【文章內(nèi)容簡介】 態(tài)電流大致為 MC1741的五分之一（對每個放大器而言），共模輸入范圍包括負電源，因而消除了在許多應(yīng)用場合中采用外部偏置元件的必要性，輸出電 壓范圍也包括負電源電壓。其特點為： （ 1）短路保護輸出 （ 2）真差動輸入級 （ 3）單電源工作， ~~32V （ 4）低輸入偏置電流，最大 100nA[LM324A] （ 5）每一個封裝四個放大器 （ 6）內(nèi)部補償 （ 7）共模范圍擴展到負電源 （ 8）行業(yè)標準引腳輸出 （ 9）在輸入端的靜電放電位增加可靠性而不影響器件的工作 表 32 LM324的最大額定值 額定值 符號 LM324, LM324A LM2902 LM2902V 單位 電源電壓 單電壓 分離電壓 VCC VCC,VEE 32 177。 16 26 177。 13 Vdc 輸入差動電壓范圍 Vidr 177。 32 177。 26 Vdc 輸入共模電壓范圍 Vicr 32 26 Vdc 輸出短路持續(xù)時間 Tsc 連續(xù) 結(jié)溫 Tj 150 ℃ 保存溫度范圍 Tstg 65~+150 ℃ 工作環(huán)境溫度范圍 TA 25~+85 0~70 40~+105 40~+125 ℃ A/D 轉(zhuǎn)換器 ADC0809 ADC0809是 4位雙積分 A/D轉(zhuǎn)換芯片 ,可以轉(zhuǎn)換輸出177。 20210個數(shù)字量 ,有 STB 選通控制的 BCD 碼輸出 ,與微機接口十分方便 .ADC0809 具有精度高(相當于 14位 A/D轉(zhuǎn)換 ),價格低的優(yōu)點 .其轉(zhuǎn)換速度與時鐘頻率相關(guān) ,每個2021 屆畢業(yè)設(shè)計（論文） 13 轉(zhuǎn)換周期均有 :自校準 (調(diào)零 ),正向積分 (被測模擬電壓積分 ),反向積分(基準電壓積分 )和過零檢測四個階段組成 ,其中自校準時間為 10001 個脈沖 ,正向積分時間為 10000 個脈沖 ,反向積分直至電壓到零為止 (最大不超過 20211 個脈沖 ).ADC0809 為 DIP28 封裝 ,芯片引腳排列如圖 37 所示，主要參數(shù)如表 33 所示： 圖 37 芯片 ADC0809引腳圖 表 33 ADC0809的主要參數(shù) 電源電壓 V+ +6V 溫度范圍 0~70℃ V 9V 熱電阻 PDIP封裝 qJA 55 模擬輸入電壓 V+ to V 最大結(jié)溫 150℃ 參考輸入電壓 V+ to V 最高儲存溫度范圍 65~~150 時鐘輸入電壓 GND to V+ 2021 屆畢業(yè)設(shè)計（論文） 14 4 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計與仿真 硬件電 路的設(shè)計主要包括單片機系統(tǒng)及顯示電路、信號采集、信號放大、比較電路及信號轉(zhuǎn)換電路五部分。單片機采用 AT89S52 或其兼容系列。采用 12MHz 高精度的晶振，以獲得較穩(wěn)定時鐘頻率，減小測量誤差。單片機用 端口輸出超聲波換能器所需的 40kHz 的方波信號，利用外中斷0 口監(jiān)測由傳感器 OPT101 信號采集電路輸出的信號。顯示電路采用簡單實用的四位 LED數(shù)碼管，信號用 OP07 放大，比較電流用 LM324N。仿真主要包括放大電路與 5V電源電路與比較電路。 單片機最小系統(tǒng) AT89S52 是片內(nèi)有 EPROM 的單片機。因此 ，用這種芯片構(gòu)成的最小系統(tǒng)簡單、可靠。用 AT89S52 單片機構(gòu)成最小應(yīng)用系統(tǒng)時，只要將單片機接上時鐘電路和復位電路以及擴展的簡單 I/O 口即可，如圖 41所示。由于受集成度、片內(nèi)功能的限制，最小應(yīng)用系統(tǒng)只能用作一些小型的控制單元。其應(yīng)用特點為： 有可供用戶使用的較多的 I/O 口線。由于不需要擴展外部存儲器， EA應(yīng)接高電平， P0、 P P P3 均作為用戶 I/O 口使用。 內(nèi)部存儲器容量有限。 應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)具有特殊性。如 AT89S52 的應(yīng)用軟件須依靠半導體廠家用半導體掩膜技術(shù)置入，故 AT89S52 應(yīng)用系統(tǒng)一般用作大 批量生產(chǎn)的應(yīng)用系統(tǒng)。另外， P0、 P2口的應(yīng)用與開發(fā)環(huán)境差別較大。 2021 屆畢業(yè)設(shè)計（論文） 15 圖 41 單片機最小系統(tǒng)原理圖 信號采集電路 信號采集電路如圖 42所示。 D1與 Vb組成光電傳感器。因光電傳感器輸出的點脈沖信號時非常微弱的信號，而且頻率很低（如脈搏 50次 /分鐘為 ， 200次 /分鐘為 ），并且還伴有各種噪聲干擾，故該信號要經(jīng)過 R C1低通濾波，去除高頻干擾。當傳感器檢測到較強的干擾光線時，其輸出端的直流電壓信號會有很大變化。 圖 42 信號采集電路 2021 屆畢業(yè)設(shè)計（論文） 16 信號放大電路與仿真 信號放大電路與仿真 如 圖 43所示， R5與 R R R3 的電阻和之比為放大器的放大倍數(shù)，經(jīng)過計算所得改放大器的理論值為 200 倍，但由于 11 號接口上 5V 供壓不足再加上材料限制和人為的因素，該放大倍數(shù)只有 20倍左右。 圖中 C2 為耦合電容，作用為隔直流通交流，之所以使用 10u 的電容，是為了讓所有的信號通過。 C3 同 C2 一樣。信號放大電路仿真圖如圖 44所示。 圖 43 信號放大電路 2021 屆畢業(yè)設(shè)計（論文） 17 圖 44 信號放大電路仿真圖 電源模塊設(shè)計 5V電源由 555定時器生成，原理圖如圖 45 所示： 圖 45 5V電源電壓 原理圖 2021 屆畢業(yè)設(shè)計（論文） 18 5V電源電壓仿真圖如圖 46 所示： 圖 46 5V電源電壓仿真圖 信號比較電路 電壓比較器是一種常用的集成電路。它可用于報警器電路、自動控制電路、測量技術(shù)，也可用于 V/F 變換電路、 A/D 變換電路、高速采樣電路、電源電壓監(jiān)測電路、振蕩器及壓控振蕩器電路、過零檢測電路等。我們主要介紹其基本概念、工作原理及典型工作電路，電壓比較器是對兩個模擬電壓比較其大小并判斷出其中哪一個電壓高，如圖 47 所示。 圖 47 電壓比較器 2021 屆畢業(yè)設(shè)計（論文） 19 A/D 轉(zhuǎn)換電路 A/D 轉(zhuǎn)換電路如圖 48 所示。 首先輸入 3 位地址 ，并使 ALE=1，將地址存入地址鎖存器中。此地址經(jīng)譯碼選通 8 路模擬輸入之一到比較器。START 上升沿將逐次逼近寄存器復位。下降沿啟動 A／ D 轉(zhuǎn)換，之后 EOC輸出信號變低，指示轉(zhuǎn)換正在進行。直到 A／ D 轉(zhuǎn)換完成， EOC 變?yōu)楦唠娖?，指?A／ D 轉(zhuǎn)換結(jié)束，結(jié)果數(shù)據(jù)已存入鎖存器，這個信號可用作中斷申請。當 OE 輸入高電平 時，輸出三態(tài)門打開，轉(zhuǎn)換結(jié)果的數(shù)字量輸出到數(shù)據(jù)總線上 圖 48 A/D 轉(zhuǎn)換器連線圖 顯示電路 LED采用 3位 8段加提示符的液晶顯示模塊 LCM046， 34線串行接口，低功耗特性；顯示狀態(tài)功耗為 50Ua。省電模式下 1uA。工作電壓 — 。視角對比度可調(diào)，顯示清晰，穩(wěn)定可靠，可加背光。 AT89S52通過 ~2021 屆畢業(yè)設(shè)計（論文） 20 與 LED連接 .圖 49為顯示電路： 圖 49 顯示電路 系統(tǒng)總體設(shè)計原理圖 心率計的總體電路如圖 410所示，主要包括取樣整型電路，單片機處理電路和顯示電路．先用紅外光電傳感器采集與心跳同頻率的信息，當人體組織半透明度的數(shù)值較大時，紅外光電二極管 Dl發(fā)射出的透過人體組織的光強度很弱，光敏三極管無法導通，所以輸出端為高電平；當人體組織半透明度的數(shù)值較小時，紅外光電 二極管 Dl發(fā)射出的透過人體組織的光強度較強，光敏三極管導通，輸出端為低電平，這樣就形成了頻率與脈搏次數(shù)成正比的低頻信號，它近似于正弦波形． 2021 屆畢業(yè)設(shè)計（論文） 21 圖 410 系統(tǒng)原理總圖 30pF8pF1M2 3647185U0VbVCC1 2 3 4 5 6 7 8 9JP1VCCS110uCVCC12345678RST91011121314151617XTAL218XTAL119VSS202122232425262728PSEN29ALE30EA/VPP313233343536373839VCC40AT89S5210KR 103C12103C1312Y1XTALVCCA1f2g3e4d5A6c8DP7b9a10D1P00 P01 P02 P03 P04 P05 P06 P07P00 P01 P02 P03 P04 P05 P06 P07P00 P01 P02 P03 P04 P05 P06 P07P10P10A1f2g3e4d5A6c8DP7b9a10D2P00 P01 P02 P03 P04 P05 P06 P07P11A1f2g3e4d5A6c8DP7b9a10D3P00 P01 P02 P03 P04 P05 P06 P07P12P11 P12 P1310uC210uC1R4R32 3647185U0R2VCC10uC31MR5R6VCCRCVTRVCCQDCTHGND 5551MR71MR8VCC100uC6D1D2 1N40071N4007100uC72 3647185U01MR9 VCCVCCVCCA1f2g3e4d5A6c8DP7b9a10D4P00 P01 P02 P03 P04 P05 P06 P07P133344IN31IN42IN53IN64IN75START6EOC7D38OE9CLK10VCC11VREF+12GND13D114D215VREF16D017D418D519D620D721ALE22ADD C23ADD B24ADD A25IN026IN127IN228U? ADC0809CCV5