数字脉搏计天津大学电子课程设计.ppt

电子技术课程设计,数字脉搏计,课程目的： 培养查阅资料的能力。 培养综合设计和实践能力。 3. 培养团队精神。 4. 培养创新能力。 5. 培养工艺素质。,课程性质：第一门综合了数字电子技术和模拟 电子技术理论课程的后续实践课程。,综合设计的一般方法,（1）明确设计任务和要求； （2）广泛查阅有关资料，确定方案； （3）设计电路框图、原理图； （4）计算元件参数，列出元件明 细表； （5）画出标有元件值、芯片管脚 的完整电路图； （6）电路组装与调试； （7）电路测试并与理论值比较； （8）完成总结报告。,1） 明确对各单元电路的任务要求并注意各单元电路间的相互配合。 2）充分比较具有相近功能的电路和芯片，本着简单、可靠、经济实用的原则进行选择。 3）在保证电路性能前提下，尽可能减少器件的数量和种类。 4）选择的集成电路不仅要在功能和特性上实现设计方案，而且要满足功耗、电压、速度、价格等多方面的要求。 5）尽量选用满足性能指标的成熟电路，没有成熟电路而需创新或改进的，可先进行局部仿真或详细原理分析，以保证性能要求。,原理电路设计,1 技术要求 （1） 用十进制数字显示被测人体的脉搏每分钟跳动的次数，测量范围为30160次/分； （2） 在短时间（5秒、15秒）内测量出每分钟的脉搏数； （3） 测量误差4次/分； （4）锁定每分钟的脉搏数，分别要求： 显示计数过程， 不显示计数过程； （5）清零，分别要求： 手动清零， 自动清零。,一、任务 设计、组装一个数字脉搏计。,脉搏信号放大器 输入：5mV（采用5mV、1.2Hz信号源作为模拟输入） 输出：能够驱动CMOS数字芯片 性能指标：电压增益：70dB 输入电阻：大于107 通频带：0.5Hz 50Hz 仿真要完成的主要任务：功能分析、指标测量。,2. 模拟信号处理 对于脉搏信号的放大、滤波、整形部分采用 PSPICE或MultiSim仿真实现。,3 给定条件 实验箱一台：直流电源、面包板、连续脉冲信号等 元器件： 锁相环 CD4046 计数器（可预置数的4位二进制计数器） CD4526 计数器（二十进制同步加计数器） CD4518 计数器/分频器（14位二进制串行计数器/分频器） CD4060 译码器（BCD锁存/7段译码/驱动器） MC14511 数码管（共阴） 缓冲器（反相器） 电阻、电容若干 数电实验中常用芯片,二、方案简介,1.参考框图,2. 锁相环 (Phase Lock LookPLL),CMOS PLL的组成：,完成两个电信号相位同步的自动控制系统。,倍频电路：,三、安装和调试,设计实验在实验箱的面包板上进行。安装调试电路要注意： 1) 合理布局，使电路能在有限的面包板上完整安装； 2）按照先局部后整机的原则安装电路； 3）所有集成电路放置方向应一致，以便正确接线和检查； 4）连线不允许跨接在集成电路上，不能从元器件上通过。 5）电路要整齐美观、安装可靠、调试方便。 6）不通电检查电路。发现异常要立即关掉电源。 7）调试也是先局部后整机。 8）调试中注意记录相关点的数据与波形。,测数据： 1Hz时，12倍频、4倍频，各5组 2Hz时，12倍频、4倍频，各5组,四、Multisim仿真软件,EWB 或Multisim：EWB (Electronics Workbench) 软件是加拿大交互图像技术有限公司在20世纪90年 代初推出的EDA软件，较新版本是Multisim10， 具有强大的仿真功能和虚拟仪器功能，在桌面上提 供了万用表、示波器、信号发生器、扫频仪、逻辑 分析仪、数字信号发生器、逻辑转换器等工具。,PSpice,直流工作点分析 交流分析 暂态分析 傅立叶分析 噪声分析 失真分析 直流扫描 灵敏度分析,主要功能：,参数扫描 温度扫描 零-极点分析 传输函数分析 最坏情况分析 ,Multisim界面介绍,波特图仪控制面板分为Magnitude（幅值）或Phase（相位）的选择、Horizontal（横轴）设置、Vertical（纵轴）设置、显示方式的其他控制信号，面板中的F指的是终值，I指的是初值。在波特图仪的面板上，可以直接设置横轴和纵轴的坐标及其参数。,例如：构造一阶RC滤波电路，输入端加入正弦波信号源，电路输出端与示波器相连，目的是为了观察不同频率的输入信号经过RC滤波电路后输出信号的变化情况。,调整纵轴幅值测试范围的初值I和终值F，调整相频特性纵轴相位范围的初值I和终值F。 打开仿真开关，点击幅频特性在波特图观察窗口可以看到幅频特性曲线；点击相频特性可以在波特图观察窗口显示相频特性曲线 。,幅频特性曲线,相频特性曲线,（1）课题名称； （2）设计任务和要求； （3）课题的不同方案设计和比较，说明所选方案的理由； （4）所选方案原理框图； （5）单元电路设计、器件选择和元件明细、电路参数计算； （6）整机电路原理图； （7）工作原理（详细，如必要的计算、波形等）； （8）电路调试方法步骤，调试中出现问题的分析与解决方法； （9）测试结果与分析； （10）仿真电路与结果（电路原理分析、仿真波形、仿真结果分析） 仿真：输入波形输出波形 幅频响应电压增益通频带； （11）收获体会（包括存在问题和改进意见）； （12）参考文献。,五、 总结报告要求,参考文献,（1）电子技术基础（数字、模拟） （2）中国集成电路大全 CMOS集成电路 国防工业出版社 （3）电子技术课程设计 （4）MultiSim 7 电路设计及仿真应用，熊伟、侯传教，梁青，清华大学出版社，2007 （5）Electronics Workbench (EWB)(MultiSim)电子线路计算机仿真 （6）EDA原理与应用 （7）PSPICE与电子器件模型，赵雅兴，北京邮电大学出版社 （8）电子技术实验教程，王萍，机械工业出版社 (9)基于半导体压阻传感器的脉搏信号采集系统，东北林业大学学报，2009年6期 （10）压阻