【正文】 的框圖如圖1所示。圖1 脈搏計(jì)原理框圖控制電路基準(zhǔn)時(shí)間產(chǎn)生電路計(jì)數(shù)譯碼顯示傳感器放大與整形倍頻器如上所述，此部分電路的功能是由傳感器將脈搏信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，一般為幾十毫伏，必須加以放大，以達(dá)到整形電路所需的電壓，一般為幾伏。放大后的信號(hào)波形是不規(guī)則的脈沖信號(hào)，因此必須加以濾波整形，整形電路的輸出電壓應(yīng)滿足計(jì)數(shù)器的要求。 所選放大整形方案電路框圖如圖2所示。傳感器 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)，其原理電路如圖3所示。圖中，紅外線發(fā)光管VD采用TLN104，接收三極管V采用TLP104。用+5V電源供電，R1采用500Ω，R2采用10KΩ。圖2 放大與整形電路原理框圖傳感器放大電路有源濾波整形電路電平轉(zhuǎn)換 放大電路 由于傳感器輸出電阻比較高，故放大電路采用了同相放大器，如圖3所示，運(yùn)放采用了LM324，放大電路的電壓放大倍數(shù)為10倍左右，電路參數(shù)如下：R4=100 KΩ，R3也可采用電位器，C1=100μF。有源濾波電路 采用了二階壓控有源低通濾波電路，如圖3所示，作用是把脈搏信號(hào)中的高頻干擾信號(hào)去掉，同時(shí)把脈搏信號(hào)加以放大?？紤]到去掉脈搏信號(hào)中的干擾尖脈沖，所以有源濾波電路的截止頻率為1kHz左右。為了使脈搏信號(hào)放大到整形電路所需的電壓值。集成運(yùn)放采用LM324。整形電路 經(jīng)過(guò)放大濾波后的脈搏信號(hào)仍是不規(guī)則的脈沖信號(hào)，且有低頻干擾，仍不滿足計(jì)數(shù)器的要求，必須采用整形電路，這里選用了滯回電壓比較器，+VCC+VCCC3R5+_∞R2R7+_∞R9R6R1VVDDDC1_+手指R12R4R3R8整形電平轉(zhuǎn)換有源濾波同相放大傳感器信號(hào)調(diào)節(jié)R11R10圖3 放大與整形部分電路如圖3所示，其目的是為了提高抗干擾能力，集成運(yùn)放采用LM339，其電路參數(shù)如下：R10=，R11=100 KΩ，R12= KΩ。電平轉(zhuǎn)換電路 由比較器輸出的脈沖信號(hào)是一個(gè)正負(fù)脈沖信號(hào)，不滿足計(jì)數(shù)器要求的脈沖信號(hào)，故采用電平轉(zhuǎn)換電路，見(jiàn)圖3。放大與整形部分電路，如圖3所示。 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)要求的異或門組成的4倍頻電路，如圖4所示。圖4 四倍頻電路原理兩倍頻=1R13C4=1u1u2G2G1u4u5兩倍頻=1R13C5=1u3G4G3u1u2u3圖5 二倍頻電路的輸入輸出波形G1和G2構(gòu)成二倍頻電路，利用第一個(gè)異或門的延遲時(shí)間對(duì)第二個(gè)異或門產(chǎn)生作用，當(dāng)輸入由“0”變成“1”或由“1”變成“0”時(shí)，都會(huì)產(chǎn)生脈沖輸出，輸入輸出波形如圖5所示。電容器CC5的作用是為了增加延遲時(shí)間，從而加大輸出脈沖寬度。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果選用C4=C5=，R13=R14=16 KΩ。由兩個(gè)二倍頻電路就構(gòu)成了四倍頻電路。其中異或門選用可采用CC系列、也可采用TTL系列。 基準(zhǔn)時(shí)間產(chǎn)生電路的功能是產(chǎn)生一個(gè)周期為30s（即脈沖寬度為15s）的脈沖信號(hào)，以控制在15s內(nèi)完成一分鐘的測(cè)量任務(wù)。實(shí)現(xiàn)這一功能的方案很多，我們采用如圖6的方案。秒脈沖發(fā)生器十分頻器圖6 基準(zhǔn)時(shí)間產(chǎn)生電路的框圖二分頻器由框圖可知，該電路由秒脈沖發(fā)生器、十五分頻電路和二分頻電路組成。（1）秒脈沖發(fā)生器 其電路如圖7所示。為了保證基準(zhǔn)時(shí)間的準(zhǔn)確，采用了石英晶體振蕩電路，反相器采用CMOS器件，R15可在5~30M?范圍內(nèi)選擇，R16可在10~150kΩ范圍內(nèi)選擇，振蕩頻率基本等于石英晶體的諧振頻率，改變C7的大小對(duì)振蕩頻率有微調(diào)的作用。，R16為51kΩ，C6為56pF，C7為3~56pF，反相器利用了CC4060中的反相器，如圖7所示。 C7R15CC4060CP0CP1RS1DC1圖7 基準(zhǔn)時(shí)間產(chǎn)生電路RQ14C6R16RS1DC1Q2amp。CPQ4Q3Q1LDDABCGNDCR秒脈沖發(fā)生器十五分頻和二分頻器IC1IC2IC3IC4選用CC4060 ，產(chǎn)生一個(gè)頻率為2Hz的脈沖信號(hào)，然后用IC2進(jìn)行二分頻得到周期為1s的脈沖信號(hào)。（2） 十五分頻和二分頻器 其電路如圖7所示，由IC3組成十五進(jìn)制計(jì)數(shù)器，進(jìn)行十五分頻，然后用IC4組成二分頻電路，產(chǎn)生一個(gè)周期為30s的方波，即一個(gè)脈寬為15s的脈沖信號(hào)。（3） 基準(zhǔn)時(shí)間產(chǎn)生部分的電路圖 如圖7所示。 計(jì)數(shù)、譯碼、顯示電路 圖8 計(jì)數(shù)、譯碼、顯示電路CPQ2Q4Q3Q1ADCBabcefgdBILDENCR+5V+5V十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器譯碼器CPQ2Q4Q3Q1ADCBabcefgdBILDENCR+5V+5V十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器譯碼器CPQ2Q4Q3Q1ADCBabcefgdBILDENCR+5V+5V十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器譯碼器脈沖信號(hào)清零信號(hào)LTS547R╳3R該電路的功能是讀出脈搏數(shù)，以十進(jìn)制數(shù)形式用數(shù)碼管顯示出來(lái)，如圖8所示。因?yàn)槿说拿}搏數(shù)最高是150次/min，所以采用3位十進(jìn)制計(jì)數(shù)器即可。該電路用雙BCD同步十進(jìn)制計(jì)數(shù)器構(gòu)成3位十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器，用BCD七段譯碼器譯碼，用七段數(shù)碼管LT547R完成七段顯示。 控制電路 控制電路的作用主要是控制脈搏信號(hào)經(jīng)放大、整形、倍頻后進(jìn)行計(jì)數(shù)器的時(shí)間，另外還具有為各部分電路清零等功能，參考電路如圖9所示。圖9 控制電路原理圖≥1≥1amp。+5V+5VCPQ4CR計(jì)數(shù)器CPQ4CR計(jì)數(shù)器CPQ4CR計(jì)數(shù)器四倍頻信號(hào)計(jì)數(shù)器15s15s1amp。amp。110kΩ清零信號(hào)1清零信號(hào)2啟動(dòng) 4．參考電路把各單元電路連接起來(lái)，便得到脈搏計(jì)的總體電路圖，如圖10所示。僅供參考。+VCCR1+VCCR2手指+_∞+_R3R4R5R6C1C3R10R11R12+_∞R9R7R8=1R13C4=1=1R14C5u1u3u2G2G1G3u4u5=1G4C7R15CC4060CP0CP1RS1DC1LTS547R╳3RQ14C6R16RS1DC1Q2amp。CPQ4Q3Q1LDDABCGNDCRIC3圖10 脈搏計(jì)的總體電路圖CPQ2Q4Q3Q1ADCBabcefgdBILDENCR+5V+5V十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器譯碼器CPQ2Q4Q3Q1ADCBabcefgdBILDENCR+5V+5V十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器譯碼器CPQ2Q4Q3Q1ADCBabcefgdBILDENCR+5V+5V十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器譯碼器脈沖信號(hào)清零信號(hào)≥1≥1amp。+5V+5V15s1amp。amp。110kΩ啟動(dòng)IC4IC2IC2四題電路圖RLU0U1~220VCRU2題目十四 數(shù)控直流恒流源的設(shè)計(jì)一、設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)并制作數(shù)控直流電流源。輸入交流200～240V，50Hz；輸出直流電壓≤10V。其原理示意圖如下所示。二、技術(shù)指標(biāo)（1）輸出電流范圍：200mA～2000mA；（2）可設(shè)置并顯示輸出電流給定值，要求輸出電流與給定值偏差的絕對(duì)值≤給定值的1％+10 mA；（3）具有“+”、“”步進(jìn)調(diào)整功能，步進(jìn)≤10mA；(4）改變負(fù)載電阻，輸出電壓在10V以內(nèi)變化時(shí)，要求輸出電流變化的絕對(duì)值≤輸出電流值的1％+10 mA； (5）紋波電流≤2mA；(6）自制電源。三、設(shè)計(jì)指導(dǎo)能夠向負(fù)載提供恒定電流的電源稱為恒流源，所謂“恒流”是一種習(xí)慣說(shuō)法，并不是電流值絕對(duì)不變，只是這種變化很小，在一個(gè)規(guī)定的范圍內(nèi)保持足夠的穩(wěn)定性。恒流源是一個(gè)電源內(nèi)阻非常大的電源。如果電源E的電壓能夠隨著負(fù)載的變化而變化，保持RL中的電流不發(fā)生變化，也可以實(shí)現(xiàn)恒流。本世紀(jì)設(shè)計(jì)正是利用這個(gè)思路。實(shí)際上是可調(diào)壓電壓源，輸出接負(fù)載后反饋到單片機(jī)。由單片機(jī)根據(jù)輸出和給定值進(jìn)行調(diào)整，保持RL中的電流恒定。 ，圖1 系統(tǒng)框圖　　系統(tǒng)工作原理為：當(dāng)有鍵盤按鍵對(duì)電流值進(jìn)行預(yù)置時(shí)，單片機(jī)把所預(yù)置的數(shù)值送到液晶顯示器顯示，同時(shí)作為電流源的給定值，并輸出相應(yīng)的數(shù)字信號(hào)，通過(guò)D/A轉(zhuǎn)換，使數(shù)字信號(hào)變成模擬電流信號(hào)，此電流信號(hào)經(jīng)I/V模塊轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電壓信號(hào)，此電壓信號(hào)經(jīng)過(guò)壓控恒流元件場(chǎng)效應(yīng)管IRF640來(lái)產(chǎn)生相應(yīng)的電流值，場(chǎng)效應(yīng)管的漏極電流即為恒流源的實(shí)際輸出電流。場(chǎng)效應(yīng)管的漏極電流近似于源極電流，源極電流經(jīng)過(guò)采樣電阻后轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)，單片機(jī)采集此信號(hào),作出相應(yīng)的調(diào)整處理后輸出顯示，作為電流源的自測(cè)表的輸出值。1硬件設(shè)計(jì)　　如圖1，本系統(tǒng)硬件電路主要包括：?jiǎn)纹瑱C(jī)最小系統(tǒng)、鍵盤與顯示電路、IV模塊、壓控恒流源電路、電源電路等。下面分別說(shuō)明各個(gè)電路模塊。（1）數(shù)模、模數(shù)轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)　　根據(jù)系統(tǒng)要求計(jì)算，D/A最少必須達(dá)到11位。單片機(jī)內(nèi)部集成有兩個(gè)10位D/A和七路10位A/D可供使用?；蛘呤褂猛獠緼D，DA?？紤]到有兩個(gè)內(nèi)部集成的10位電流型輸出D/A，若把兩個(gè)10位D/A并聯(lián)使用，步進(jìn)時(shí)交替加1或減1，則精度可達(dá)到1/2048，即相當(dāng)于一個(gè)11位D/A的精度，完全滿足要求，又節(jié)約了外部硬件資源，可大大提高整個(gè)系統(tǒng)的性價(jià)比。（2）壓控恒流源電路設(shè)計(jì)　　壓控恒流源是系統(tǒng)的重要組成部分，它的功能是用電壓來(lái)控制電流的變化，由于系統(tǒng)對(duì)輸出電流大小和精度的要求比較高，所以選好壓控恒流源電路顯得特別重要。　　采用如下電路：　　電路原理圖如圖2所示。該恒流源電路由運(yùn)算放大器、大功率場(chǎng)效應(yīng)管Q采樣電阻R負(fù)載電阻RL等組成。圖2 壓控恒流源原理圖　　電路中調(diào)整管采用大功率場(chǎng)效應(yīng)管IRF640。采用場(chǎng)效應(yīng)管，更易于實(shí)現(xiàn)電壓線性控制電流，既能滿足輸出電流最大達(dá)到2A的要求，也能較好地實(shí)現(xiàn)電壓近似線性地控制電流。因?yàn)楫?dāng)場(chǎng)效應(yīng)管工作于飽和區(qū)時(shí)，漏電流Id近似為電壓Ugs控制的電流。即當(dāng)Ud為常數(shù)時(shí)，滿足：Id=f（Ugs），只要Ugs不變，Id就不變。　　在此電路中，R2為取樣電阻，采用康銅絲繞制（阻值隨溫度的變化較?。＿\(yùn)放采用OP07作為電壓跟隨器，UI=Up=Un，場(chǎng)效應(yīng)管Id=Is(柵極電流相對(duì)很小，可忽略不計(jì)) 所以Io=Is= Un/R2= UI/R2。正因?yàn)镮o=UI/R2，電路輸入電壓UI控制電流Io，即Io不隨RL的變化而變化，從而實(shí)現(xiàn)壓控恒流。 　　同時(shí)，由設(shè)計(jì)要求可知：由于輸出電壓變化的范圍U〈=10V，Iomax=2A,可以得出負(fù)載電阻RLmax=5歐。（3）鍵盤顯示電路設(shè)計(jì)　　鍵盤采用普通的44矩陣式鍵盤，共有16個(gè)按鍵?！　”鞠到y(tǒng)采用12864點(diǎn)陣式SPLC501液晶顯示模塊。這種顯示方式非常直觀，用戶可以從顯示器上看到很友好的界面，而且點(diǎn)陣式LCD的顯示內(nèi)容非常靈活，用戶可以同時(shí)從顯示器上看到漢字提示和兩個(gè)電流值：其一為預(yù)先設(shè)定的電流值，即期望值；其二為輸出電流的實(shí)測(cè)值。正常工作時(shí)兩者相差很小。一旦出現(xiàn)偏差較大的狀況，在一定范圍內(nèi)系統(tǒng)能自動(dòng)調(diào)整，使誤差滿足精度要求。由于SPLC501液晶模組的資料在大學(xué)網(wǎng)站可以下載到，這里不再贅述。（4）電源電路設(shè)計(jì)　　本系統(tǒng)對(duì)電源有較高的要求。設(shè)計(jì)電源時(shí)既要保證電源的高穩(wěn)定度，也要保證電源能輸出大于2A的電流，故本系統(tǒng)采用三級(jí)管1264來(lái)擴(kuò)流。而且在使用電源時(shí)必須充分考慮電源的效率。電源電路如圖3所示，此電源電路采用了LM317和LM337，其輸出電壓是連續(xù)可調(diào)的，輸出電壓調(diào)到為＋15V和－15V來(lái)供給硬件電路使用，其中－15V的電源是供運(yùn)放使用的，不需要擴(kuò)流；而＋15V的電源的負(fù)載電流要求不低于2A，所以采用三級(jí)管1264來(lái)擴(kuò)流。另外用LM7805產(chǎn)生＋5V的電壓供單片機(jī)使用。圖3 電源原理圖軟件設(shè)計(jì)　　首先初始化系統(tǒng)，即單片機(jī)系統(tǒng)的初始化，液晶顯示器顯示歡迎界面，D/A 、A/D模塊的初始化；系統(tǒng)默認(rèn)設(shè)定值為1000mA；然后單片機(jī)便不停地進(jìn)行鍵盤掃描，根據(jù)掃描得到的鍵