红外线心率计.

1、 红外线心率计红外线心率计 教学内容教学内容 血液波动检测电路血液波动检测电路 放大滤波整形电路放大滤波整形电路门控电路门控电路计数、译码计数、译码 整机原理框图组成整机原理框图组成 负电源转换电路负电源转换电路基本要求基本要求掌握整机电路组成及工作掌握整机电路组成及工作原理原理, ,并能运用所学过的电并能运用所学过的电路知识分析、解决电路制路知识分析、解决电路制作过程中所遇到的问题。作过程中所遇到的问题。显示电路显示电路红外线心率计原理框图红外线心率计原理框图血液波动血液波动检测电路检测电路放大滤波放大滤波整形电路整形电路 三位计数器、三位计数器、译码电路译码电路门控电路门控电路+12V+1

2、2V电压电压 输出输出-10V-10V电压电压负电源负电源变换电路变换电路12345显示电路显示电路6血液波动检测电路血液波动检测电路（信号为（信号为mVmV级）级）电路功能电路功能：把血液脉动信号转变成电信号，并把此信号送到放把血液脉动信号转变成电信号，并把此信号送到放大器放大。大器放大。红外光电传感器红外光电传感器红外发光管红外发光管光敏三极管光敏三极管当发光二极管加上正向电压，发光二极管发光，当发光二极管加上正向电压，发光二极管发光，光敏三极管接收到光线，光敏三极管接收到光线，C、E间电流增大而导通。间电流增大而导通。（接收到的光线越强，电流越大）（接收到的光线越强，电流越大）组组成成红

3、外发光管的压降红外发光管的压降U正正=1.0V左右左右 浅蓝色或白色浅蓝色或白色光电传感器的检测方法光电传感器的检测方法二极管挡二极管挡红表笔红表笔黑表笔黑表笔C CE E+ +- -R红表笔红表笔黑表笔黑表笔200k或或2M挡挡黑色黑色接收管接收管C、E极判别极判别若表头有若表头有几十几十k的阻值显示的阻值显示，红表捧，红表捧接的为接的为C极极，黑表捧接的为，黑表捧接的为E极极。若表头显示为若表头显示为0.91.1V,红笔接的是红笔接的是正极正极，黑笔接的是黑笔接的是负极负极。发射管正负极判别发射管正负极判别血液波动检测电路调试血液波动检测电路调试back示波器量程：示波器量程：DC5V/5

4、sC1正极的电压波形应为：幅度为正极的电压波形应为：幅度为+11V左右的一条直线，用手指触左右的一条直线，用手指触摸传感器，如果波形能上下移动，摸传感器，如果波形能上下移动，则判断此电路工作正常。则判断此电路工作正常。对微弱电信号进行两级线性放大、滤波、整形，对微弱电信号进行两级线性放大、滤波、整形，最后输出反映心跳频率的方波最后输出反映心跳频率的方波 电路功能：电路功能：放大、滤波、整形电路放大、滤波、整形电路运算放大电路运算放大电路 线性放大（负反馈）线性放大（负反馈）I I1 1I I2 213iouuRR 31oiufiRuuA uR 输出信号与输入信号输出信号与输入信号反相反相31u

5、fRAR12II第一级放大电路仿真结果第一级放大电路仿真结果第二级放大电路仿真结果第二级放大电路仿真结果运算放大电路运算放大电路(2) 电压比较（开环或正反馈）电压比较（开环或正反馈）u+u-uo输出高电位“1”u+ + u- - uo o输出低电位输出低电位 “ “0 0”运算放大电路运算放大电路(3) LM7411和5为偏置(调零端)2为反向输入端3为正向输入端4接地或负电源6为输出7接电源8空脚放大、滤波、整形电路放大、滤波、整形电路放大、滤波、整形电路调试放大、滤波、整形电路调试在两级放大电路分别调试完成后，在两级放大电路分别调试完成后，把手指放在传感器上，把手指放在传感器上，V V4

6、 4能按心能按心跳频率闪烁。跳频率闪烁。放大、滤波、整形电路仿真结果放大、滤波、整形电路仿真结果门控电路门控电路电路功能电路功能: :按下按下S1后后,在在H点输出点输出30s低电平信号低电平信号(555的的3脚输脚输出出30s高电平信号高电平信号),控制计数器计数时间控制计数器计数时间门控电路：门控电路：H点输出脉宽为点输出脉宽为30秒的低电平秒的低电平通电后通电后2脚为脚为12V，3脚输出脚输出低电位低电位，V6截止截止，V5不发光。不发光。按下按下S1，3脚输出脚输出高电位高电位，V6饱和导通饱和导通，V5亮。亮。V6的的C极输出低电平，极输出低电平，12V电压通过电压通过R17、 R3

7、1对对C6充电。当充到充电。当充到8V时，输出状态发生偏转，时，输出状态发生偏转，3脚输出脚输出低电位，低电位，V6截止截止，V6的的C极的输出高电位。极的输出高电位。backTW参数由什么决定？参数由什么决定？计数、译码、驱动、显示电路计数、译码、驱动、显示电路电路功能：电路功能：对来自整形电路的反映心对来自整形电路的反映心跳频率的矩形脉冲进行计跳频率的矩形脉冲进行计数，译码，驱动数码管显数，译码，驱动数码管显示心跳次数（示心跳次数（30s）计数电路计数电路-MC14553MC14553是是3位十进制计数器，但只有位十进制计数器，但只有1个个输出端，要完成输出端，要完成3位输出，采用扫描输出

8、方位输出，采用扫描输出方式，通过它的选通脉冲信号，依次控制式，通过它的选通脉冲信号，依次控制3位位十进制的输出，从而实现扫描显示方式。十进制的输出，从而实现扫描显示方式。CLOCK：计数脉冲输入端，下降沿有效。：计数脉冲输入端，下降沿有效。 CIA、CIB：内部振荡器的外接电容端子。：内部振荡器的外接电容端子。 MR：计数器清零（只清计数器部分），高电平有效。：计数器清零（只清计数器部分），高电平有效。 LE：锁定允许。当该端为低电平时，：锁定允许。当该端为低电平时，3组计数器的内容分别进入组计数器的内容分别进入3组锁存器，当组锁存器，当该端为高电平时，锁存器锁定，计数器的值不能进入。该端为高

9、电平时，锁存器锁定，计数器的值不能进入。DIS：该端接地时，计数脉冲才能进行计数。：该端接地时，计数脉冲才能进行计数。 DS1、DS2、DS3：位选通扫描信号的输出，这：位选通扫描信号的输出，这3端端能循环地输出低电平，供显示器作为位通控制。能循环地输出低电平，供显示器作为位通控制。 Q0、Q1、Q2、Q3：BCD码输出端，它能分时轮码输出端，它能分时轮流输出流输出3组锁存器的组锁存器的BCD码。码。O.F.：溢出进位端：溢出进位端 CD4553内部虽然有内部虽然有3组组BCD码计数器（计数最大值为码计数器（计数最大值为999），但），但BCD的的输出端却只有一组输出端却只有一组Q0Q3通过内

10、部的多路转换开关能分时输出个、十、百位通过内部的多路转换开关能分时输出个、十、百位的的BCD码，相应地，也输出码，相应地，也输出3位位选通信号。例如：当位位选通信号。例如：当Q0Q3输出个位的输出个位的BCD码时，码时，DS1端输出低电平；当端输出低电平；当Q0Q3输出十位的输出十位的BCD码时，码时，DS2端输出端输出低电平；当低电平；当Q0Q3输出百位的输出百位的BCD码时，码时，DS3端输出低电平时，周而复始、端输出低电平时，周而复始、循环不止。循环不止。计数电路计数电路反映心跳的脉冲信号输入反映心跳的脉冲信号输入14553的的12脚脚门控电路控制信号从门控电路控制信号从11脚输入，控制

11、脚输入，控制计数的计数的启停启停。低电位低电位：开始计数：开始计数高电位高电位：停止计数：停止计数13脚：脚：低电平低电平计数计数高电平高电平复位复位驱动、显示电路驱动、显示电路驱动电路由三个三极管驱动电路由三个三极管(8550)组成组成当当 DS1 输出低电平时，输出低电平时，V7导通，依次类推。导通，依次类推。显示电路把计数结果显显示电路把计数结果显示出来示出来abcdefg数码管显示原理数码管显示原理数字万用表二极管挡，红黑数字万用表二极管挡，红黑表棒分别接触二个电极，如某位表棒分别接触二个电极，如某位某笔段发光，由红笔接的是位选某笔段发光，由红笔接的是位选位，黑表棒接的是笔段位，依次位

12、，黑表棒接的是笔段位，依次可以判断位选位与笔段位可以判断位选位与笔段位共阳极数码管共阳极数码管数码管显示原理数码管显示原理00000011.8V左右左右12V若数码管要显示若数码管要显示“000”某位笔段要显示，三极管基极某位笔段要显示，三极管基极低电平，控制该笔段译码器输出端低电平，控制该笔段译码器输出端为低电平。为低电平。12V12Va ab bc cd de ef fg g位选位选a ab bc cd de ef fg gICIC7 7DS1,2,3a、b、c、d、e、f、g各引脚电压为多少？各引脚电压为多少？DS1、DS2、DS3由计数器由计数器2脚、脚、1脚、脚、16脚输出脚输出驱动

13、、显示电路驱动、显示电路V7、V8、V9集电极集电极输出电压波形输出电压波形三个管子在工作三个管子在工作在什么状态？在什么状态？开关状态开关状态译码电路译码电路1：锁存：锁存6：相位：相位7：消隐：消隐-10V电源变换电路电源变换电路40494049反相器的开门电平为反相器的开门电平为6V6V，关门电平为关门电平为4V4V当当D点变成点变成低电平低电平的时候，由于的时候，由于C8两端电压不能突变，两端电压不能突变，UG-12V此时此时V2导通，导通， C9充电，充电，UE=-12V，带上负载后，带上负载后，UE-10V。当当D点是点是高电平高电平的时候，的时候，V1导通，导通，C8被充电，被充

14、电，UC812V，V1、V2起开关作用起开关作用输入输入输出输出置零端置零端（1313脚）脚）时钟时钟（1212脚）脚）使能使能（1111脚）脚）测试（测试（1010）0 0上升沿上升沿0 00 0不变不变0 0下降沿下降沿0 00 0计数计数0 0X X1 1X X不变不变0 01 1上升沿上升沿0 0计数计数0 01 1下降沿下降沿0 0不变不变0 00 0X XX X不变不变0 0X XX X上升沿上升沿锁存锁存0 0X XX X1 1锁存锁存1 1X XX X0 0Q0123=0Q0123=0MC14553真值表真值表电路板制作要求电路板制作要求1.1.在装配时，尽量把同一功能电路器件

15、放在一起。在装配时，尽量把同一功能电路器件放在一起。2.2.电阻器、短路线在安装时要注意横平竖直，卧式电阻器、短路线在安装时要注意横平竖直，卧式安装，安装时贴近印刷线路板。安装，安装时贴近印刷线路板。3.3.三极管在安装时要注意引脚高度（散热）；电解电三极管在安装时要注意引脚高度（散热）；电解电容一定要紧贴电路板容一定要紧贴电路板 5.5.焊点一定要美观焊点一定要美观* *6.6.焊盘要保持干净，不能沾满汗渍焊盘要保持干净，不能沾满汗渍友情提示：友情提示：元器件在焊接前，元器件在焊接前，用透明胶布固定用透明胶布固定在电路板上，在电路板上，便于焊接便于焊接7.7.一线不得二用一线不得二用5 58mm8mm三极管三极管85508550电阻、二极管电阻、二极管电解电容电解电容短路线短路线印制板布局印制板布局+12V+12V0V0V传感器传感器放大放大1 1放大放大2 2滤波滤波整形整形负电源变换电路负电源变换电路-10.7V-10.7V通电调试注意事项及要求通电调试注意事项及要求2.2.采取分块调试的原则，即每做完一块功能的电路，采取分块调试的原则，即每做完一块功能的电路， 则对其调试，记录测量数据波形则对其调试，记录测量数据波形( (具体方法参考教材具体方法参考教材) )1.1.通电