关闭

关闭

关闭

封号提示

内容

首页 论文模板.doc

论文模板.doc

论文模板.doc

上传者: 飞蚁_林 2013-10-23 评分 0 0 0 0 0 0 暂无简介 简介 举报

简介:本文档为《论文模板doc》,可适用于人文社科领域,主题内容包含人体脉搏测试仪的设计摘要本课题是人体脉搏测试仪的设计。由于脉搏信号属于低频信号及测量要求的特殊性在设计时采用数显式脉搏测试仪以实现测量结果的准确性。符等。

人体脉搏测试仪的设计摘要本课题是人体脉搏测试仪的设计。由于脉搏信号属于低频信号及测量要求的特殊性在设计时采用数显式脉搏测试仪以实现测量结果的准确性。该系统的重点在于要求实现测量的简单化和精确化。本系统的主要组成部分是计数器和数字显示器。设计要在单位时间内测量出人体一分钟的脉搏并且将误差保证在很小的范围之内。本系统借助压电陶瓷传感器把人体脉搏信号转换成电信号。对转换后的电信号利用非门构成的线性放大器进行放大施密特触发器整形采用CD作为计数器计数等一系列电路用CD译码器转换成七段字形码来驱动共阴极LED数码管显示结果。计数的方法是利用CD作为计数器的门控信号在单位时间内测量出经放大后的电信号频率值。其中心律检测电路以定时器组成的单稳态触发器为核心检测漏失脉冲并告警使系统不仅能测出人的心脏每分钟跳动次数还能进一步指示心律是否正常。虽然压电陶瓷片的性能并非很好在信号的转换上也不能实现非常精确的转换但是它灵敏度高价格低廉并且在经过系统的信号调理电路后也能比较满意的实现我们所要实现的目标。整个系统耗电低设计简单测量精确显示结果醒目使用方便利于普及。经过多次调试和实验本系统基本实现了设计所要求的指标。关键词脉搏测量压电陶瓷计数器显示器ADesignofBodyPulseMeasuringInstrumentABSTRACTTopicisadesignofbodypulsemeasuringinstrumentBecausethesignalislowfrequencypulsesignal,andthespecificityofthepulsesignalmeasuring,thedesignmustpayattentiontoachieveanaccuratemeasurementThepointofthisdesignisthesimpleandpreciseofthemeasurementThesystem’smaincomponentiscounteranddigitaldisplayItshouldmeasurehumanbodypulserateinunitoftime,andensurethemeasurementresultinasmallerrorrangeThewholesystemwithpiezoelectricsensors,turnthehumanpulsesignalsintoelectricalsignalsTotheconvertedsignal,throughusingthenonlinearamplifiergateshapingoftheSchmitttrigger,usingCDascounterandaseriescircuitAndthen,afterthedecoderwiththeCD,convertBCDcodetosevensectionsofcode,todrivecommoncathodeLEDdigitaldisplayresultsThemethodofcountingisusingtheCD,whichincludeoscillationandfrequency,asthegatecontrolsignal,measuringtheamplifiedsignalfrequencyinunittimeHeartratedetectioncircuitwhichiscenterononeshot,composedof,detectionthelostpulseandalarmItmakesthesystemcannotonlymeasurethehumanheartbeatperminutenumber,butalsofurtherindicateheartrhythmisnormalAlthoughtheperformanceofthepiezoelectricceramicsisnotverygood,inthesignalcollectionItcan’tdoitverypreciseButitssensitivityishigh,itspriceisverylow,andafterthesignalconditioningcircuitofthesystem,thesignalcanbequitesatisfactorytoachieveourobjectivesThewholesystemworkswithlowpowerconsumption,simpledesign,measurementaccuracy,theresultsofeyecatchingdisplay,withconvenientandpopularityAfterrepeatedtestingandexperiments,thissystemcanachievethebasicrequirementofthisdesignKEYWORDSPulsemeasurementPiezoelectricceramicscounterLED目录I中文摘要II英文摘要绪论设计任务及要求设计任务设计要求设计时要考虑的问题系统总体设计系统基本功能总体设计框图硬件电路组成脉搏信号的采集传感器选择压电陶瓷片放大与整形放大器的选择线性放大器的性能施密特触发器(SchmittTrigger)时基信号产生电路振荡加分频集成电路CD计数器译码器和显示电路心律检测电路各单元电路的工作原理放大与整形电路计数器电路译码和显示电路时基信号产生电路心律检测电路脉搏测试仪的模拟与仿真电路仿真结果总体观察电路测试结果致谢参考文献附录绪论在我国传统中医学的诊断中“望、闻、问、切”是最基本的四个方面。而在其中切也就是诊脉占有非常重要的地位。通过脉诊医生可以对患者的身体状况有一个大概的了解进而对症下药。脉搏信号可以直接反映出患者心脏的部分状况我国传统中医学认为通过脉诊可以了解到患者脏腑气血的盛衰可以探测到病因病位预测疗效等。从近代医学的角度来看人体循环系统承担着协调全身各组织的能量代谢输送氧气、营养物质运走代谢废物等重要的工作还承担运送抗体、激素等物质以协调整体的动态平衡。从整体的角度对疾病进行综合分析显然循环系统的信息将占很重要的比重从整个循环系统来看桡动脉介于大动脉与小动脉之间由于心脏的舒缩、内脏血容量的变化、血管端点阻抗、管道内脉波的反射、血液的粘滞性、血管壁的粘弹性等因素使脉象携带着有关心脏运动、内脏循环、外周循环等丰富的心血管系统及整体的动态信息。因此脉诊的临床意义很大它的机理是急待于我们进行研究的。鉴于脉诊的重要性人们对于脉搏测量一直非常关注早在年Vierordt创建了第一台杠杆式脉搏描记仪国内世纪年代初朱颜将脉搏仪引用到中国脉诊的客观化研究方面。此后随着机械及电子技术的发展国内外在研制中医脉象仪方面进展很快尤其是年代中期国内天津、上海、广州、江西等地相继成立了跨学科的脉象研究协作组多学科共同合作促使中医脉象工作进入了一个新的境界。脉搏测试仪的发展主要向以下几个趋势发展:()自动测量脉搏并且对所得到的脉搏进行自动分析。目前很多脉搏测量仪都具有检测血氧等其他的功能但是对这些信号的分析和诊断还需要一些有经验的医生观察进行分析后才能确认结果浪费大量的人力且由人为引入的误差较大。因此未来脉搏自动检测的内容将更加详细自动分析诊断功能也更强大。()数字化技术等先进技术的应用。随着数字科学技术的发展脉搏测量仪集成度将更高更便于携带。数字信号处理的运用将是干扰更小测量更为准确。()多功能化越来越明显。目前的脉搏测量仪一般都具有测试血氧心电图等等功能单纯的脉搏测量仪已经很少见。随着电子技术的发展脉搏测量仪必然可以实现更多的功能。本设计所使用的系统利用压电陶瓷片将脉搏转换为电压信号经过信号放大整形利用CD计数器CD译码器和数码显示管及心律检测电路成功实现了人体脉搏心率测试达到了方便快速准确地测量心率的目的。这样的脉搏测量系统性能良好结构简单性价比高输出显示易读稳定比较适合大众化适合家庭进行自我检测以及医院护士进行每日的临床记录。设计任务及要求设计任务本课题要求利用传感器对人体脉搏信号进行转换设计利用各种门电路对脉搏信号进行测量来进行实时显示测量结果。心律不齐要及时检测出来并报警。设计要求()、完成一次测量时间:=s()、脉搏测量误差:次分钟()、能够实时显示测量结果。设计时要考虑的问题由于人体的脉搏信号具有频率低、幅度小、干扰大、不稳定度低、随机性强等特点,使得对脉搏信号的采集放大电路的设计提出了很严格的要求尤其是抗干扰变为十分重要需要设计低通滤波器进行滤波。选择放大器时需要从增益、频率响应输入阻抗共模抑制比噪声漂移等几个方面加以综合考虑。()抗干扰a、工频HZ干扰及其各次谐波使用频率为HZ的电子仪器设备会对检测系统产生较大的干扰其幅值大约是脉搏信号峰峰值的是主要的干扰源。b、肌电干扰肌肉的收缩会产生微伏级的电势其幅值大约是脉搏信号峰峰值的维持时间大约是ms,频带范围可以在HZHZ。c、由于呼吸引起的基线漂移和ECG幅度变化呼吸引起的基线漂移可以看成是一个以呼吸的频率加入ECG信号的窦性成分(正弦曲线)这个正弦成分的幅度和频率是变化的。呼吸所引起的ECG信号的幅度的变化可以达到。基线漂移的频率是从HZHZ。()低噪声、低漂移在脉搏信号放大器中由于增益较高噪声和漂移是两个较重要的参数。脉搏信号放大器运行过程中的噪声主要表现为电子线路的固有噪声和散粒噪声这些都属于白噪声其幅值为正态分布。为了获得一定信噪比的输出信号对放大器的低噪声性能有严格要求。另外温度变化会造成零点漂移漂移现象限制了放大器的输入范围使得微弱的缓变信号无法被放大。而脉搏信号具有很低的频率成分为了能正常测量必须采取措施来限制放大器的漂移。所以放大器应选用低漂移高输入阻抗并且具有高共模抑制比的集成运放电路。系统总体设计系统基本功能脉搏是测试仪是用来测量人体心脏跳动的有效工具。心脏跳动频率通常用每分钟心脏跳动的次数来表示。正常人的脉搏次数是每分钟次(婴儿为次老年人则为次)。所以脉搏计的测量范围应为次min显然这种信号属于低频范畴。因此脉搏计是用来测量低频信号的装置其基本功能要求是:)要把人体的脉搏(振动)信号转换成电信号这就需要借助传感器。)对转换后的电信号要进行放大和整形等处理以保证其他电路正常工作。)在很短的时间(若干秒)内测量出经放大后的电信号频率值。总之脉搏计的核心是在固定的短时间内对低频电脉冲信号计数最后以数字形式显示出来。可见脉搏计的主要组成部分是计数器和数字显示器。总体设计框图脉搏计的上述基本功能要求可采用如下方案来实现:把转换为电信号的脉搏信号在单位时间内(min或s)进行计数并用数字显示其计数值从而直接得到每分钟的脉搏数。这方案比较直观所需要的电路结构简单其方框图如图所示。硬件电路组成系统的电路组成框图如图所示由七个部分组成。下面将分别介绍该七个单元。脉搏信号的采集该单元要将脉搏跳动的压力信号转换为电信号因此需要使用传感器来实现。传感器选择为了把脉搏转换成电信号应采用压电式传感器。它有两种基本类型:石英晶体和压电陶瓷。石英晶体传感器温度稳定性和机械强度都很高工作温度范围宽转换精度也高。而压电陶瓷传感器是人工制造的压电材料优点是压电系数大、灵敏度高、价格便宜只是温度稳定性和强度不如石英晶体。目前用得较多的是压电陶瓷。压电陶瓷片压电陶瓷片的外观和电路符号如下图所示。压电陶瓷片包括三个部分镀银层压电陶瓷以及铜片。外部压力作用于铜片压电陶瓷就可以感受压力而产生电信号并最终通过镀银层将该信号输出。在使用时压电陶瓷片要通过导线与电路板连接注意在焊接压电陶瓷片时时间不能太长以免烫坏压电陶瓷片的镀银层。图压电陶瓷片的符号及外观由于压电陶瓷片的资料比较少为了确定使用该传感器能够实现本次设计目的先要对其进行实验来确定它的输出电压是否符合要求。使用实验室砝码来测试其结果如下表所示表压电陶瓷片输出电压测量表由于只需要mVmV左右的电压输出就可以实现设计要求。由本次试验可以得知压电陶瓷片可以实现我们所要达到的目标。放大与整形脉搏信号属于低频信号当传感器采集到这些信号时必须对其进行放大才有意义即才能在后续电路中被使用电路才能正常工作。放大器的选择系统需要选用输入阻抗高和输出阻抗低的放大器。通常采用运算放大器对微小电脉冲信号进行放大。它具有输入阻抗高和输出阻抗低以及调节电压放大倍数方便等优点。但在数字电路系统中也常用非门来构成线性放大器如图a所示。由门电路的转换特性(见图b所示)可知如果使它工作在线性区它就有电压放大能力。图a中门电路的输出、输入端所连接的反馈电阻可使其工作在线性区。b)a)电路b)转换特性图用非门构成线性放大电路线性放大器的性能根据非门的工作原理和其传输特性它在高低电平的转换过程中存在线性过渡区基本上呈线性状态。与运算放大器的传输特性相似因此只要使其工作点处在线性区即VDD处就会具有良好的线性放大器的性能。有门电路构成的放大电路具有功耗小、稳定性高和成本低等优点它的缺点是输出阻抗高和上限频率较低。施密特触发器(SchmittTrigger)整形电路是由门电路构成的施密特触发器。施密特触发器(SchmittTrigger)简单的说就是具有滞后特性的数字传输门。施密特触发器可以将非矩形波变换成矩形波如图所示。t图用施密特触发器实现的波形变换门电路有一个阈值电压当输入电压从低电平上升到阈值电压或从高电平下降到阈值电压时电路的状态将发生变化。施密特触发器是一种特殊的门电路与普通的门电路不同施密特触发器有两个阈值电压分别称为正向阈值电压和负向阈值电压。在输入信号从低电平上升到高电平的过程中使电路状态发生变化的输入电压称为正向阈值电压(VT)在输入信号从高电平下降到低电平的过程中使电路状态发生变化的输入电压称为负向阈值电压(VT)。正向阈值电压与负向阈值电压之差称为回差电压(ΔVT)。所以施密特触发器的电压传输特性曲线是滞回的。用普通的门电路可以构成施密特触发器如图所示,。反向输出图用CMOS反相器构成的施密特触发器因为CMOS门的输入电阻很高所以的输入端可以近似的看成开路。把叠加原理应用到和构成的串联电路上我们可以推导出这个电路的正向阈值电压和负向阈值电压。当时。当从逐渐上升到时从上升到电路的状态将发生变化。我们考虑电路状态即将发生变化那一时刻的情况。因为此时电路状态尚未发生变化所以仍然为于是。与此类似当时。当从逐渐下降到时从下降到电路的状态将发生变化。我们考虑电路状态即将发生变化那一时刻的情况。因为此时电路状态尚未发生变化所以仍然为于是此公式中VT应该位VT。通过调节或可以调节正向阈值电压和反向阈值电压。不过这个电路有一个约束条件就是。如果那么我们有及这说明即使上升到或下降到电路的状态也不会发生变化电路处于“自锁状态”不能正常工作。时基信号产生电路产生固定时间(min或s)的控制信号作为计数器在此期间进行计数。振荡加分频为了得到频率较低、脉冲宽度一定(比如min)的时基信号通常采用“振荡加分频”的方法。先用振荡器产生高频脉冲然后经数次分频得到所要求的时基信号。这种方法能活得十分精确的脉冲宽度。现在有一些集成组件其内部同时包含振荡和分频两部分电路使用起来十分方便。CD就是常用的这种类型组件之一。集成电路CDCD由一振荡器和级二进制串行计数器位组成振荡器的结构可以是RC或晶振电路CR为高电平时计数器清零且振荡器使用无效。所有的计数器位均为主从触发器。在CP(和CP)的下降沿计数器以二进制进行计数。在时钟脉冲线上使用施密特触发器对时钟上升和下降时间无限制CD的引脚排列如图所示。图CD引脚排列计数器计数器的类型很多选择余地较大但最好选用有选通脉冲输出控制的计数器以便采取动态扫描显示方式可大大简化电路节省器件。这种类型的计数器最典型的是CD译码器和显示电路该电路没有特殊要求一般只需根据所使用的显示器件选取合适的显示译码器即可。我们选用CD译码器。CD是常用的BCD码七段显示译码器它能把计数器CD输出的计数结果(BCD码)转换成七段字形码。显示器只需采用三位数码管显示电路即可。心律检测电路如出现心律不齐时应有所显示(告警)。通常可采用漏失脉冲检出电路来进行监测。漏失脉冲的检出电路的核心部分是由定时器组成的单稳态触发器。各单元电路的工作原理放大与整形电路放大与整形电路如图所示其中非门G和G构成两级放大器G和G构成施密特触发器完成整形功能。SHAPE*MERGEFORMAT为了使G和G非门处于传输特性的线性区应适当选区反馈电阻R的阻值。其阻值不能太小否则非们的输出与输入之间的信号直接馈通。一般R值应比非门的输出电阻R大两个数量级(非门R=ΚΩΚΩ)但R的阻值也不能太大否则将使工作稳定性变差甚至有可能偏离出线性区。因此R值应该比非门的输入电阻Ri小个数量级其中Ri=ºΩ所以R=ΜΩΜΩ可选为ΜΩ、ΜΩ等值。有非门构成的放大电路其放大倍数约为倍一般是不可调的如放大倍数不够可采取多级放大器级联起来增大放大倍数。G和G门通过正反馈构成施密特触发器电阻比值RR影响其回差值一般先确定电阻R的阻值可根据R>>(UOHUTH)IOH(max)选R,选择式中UOH为门电路的输出高电平(VDD)UTH为门电路的阀值电压(VDD)IOH(max)为所选门电路的高电平输出电流最大允许值。通常把R值取得较大(>ΜΩ)。当R阻值选定后即可确定电阻R的阻值由于这里的施密特触发器主要用来对输入电压进行整形并提高抗干扰能力通常可按R=()R的关系来选取电阻R的阻值。计数器电路计数器是脉搏测试仪的重要组成部分电路采用CD(MC)作为计数器。CD有两个特点:、有多种功能:锁存控制、计数允许、计满溢出和清零等。、是三位十进制计数器但只有一位输出端(输出BCD码)要完成三位输出采用扫描输出方式通过它的选通脉冲信号以此控制三位十进制数的输出从而实现扫描显示方式。CD的组成方框图及管脚排列如图所示功能表如表所示。现在简要说明这些引脚的功能。图CD的组成框图及其引脚排列)CL(引脚)为计数脉冲输入端。)INH(引脚)为计数允许控制端当INH为“”时计数脉冲由CL端进入计数器而当INH为“”时禁止计数脉冲输入计数器计数器保持禁止前的最后计数状态。)LE(引脚)为锁存允许端当LE为“”时锁存器成锁存状态而保持原有锁存器内信息。)R(引脚)为复零端R=时计数器输出QQ皆为。)溢出OF(引脚)当CD每计满个脉冲时溢出端输出一个脉冲然后重新开始计数。)输出哪一位的计数值有选通脉冲DSDS控制(低电平有效)。采用CD作为计数器有以下几个理由:计数输出为BCD码便于译码显示。具有显示驱动扫描选通脉冲数出可实现动态显示。具有计数允许(INH)和溢出(OF)控制端可实现其他功能的要求。表CD功能表译码和显示电路译码器的功能是把计数器CD(MC)输出的计数结果(BCD码)转换成七段字形码以驱动数码管实现数字或符号的显示。CD是常用的BCD码七段显示译码器它本身有译码器和输出缓冲器组成具有锁存、译码和驱动等功能其输出最大电流可达mA,可直接驱动共阴极LED数码管。本文采用CD作为译码器。CD有四个输入端A,B,C,D和七个输出端ag,它还具有输入BCD码锁存、灯测试和熄灭显示控制功能它们分别有锁存端LE、灯测试端LT、熄灭控制端BI来控制。CD的逻辑图见表和引出端功能如图所示。表CD真值表BCD锁存段译码驱动器CD引脚说明图CD引脚排列及功能由表可见当锁存允许端LE=“”时锁存器直通译码器输出端ag随输入AD端而变化当LE=“”时锁存器锁定输出端保持不变。熄灭控制端BI=“”时译码器输出全“”因此正常工作时应使BI为高电平。另外灯测试端LT=“”时译码器输出全“”数码管各段均亮即显示用来检测数码管是否正常。当输入BCD码大于时七段显示输出全“”各段均不亮。译码显示器采用扫描方式使三位数字显示只需一片CD译码器这种显示方式可简化电路节省原件和降低功耗。扫描显示方式的原理图如图所示。图三位LED数码管显示电路该图为三位LED显示所有位的七段码线都并联在一起而各位数码管的共阴极(对共阴LED数码管)D、D、D分别被计数器CD输出的扫描时序脉冲DS、DS、DS控制(本设计电路中DSDS经晶体管VTVT控制DD)从而实现各位的分时选通显示。但要注意为了显示稳定应是扫描时序脉冲的频率合适频率过低将会使显示产生闪烁而频率过高将会使显示产生余辉。扫描频率与显示数码管的位数有关位数越多扫描频率越高通常扫描频率取几百赫兹可通过调整CD的电容CS值来决定。数码管限流电阻值需根据数码管电流的允许值进行计算。若把电路中的某位显示电路单独画出来如图所示。图某位显示电路限流电阻RR的阻值可按下式进行估算:RR=(UOHUDUce)IS式中UOH为CD输出高电平(VDD)UD为LED正向工作电压(约为V),IS为数码管的笔段电流(约mA)Uce是晶体管VT的压降(约为V)则可求得RR的阻值约为ΚΩ。五段数码管引脚排列如图所示。图五段数码管引脚排列上面的限流电阻也可以串接在晶体管的集电极与地之间(这时原来三位显示器的三个晶体管的集电极要并联在一起)这样就可用一个电阻代替原来的七个电阻这种接法的限流电阻仍可用上式计算但IS不是数码管每段电流而应该取七段电流的总和。时基信号产生电路时基电路应产生一个方波定时脉冲用来控制计数器CD的计数允许INH端以便使计数器在定时脉冲宽度固定的时间内进行对脉搏电脉冲计数固定时间为min(s)。为了得到精确的定时信号(计数器的门控信号)采用振荡、分频的方法在参考电路中选用了CD组件来完成这种功能。CD是一个位二进制串行计数器(分频器)但是它内部除了有个T型触发器(组成位计数器)外还包含一个振荡器只要在CP、CP和CP端外接电阻和电容就可以构成RC振荡器。为了得到s脉冲宽的定时信号RC振荡器的输出脉冲需要经次分频得到该单元电路如图所示。图s定是电路则RC振荡器的脉冲的频率为ƒO应为:ƒO=()Hz=Hz当CD接成RC振荡器时其振荡频率ƒO与RC之间有以下近似关系:ƒO(RTCT)电阻RT的值应大于ΚΩ电容CT应大于或等于pF。一般可先选定电容CT的容量再根据上式估算出电阻RT的值。电阻Rs是为了改善振荡器的稳定性减少由于器件参数差异而引起振荡周期的变化而接入的Rs的阻值应尽量大于RT一般可取Rs=RT此时振荡周期的变化可大也可减小。为了得到准确的振荡频率值实际上RT和Rs均应采用电位器以便调整。心律检测电路对脉搏计来讲不仅能测出人的心脏每分钟跳动次数还应能够只是出心律是否正常心律不正常(心律不齐)是指脉搏中间出现停跳的状态即在连续的脉搏电信号中出现脉冲失落的现象。通常可采用漏失脉冲检出电路来进行监测如图所示。图心律监测电路漏失脉冲检出电路的核心部分是定时器组成的单稳态触发器此外在外接电容C的两端并入了一个晶体管VT。在没有加入触发脉冲前电路处于稳态输出端(定时器引脚)为低电平uo=。当输入端(定时器引脚)的触发脉冲下降沿到达后电路进入暂稳态输出端为高电平uo=。而后电源电压VCC通过电阻R开始向电容C充电当充电至uo=VCC时电路又返回到稳态输出端重新回到低电平uo=。这个稳态一直维持到下一个触发脉冲下降沿到达时为止。暂稳态持续时间(输出脉冲宽度TW)只取决于外接电阻R和电容C的大小TW=RC。单稳态电路的工作波形如图所示。图单稳态电路的工作波形定时器成本低性能可靠只需要外接几个电阻、电容就可以实现多谐振荡器、单稳态触发器及施密特触发器等脉冲产生与变换电路。定时器的内部电路框图和外引脚排列图分别如图和图所示。它内部包括两个电压比较器三个等值串联电阻一个RS触发器一个放电管T及功率输出级。它提供两个基准电压VCC和VCC图定时器的内部电路框图定时器的功能主要由两个比较器决定。两个比较器的输出电压控制RS触发器和放电管的状态。在电源与地之间加上电压当脚悬空时则电压比较器C的同相输入端的电压为VCCC的反相输入端的电压为VCC。若触发输入端TR的电压小于VCC则比较器C的输出为可使RS触发器置使输出端OUT=。如果阈值输入端TH的电压大于VCC同时TR端的电压大于VCC则C的输出为C的输出为可将RS触发器置使输出为电平。图定时器的外引脚排列  它的各个引脚功能如下:  脚:外接电源负端VSS或接地一般情况下接地。  脚:外接电源VCC双极型时基电路VCC的范围是~VCMOS型时基电路VCC的范围为~V。一般用V。  脚:输出端Vo  脚:低触发端  脚:TH高触发端  脚:是直接清零端。当端接低电平则时基电路不工作此时不论、TH处于何电平时基电路输出为“”该端不用时应接高电平。  脚:VC为控制电压端。若此端外接电压则可改变内部两个比较器的基准电压当该端不用时应将该端串入一只μF电容接地以防引入干扰。  脚:放电端。该端与放电管集电极相连用做定时器时电容的放电。  在脚接地脚未外接电压两个比较器A、A基准电压分别为的情况下时基电路的功能表如表示。  表定时器的功能表漏失脉冲检出电路的基本原理是使电路在没有漏失脉冲时电容C的充电值始终达不到uC=VCC则输出端将一直维持高电平。但是当有漏失脉冲时电容C充电时间加长可使电容C充电值达到了VCC于是电路由暂态返回稳态输出端变为低电平。在下一个触发脉冲下降沿到达时输出端又变为高电平结果在漏失脉冲状态下输出端产生一个负脉冲它可作为有漏失脉冲的标志信号。现在结合图所示电路和波形图进行说明。图漏失脉冲检出电路波形假设单稳态电路开始时uo=本来电容C应通过电阻R被电源电压VCC充电但此时U为低电平晶体管VT饱和导通则C两端电压UC将近似为只有在t时刻后由于U为高电平晶体管VT截止电容C才开始充电UC将近似线性增加。当到达t时刻电容C充电电压尚未达到VCC而触发脉冲uI的下降沿就出现了在此后的tt期间电容C很快放电(因晶体管VT导通)这样输出电压uo仍保持原来的高电平。在t时刻C又充电未充到VCC时uI又产生下降沿(t时刻)C很快放电。t时刻C被充电但由于在tt期间有触发脉冲漏失这样C充电时间加长在t时刻可使电容C充电至VCC是输出端uo变为低电平C则通过内部的开关管迅速放电。t时刻有触发脉冲下降沿出现从而使uo回跳至高电平。可见有漏失脉冲时输出端uo就会出现一个负脉冲它就是检出漏失脉冲的标志信号。图中的两个与非门组成RS触发器用来记忆漏失脉冲的状态。这样当有漏失脉冲(脉搏停跳一次)时uo出现负脉冲通过RS触发器使发光二极管(LED)阴极为低电平于是LED被点亮已告知测试者。为了能检出漏失脉冲那个应适当调节单稳态触发器输出脉冲宽度TW=RC使其稍大于输入脉冲(脉搏电信号)的周期。由于正常人的心跳速度为次min,其周期为s则要求RC>()s电容C的取值范围为几百皮法到几十微法而电阻R应该采用电位器以便于调整。脉搏测试仪的模拟与仿真在proteus上模拟仿真电路按原理图输入电路图总电路如图所示。图电路图检查对应引脚连线要对。检查放大电路、计数译码和显示电路、时基信号电路和漏失脉冲检出电路等所有单元电路是否如上描述一样正常工作。模拟仿真观察结果是否与预想的符合。不过在proteus上模拟仿真结果会有点误差。电路仿真结果用proteus模拟仿真的电路图如下图所示图电路仿真图总体观察开始仿真匀速调节电位器从而改变输出电压。观察三位共阴数码管是否正常显示。以低频可调脉冲发生器的输出作为脉搏传感器的输出信号显示器显示无规则数字表明电路基本工作正常。而后按下清零按钮S对计数器和定时器清零显示的计数值不断增加。电路测试结果完整的电路结构将各功能模块电路有机结合在一起能够实现在一分钟内测量脉搏次数并显示其数值。模拟仿真电路测试的结果完全符合要求达到了毕业设计所要求的目标。致谢在论文完成之际我要特别感谢我的指导老师周晓平谢谢周晓平老师热忱的帮助和悉心的指导。在我写作论文的过程中周老师倾注了大量的心血和汗水无论是在选题、构思和资料的收集方面还是在论文的研究方法以及成文定稿方面周老师都以极大的热忱和耐心帮助指导我。她的严谨的治学态度对我有很大影响她一丝不苟严以律已。是她鼓舞了我的信心让我在毕业前夕有很好的状态去面对自己面对社会。在此表示真诚的感谢和衷心的祝愿。在论文的写作和电路的制作过程中我也得到了许多同学的帮助由于对word文档的运用不熟练对一些细节性问题许多同学都给了我很多指点。在模拟仿真电路的过程中有些同学帮我发现了错误并帮我学习运用proteus软件非常感激。谢谢她们对我的关心、支持和帮助。最后向在百忙中对我的论文进行评审并提出宝贵意见的的各位老师和专家表示衷心的感谢。参考文献阎石数字电子技术基础M北京高等教育出版社王俊峰等电子制作的经验与技巧M北京机械工业出版社康华光电子技术基础模拟部分M北京高等教育出版社康华光电子技术基础数字部分M北京高等教育出版社张建民传感器与检测技术M北京机械工业出版社潘永雄沙河《电子线路CAD实用教程》西安电子科技大学出版社KaraSadikKemalogluSemraKribrasSamilLowcostcompactECGwithgraphicLCDandphonocardiogramsystemdesignJMedSystKayseriJunozawaYukioKasamakiYujiTransmissionandnontransimissionportableECGinhomecaremedicineRinshoByoriTokyoApr附录附录Ⅰ元器件清单附录Ⅱ传感器放大与整形图脉搏测试仪组成框图计数器译码器显示器心律监测时基信号发生器Uoa)UoRFUiRRRRUiGGGRG图放大整形电路PAGEIV

用户评论(0)

0/200

精彩专题

上传我的资料

每篇奖励 +2积分

资料评价:

/34
1下载券 下载 加入VIP, 送下载券

意见
反馈

立即扫码关注

爱问共享资料微信公众号

返回
顶部