)器集成運(yùn)放放大電路，555構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，D觸發(fā)器組成的4倍頻電路等電路。脈搏傳感器作用將脈搏信號(hào)轉(zhuǎn)換為響應(yīng)的電脈搏沖信號(hào)。放大電路多種多樣，本次試驗(yàn)采用比較簡(jiǎn)單，廉價(jià)的運(yùn)放電路。由一個(gè)運(yùn)放器和三個(gè)電阻就組成了。放大倍數(shù)可調(diào)。倍頻電路對(duì)脈搏進(jìn)行調(diào)頻，如將15S內(nèi)傳感器所獲得信號(hào)頻率4倍頻即可得到對(duì)應(yīng)一分鐘的脈沖數(shù)，從而縮短測(cè)量時(shí)間。555定時(shí)器是為了實(shí)驗(yàn)在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成。本設(shè)計(jì)采用簡(jiǎn)單的74LS160作為計(jì)數(shù)器，因?yàn)樗鞘M(jìn)制計(jì)數(shù)器，無(wú)需改裝，直接使用。因?yàn)槊}搏測(cè)量器所需的上百位的數(shù)字。因此將三片74LS160直接進(jìn)行進(jìn)位方式連接，即得千進(jìn)制計(jì)數(shù)器。結(jié)合以上各部分電路內(nèi)容及設(shè)計(jì)要求分析，以控制電路為樞紐，將經(jīng)傳感器、放大整形電路、倍頻電路的脈搏信號(hào)和時(shí)間信號(hào)通過(guò)控制電路實(shí)現(xiàn)對(duì)計(jì)數(shù)器的控制，使其能夠準(zhǔn)確的顯示脈搏數(shù)。（1）傳感器脈搏傳感器的作用是將脈搏信號(hào)轉(zhuǎn)換為響應(yīng)的電沖信號(hào)。脈搏傳感器是脈象檢測(cè)系統(tǒng)中重要的組成部分，其性能的好壞直接影響到后置電路的處理和結(jié)果的顯示。目前典型的脈搏傳感器有以下三種：光電類、壓阻類和壓電類。傳感器采用了紅外光電轉(zhuǎn)換器，作用是通過(guò)紅外光照射人的手指的血脈流動(dòng)情況，把脈搏跳動(dòng)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。傳感器信號(hào)調(diào)節(jié)，該部分結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單R1和R2的值分別選取510Ω和10KΩ，電源采用5V供電，紅外線發(fā)光管采用TLN104接收三極管采用TLP104。本次設(shè)計(jì)中是利用函數(shù)信號(hào)發(fā)生器，使用正弦波模擬人體脈搏跳動(dòng)。其原理電路如圖3：圖3 紅外光電傳感器(2)放大與整形由于傳感器輸出電阻比較高，本次課程設(shè)計(jì)中的放大電路采用了同相放大器，如圖所示，運(yùn)放采用了OP07，電源電壓采用正負(fù)5V，放大電路放大倍數(shù)為20倍左右。整形電路在這里采用了最為簡(jiǎn)單的與非門電路。電路如圖4所示。圖4 放大與整形電路NE5532AI的功能介紹： 等效輸入噪聲電壓 5納伏/Hz的典型值在1kHz 單位增益帶寬，典型值為10MHz 高直流電壓增益，典型值為100V/mV 峰峰值輸出電壓擺幅為32V 典型的電壓CC+=+18V和RL=600Ω 高轉(zhuǎn)換率，典型值為9V/us 寬電源電壓范圍，+3V到+20V NE5532AI管腳接線圖 （3）倍頻電路該電路的作用是對(duì)放大整形后的脈搏信號(hào)進(jìn)行4倍頻，以便在15s內(nèi)測(cè)出1min內(nèi)的人體脈搏跳動(dòng)次數(shù)，從而縮短測(cè)量時(shí)間，以提高診斷效率。倍頻電路的形式很多，如鎖相倍頻器、異或門倍頻器等，由于鎖相倍頻器電路比較復(fù)雜，成本比較高，所以這里采用了能滿足設(shè)計(jì)要求的D觸發(fā)器組成的4倍頻電路。電路如圖5所示。圖5 倍頻電路（4）定時(shí)電路555定時(shí)器是為了試驗(yàn)在15s內(nèi)完成任務(wù)，使單穩(wěn)態(tài)的時(shí)間長(zhǎng)度為15s。所以定時(shí)時(shí)間為15s。本試驗(yàn)采用555單穩(wěn)態(tài)定時(shí)電路。工作原理大概如下：開(kāi)關(guān)打開(kāi)，RST、VCC、1端都為高電平，此時(shí)比較器2都輸出高電平，輸出端輸出為低電平。 觸發(fā)時(shí)：開(kāi)關(guān)打開(kāi)，RST、VCC、1端都為高電平，此時(shí)比較器2都輸出高電平，輸出端輸出為低電平。 觸發(fā)時(shí)：觸發(fā)信號(hào)加在觸發(fā)端，比較器2輸出低電平，鎖存器置1，輸出端輸出高電平。電源通過(guò)電阻R6
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