课程设计--数字电子脉搏计

1、数字电子脉搏计一.设计任务要求设计一个电子脉搏计，要求：实现在15s内测量min的脉搏数，并且显示其数字。正常人脉搏数6080次min，婴儿为90100次min,老人为100150次/min。1.实现在15秒内测量1 min的脉搏数；2.用数码管将测得的脉搏数用数字的形式显示；3.测量误差小于4次/min。二 总体框图四倍频器放大整形电路信号发生计数器555计时器倒数计时计时器 图1总体框图方案设计：此方案采用脉搏传感器，74LS160计数器，集成运放放大电路，555构成的多谐振荡器，异或门组成的4倍频电路等电路。脉搏传感器的作用是将脉搏信号转换为响应的电脉冲信号。由一个运放器和三个电阻就组成

2、了符合要求的放大电路。倍频电路要对脉搏进行调频，如将15s内传感器所获得的信号频率4倍频，即可得到对应一分钟的脉冲数，从而缩短测量时间。555定时器是为了试验在规定时间内完成任务。本设计中采用简单的74LS160作为计数器，因为它是十进制计数器无需改装，直接使用。因为脉搏测试器中需要上百位的数字。因此，将三片74LS160直接按并行进位方式连接即的千进制计数器。3、 元器件清单本实验采用数电中常见的器件，这样我们就可以熟练地使用而且可以降低该电路的故障率。以下为本实验所使用的器件。序号名称型号数量备注1555定时器CB55512七段译码器DCD_HEX63十进制上升沿计数器74LS160D64

3、与门74LS083两输入5与非门74LS082两输入6非门7400N1两输入7同或门CD40771两输入8电阻ROHM410K9电阻ROHM19.1K10电阻ROHM1100K11电阻ROHM15.1K12电容16CE470AX10.01F13电容16CE470AX10.1F14电容16CE470AX13.8F15电容16CE470AX133F16异或门4070BD4两输入17单刀双掷开关118交流信号发生器15000Hz，5V表一 元器件清单1、异或门：当两个输入一致时，输出为0，输入相异时，输出为1。异或门的原理图与真值表如图2-1所示 图2-1异或门的逻辑符号与真值表 2输入与门如图2-

4、2所示，A、B为与门的输入端，Y为与门的输出端。当输入全1时，输出为1。当输入有0时，输出为0。与门的这一功能决定它可以作为自动控制的开关使用。当A端接信号，B端接控制端，B=1时，Y=A；B=0时，Y=0。图2-274LS08内部框图及管脚图和真值表74LS160其结构图如图2-3所示，管脚图如图2-4所示： ENT、ENP为芯片的使能端，当ENT、ENP接高电平时芯片处于工作状态，接低电平时处于休眠状态。我们将这两端接高电平，使它一直工作。CLR为清零端，CLR=0，QAQD输出为0，CLR=1，芯片正常工作。LOAD为同步置数端，低电平有效，当LOAD为低，且有下降沿来时，A、B、C、D

5、四个数就并行置入，从QA，、QB、QC、QD输出。RCO为进位端。即由9变为0时，该端出现一个高电平。时序图如图1-4所示。 图2-374LS160内部电路图图2-4 74ls160逻辑图4555电路的内部结构如图2-5所示，定时器555是一种多功能集成电路，只要在外部接上几个电阻和电容，就可以组成施密特触发器、单稳态电路和多谐振荡器。 输 入输 出THVODis×<VCC<VCC>VCC×<VCC>VCC×LHHHLH不变L导通截止不变导通图2-5 555定时器内部原理图及真值表5. 与非门74LS04为一个反向器，其原理图与真值表

6、如图2-6所示。A=0时，Y=1。A=1时，Y=0。 图2-6与非门逻辑图6. 除了主要元件外，我们还用到了四输入数码管，电阻电容等，其逻辑图如图2-7所示： 图2-7数码管对于数码管，其直值表如下：4321OUT4321OUT00000010150001101106001020111700113100080100410019 表二：数码管输出与输入的关系真值表4、 各功能模块及其原理：功能模块1、 交流信号模块（如图3-1）图3-1交流信号模块辅助时钟信号100HZ，占空比50%2. 放大整形电路（如图3-2）由一个运放器和三个电阻就组成了符合要求的放大电路。放大倍数可调，本次放大倍数大约为

7、11倍，用一个与非门进行简单的整形。经过实验，可以放大，整形正弦电路。图3-2放大整形电路3. 倍频电路（如图3-3）倍频电路的形式很多，如锁相倍频器、异或门倍频器等，由于锁相倍频器电路比较复杂，成本比较高，所以这里采用了能满足设计要求的异或门组成的4倍频电路。利用第一个异或门的延迟时间对第二个异或门产生作用，当输入由“0”变成“1”或由“1”变成“0”时，都会产生脉冲输出。其中电容C是为了延时，经过测试，当C1=33uf，C2=3.8uf，R4=10k，R1=10k的时候能达到四倍频的要求。图3-3倍频电路4. 时间控制电路（如图3-4）555定时器是为了试验在规定时间内完成任务，控制电路工

8、作的基准时间。如图十基准时间产生电路。图3-4时间控制电路5. 计数显示电路（如图3-5） 将三片74LS160直接按并行进位方式连接即的千进制计数器。三块芯片的ENP LOAD CLR都为高电平以保证电路的工作。图3-5计数显示电路6、 时间显示电路（如图3-6）将两片74LS160直接按并行进位方式连接即的百进制计数器。图3-6时间显示电路7、倒数计时时间显示电路（如图3-7）图3-7倒数计时时间显示电路5、 总体电路显示图如图4-1工作原理： 打上电源开关，电源各部分开始工作，首先是信号发生器发生的信号，经过四倍频电路，频率变成原来的四倍：倍频器的主要作用就是为了计数器能在15s内计算出1min钟的脉搏数，脉冲数进入数码管计数器，倒计时到10，计数开始，来一个脉冲计数器就加1,15s后定时器输出端电平翻转，计数器停止工作，显示出跳动脉搏的次数。图4-1 总体电路图六 总结 书上得来终觉浅，绝知此事要躬行。通过本次课程设计，学生们真正使课堂学习与动手实践结合起来，提高了同学们的自学能力、动手能力和分析问题的能力。让我们更深刻的理解各个器件的功能及其应用。 在大量的实验中，我总结出一种简单易行的设计方法，可以直接跳过列