脉搏计课程设计报告

天津大学电力电子课程设计报告课题名称：数字脉搏计实验人：自动化1班淦智权同组人：自动化1班李得铭2014年12月25日一、设计任务及要求：设计、组装一个数字脉搏计。

（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20~200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：①显示计数过程，并保持计数结果。

手动清零。

②不显示计数过程，锁存为计数结果。

自动清零，自启动计数。

注：5S和15S由开关控制。

二、电路设计方案及原理(一)总方案原理图：对于方案选择，由提供的PPT上的方案的原理框图，我们决定按该框图进行分析，不过在每个框图部分实现会有多种方案并进行有计划的结合实际的改造。

1、模拟信号处理（设计并仿真）对于脉搏信号的放大、滤波、整形部分采用 MultiSim或PSPICE仿真实现。

脉搏信号放大器（仿真）输入：1mV、1.2Hz输出：能够驱动CMOS数字芯片性能指标：电压增益：大于1000倍通频带：0.15Hz —30Hz仿真要完成的主要任务：功能分析、指标测量。

2、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 74LS48数码管 LG5011AH(实验箱上74LS48已与数码管连接好）缓冲器（反相器）电阻、电容若干数电实验中常用芯片三、各单元部分设计及电路实现(一)仿真阶段对于仿真部分的要求题目要求如下：输入：1mV、1.2Hz；电压增益：大于1000倍；通频带：0.15Hz—30Hz我们采用的multisim仿真，仿真阶段有三个部分，分别是：放大，滤波及整形。

放大是要将采集到的微小的脉搏信号放大成可读取的信号；滤波是为了滤去杂波；整形是为了将正弦信号转化为方波，方便计数1、放大部分对于放大，我们用的是最基础的放大器放大方法，由于电压增益大于1000，我们决定放大3000倍，采用三个LM324器件，进行10*10*30三级放大，具体参数见下图。

脉搏心率体温计课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解脉搏、心率和体温的概念及其在人体健康中的重要性；2. 学生能掌握使用脉搏心率体温计的正确方法和步骤；3. 学生能描述正常脉搏、心率和体温的范围，并了解其生理意义。

技能目标：1. 学生能够熟练操作脉搏心率体温计，准确测量自己的脉搏、心率和体温；2. 学生能够分析测量结果，判断其是否处于正常范围；3. 学生能够运用所学知识，对异常脉搏、心率和体温进行初步分析和解释。

情感态度价值观目标：1. 学生培养对科学测量和健康监测的兴趣，认识到其在生活中的应用价值；2. 学生树立正确的健康观念，关注自身身体状况，养成良好的生活习惯；3. 学生在小组合作中，培养团队协作能力和沟通能力，尊重他人意见，共同解决问题。

课程性质：本课程为科学探究类课程，结合实际操作和理论学习，帮助学生掌握脉搏心率体温计的使用，提高学生的健康监测能力。

学生特点：六年级学生具有一定的科学素养和动手操作能力，对新鲜事物充满好奇心，但需引导他们关注实际生活中的应用。

教学要求：注重理论与实践相结合，充分调动学生的积极性和参与度，培养他们独立思考和解决问题的能力。

通过课程目标的设定，使学生在掌握知识技能的同时，关注自身健康，形成正确的价值观。

教学设计和评估将围绕具体的学习成果展开，确保课程目标的实现。

二、教学内容1. 引入新课：通过介绍人体健康的基本知识，引导学生了解脉搏、心率和体温在健康监测中的重要性。

相关教材章节：第一章 人体的基本生理功能2. 理论知识学习：a. 脉搏的概念、测量方法和正常范围；b. 心率的概念、测量方法和正常范围；c. 体温的概念、测量方法和正常范围。

相关教材章节：第二章 健康监测与评估3. 实践操作：a. 脉搏心率体温计的使用方法和注意事项；b. 学生分组进行实践操作，互相测量脉搏、心率和体温；c. 教师指导学生分析测量结果，判断是否处于正常范围。

相关教材章节：第三章 脉搏心率体温计的使用4. 异常情况分析：a. 介绍常见的异常脉搏、心率和体温情况；b. 学生分析异常情况的原因和可能的危害；c. 讨论如何预防和处理异常情况。

数字脉搏计课程设计实验报告【设计任务与要求】1、要求用十进制数显示被测人体脉搏每分钟跳动的次数，测量范围30～160次/min；2、要求在短时间内（5s、15s）测出脉搏数/每分钟；3、测量范围要求在±4次/min以内；4、要求锁定每分钟脉搏数，将测量结果通过数码管出来，共分为显示计数过程，不显示技术过程两种方案；5、要求采用手动清零、自动清零（自启动）两种方式。

【课程方案原理框图】【课程方案】1、信号发生与采集将脉搏跳动信号传感器转换为与此相对应的电脉冲信号；2、放大电路把传感器的微弱电流放大，微弱电压放大，采用高输入阻抗的非门进行放大；3、低通滤波滤除空气中的高频，只让低频脉冲信号通过。

对脉搏信号进行采集的时候，空气中交流工频干扰最大，根据有源滤波原理将其滤除。

4、整形电路可用两个非门组成的施密特触发器对放大后的信号进行整形；5、定时电路用555定时器组成多谐振荡器，达到5s、15s的精确计时；6、通过计数、译码、显示读出脉搏数，并以十进制数的形式由数码管显示出来。

数码管采用共阴数码管。

【单元电路设计与参数计算】1、信号发生与采集：通过陶瓷压电传感器对脉搏进行采样收集。

2、放大与滤波电路：将5mV的正弦信号放大为5V的正弦信号，即差模电压增益为1000。

图示为用LM324设计的同相放大器，其输出信号，Vi 为幅值为5mV 的输入信号。

则另：倍。

，即正弦信号放大了可得10001000,321,33≈=Ω==Ω=Vi VoAv K R R M RVi R R Vo )131(+=左图为二阶低通滤波器电压增益随频率变化曲线，在f=f o 之后随f 增加，增益急剧下降，从而达到低于f 频率通过的效果图示为二阶压控电压源低通滤波电路其实质是通带增益接近1的同相比例放大电路和滤波电路整合而成，通带增益A vP =451R R +≈1，截止频率为RCf π21=，令nF C C K R R 80021,176==Ω==，则f ≈200Hz 。

电子脉搏计的课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解电子脉搏计的工作原理，掌握其基本结构及功能。

2. 学生能掌握电子脉搏计的使用方法，了解其在医疗领域的应用。

3. 学生了解心率与脉搏的关系，认识到电子脉搏计在监测心率方面的作用。

技能目标：1. 学生能运用所学知识，正确操作电子脉搏计，进行简单的脉搏测量。

2. 学生能通过实际操作，培养动手能力，提高实验操作技巧。

3. 学生能分析电子脉搏计的测量数据，提高数据分析能力。

情感态度价值观目标：1. 学生培养对科学技术的兴趣，激发学习热情，增强创新意识。

2. 学生通过实践活动，认识到科技在生活中的重要作用，提升社会责任感。

3. 学生在学习过程中，培养合作精神，提高沟通与团队协作能力。

本课程针对高中年级学生，结合电子技术课程内容，以实用性为原则，设计电子脉搏计的课程。

课程旨在帮助学生将所学理论知识与实际应用相结合，培养科学思维和动手能力，同时注重培养学生的情感态度价值观，使其成为具有创新意识和实践能力的高素质人才。

二、教学内容本章节教学内容主要包括以下三个方面：1. 电子脉搏计原理与结构- 理解电子脉搏计的工作原理，包括传感器、信号放大、滤波、显示等部分。

- 学习电子脉搏计的基本结构，分析各部分功能及其相互关系。

2. 电子脉搏计的使用与操作- 介绍电子脉搏计的使用方法，包括仪器准备、测量部位选择、操作步骤等。

- 学习如何正确读取和记录脉搏数据，以及如何进行简单的数据分析。

教学内容关联教材第十五章“传感器及其应用”的相关知识。

3. 实践与拓展- 安排实践活动，让学生动手操作电子脉搏计，进行实际测量。

- 分析测量结果，探讨影响脉搏测量的因素，提高学生的实际应用能力。

教学内容将按照以下进度安排：1. 第一节课：电子脉搏计原理与结构的学习。

2. 第二节课：电子脉搏计的使用与操作方法的学习。

3. 第三节课：实践活动，学生分组操作电子脉搏计，进行测量和数据分析。

三、教学方法针对本章节内容，采用以下多样化的教学方法，以激发学生的学习兴趣和主动性：1. 讲授法：教师通过生动的语言和示例，讲解电子脉搏计的工作原理、结构及其使用方法。

电子脉搏计课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解电子脉搏计的工作原理，掌握其基本构造和功能。

2. 学生能掌握电子脉搏计的使用方法，学会读取脉搏数据并进行简单分析。

3. 学生了解心率与健康的关系，认识到电子脉搏计在医疗领域的应用价值。

技能目标：1. 学生能够独立操作电子脉搏计，进行正确的脉搏测量。

2. 学生能够运用所学的知识，分析脉搏数据，提高观察和思考能力。

3. 学生能够通过小组合作，探讨电子脉搏计在实际生活中的应用，培养团队协作能力。

情感态度价值观目标：1. 学生培养对科学研究的兴趣，激发探索生命科学的热情。

2. 学生认识到科技发展对医疗事业的贡献，增强社会责任感和创新意识。

3. 学生通过学习电子脉搏计，关注自身健康，养成良好的生活习惯。

本课程针对初中年级学生，结合电子技术、生物学和医疗知识，以实践操作为主，培养学生的动手能力、观察分析能力和团队合作能力。

课程旨在让学生了解电子脉搏计在现实生活中的应用，提高学生的健康意识，激发他们对科技的兴趣和热情。

通过具体的学习成果分解，教师可针对课程目标进行教学设计和评估，确保课程的有效实施。

二、教学内容1. 电子脉搏计的基本原理与结构- 介绍电子脉搏计的工作原理，如光电传感器、信号处理等。

- 解析电子脉搏计的主要部件及其功能，如显示屏、按键、电池等。

2. 电子脉搏计的使用方法- 指导学生正确佩戴电子脉搏计，确保测量数据的准确性。

- 讲解如何读取脉搏数据，并进行简单的数据分析。

3. 心率与健康的关系- 介绍心率的概念，以及正常心率范围。

- 阐述心率与身体健康的关系，如运动、疾病等因素对心率的影响。

4. 电子脉搏计在医疗领域的应用- 举例说明电子脉搏计在临床诊断、健康监测等方面的应用。

- 分析电子脉搏计相较于传统脉搏测量的优势。

5. 实践操作与小组讨论- 安排学生进行电子脉搏计的实际操作，巩固所学知识。

- 组织小组讨论，探讨电子脉搏计在日常生活中的应用及未来发展。

电子人体脉搏计课程设计一、教学目标本课程旨在让学生了解电子人体脉搏计的基本原理、结构和操作方法，培养学生运用电子技术进行人体生理参数检测的能力。

具体目标如下：1.知识目标：（1）了解电子人体脉搏计的原理及组成部分；（2）掌握电子人体脉搏计的操作方法及注意事项；（3）熟悉人体生理参数的检测方法及数据分析。

2.技能目标：（1）能够正确操作电子人体脉搏计进行测量；（2）能够对测量数据进行处理和分析；（3）能够运用所学知识解决实际问题。

3.情感态度价值观目标：（1）培养学生对生命科学的兴趣和好奇心；（2）培养学生尊重生命、关爱健康的价值观；（3）培养学生团队协作、积极进取的精神。

二、教学内容本课程的教学内容主要包括以下几个部分：1.电子人体脉搏计的基本原理；2.电子人体脉搏计的组成部分及功能；3.电子人体脉搏计的操作方法及注意事项；4.人体生理参数的检测方法及数据分析；5.电子人体脉搏计在医疗领域的应用。

三、教学方法为了提高教学效果，本课程将采用以下教学方法：1.讲授法：讲解电子人体脉搏计的基本原理、结构和操作方法；2.讨论法：学生就人体生理参数检测方法及数据分析进行讨论；3.案例分析法：分析实际案例，使学生了解电子人体脉搏计在医疗领域的应用；4.实验法：引导学生动手操作电子人体脉搏计，培养实际操作能力。

四、教学资源为了支持本课程的教学，我们将准备以下教学资源：1.教材：电子人体脉搏计相关教材；2.参考书：生命科学、电子技术等相关参考书；3.多媒体资料：电子人体脉搏计的图片、视频等；4.实验设备：电子人体脉搏计、电脑、投影仪等。

五、教学评估本课程的评估方式包括以下几个方面：1.平时表现：观察学生在课堂上的参与程度、提问回答等情况，评估其学习态度和积极性；2.作业：布置相关作业，评估学生对知识点的掌握程度和应用能力；3.实验报告：评估学生在实验过程中的操作技能和对实验结果的分析能力；4.考试：期末进行闭卷考试，全面评估学生的知识掌握和运用能力。

数字脉搏测试仪课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解数字脉搏测试仪的工作原理，掌握其操作方法和使用步骤。

2. 学生能够描述脉搏的基本概念，了解正常脉搏的数值范围。

3. 学生掌握通过数字脉搏测试仪进行简单健康监测的数据分析方法。

技能目标：1. 学生能够正确使用数字脉搏测试仪进行脉搏测量，并准确记录数据。

2. 学生通过实践操作，培养动手能力，提高观察、分析、解决问题的能力。

3. 学生通过小组合作，提高沟通协调能力和团队合作精神。

情感态度价值观目标：1. 学生培养对科学探究的兴趣，增强学习生物、物理等学科的热情。

2. 学生关注自身健康，养成良好的生活习惯，提高健康意识。

3. 学生在小组合作中，学会尊重他人，培养关爱他人的情感。

课程性质：本课程为跨学科综合实践课程，结合生物、物理等学科知识，以数字脉搏测试仪为载体，开展实践活动。

学生特点：学生为八年级学生，具备一定的科学知识基础，好奇心强，喜欢动手实践，但需引导培养团队合作意识。

教学要求：注重理论与实践相结合，关注学生个体差异，激发学生学习兴趣，培养动手能力和解决问题的能力。

通过课程目标分解，使学生在实践中达成具体学习成果，为后续教学设计和评估提供依据。

二、教学内容1. 理论知识：- 脉搏的基本概念与测量方法；- 数字脉搏测试仪的原理与结构；- 正常脉搏数值范围与健康分析。

教学大纲：对应教材《生物》第八章《人体生理》第二节“心血管系统的组成与功能”，《物理》第十二章“电子技术基础”相关内容。

2. 实践操作：- 数字脉搏测试仪的使用方法与操作步骤；- 实际操作中如何正确测量脉搏；- 数据记录与分析方法。

教学大纲：实践操作部分与教材《生物》实践活动“探索人体生理奥秘”相关内容相结合。

3. 应用拓展：- 脉搏监测在生活中的应用；- 健康生活与疾病预防；- 小组合作探讨数字脉搏测试仪的改进与创新。

教学大纲：结合教材《综合实践活动》中关于科技创新与应用的相关内容。

电子课程设计实验数字脉搏计实验报告学院：电气与自动化工程学院班级： 08级自动化X班作者姓名： XXX学号： XXX完成时间： 2010年12月24日一、设计任务及要求（1）设计一个数字脉搏计，要求用十进制数字显示被测人体脉搏每分钟跳动次数，测量范围30~160次/min。

（2）短时间内（5或15s）测出每分钟的脉搏跳动次数，误差为±4次/min。

（3）锁定每分钟的脉搏数，可以有两种方式，一种为显示计数过程，最后锁定；还有一种是不显示计数过程，直接显示结果。

（4）所有部分电路均要有仿真结果，仿真中用5p-p的正弦波来模拟人的脉搏信号，实际接线时直接用信号发生器发出的5V的方波脉冲作为测试信号，故放大滤波整形电路部分只作仿真即可。

（5）对于放大部分电路，要求放大倍数至少70dB倍，输入电阻要求大于107欧，通频带为0.5Hz~50Hz，测试时还要测出输入输出电压的波形（即整形前后的电压波形）。

二、Multisim仿真设计1. 总体方案原理框图总体方案框图采用实验指导书上“数字脉搏计”中的参考方案，如下图：2. 信号放大电路这部分电路的功能是将传感器输出的电压信号（仿真用5mV的正弦波输入信号代替）放大，使其可以驱动后续的CMOS数字电路。

此部分电路具体要求为：①放大倍数为70dB；②输入阻抗大于107Ω。

考虑到简单的原则，此处利用理想放大器组成我们熟悉的反相比例放大电路。

其原理如下：电路图如图所示，在理想条件下有V o=－Vi×R2/R1 。

运放的闭环电压增益为Avf=－R2/R1，输入电阻为Rif=R1。

如果对输入电阻有要求可以先确定R1，再根据放大倍数确定R2。

为了减小输入偏置电流引起的运算误差，在同相输入端应接平衡电阻R3，且R3=R1∥R2。

放大倍数70dB即大约为3000倍，直接利用一级反相比例放大电路在仿真时是可行的。

然而实际运用中，若R1取10kΩ，则R2应取到30MΩ，两者相差过大，考虑真实电阻的误差，可能使放大倍数不准确。

脉搏计数显示课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解脉搏的基本概念，掌握脉搏计数的重要性。

2. 学生能掌握测量脉搏的正确方法和步骤，了解正常脉搏的范围。

3. 学生能了解脉搏计数与人体健康的关系，认识到科学监测身体变化的重要性。

技能目标：1. 学生能够熟练运用手表或手指测量自己的脉搏，并进行准确计数。

2. 学生能够通过记录和分析脉搏数据，提高观察、分析和解决问题的能力。

3. 学生能够运用所学的知识，对生活中遇到的脉搏相关问题进行初步判断和解决。

情感态度价值观目标：1. 学生能够认识到脉搏计数在生活中的实际应用，增强对科学探究的兴趣。

2. 学生通过小组合作完成脉搏计数任务，培养团队协作和分享成果的精神。

3. 学生能够关注自身和他人健康，养成定期监测脉搏的良好习惯，树立健康生活的观念。

课程性质：本课程为自然科学类课程，结合学生生活实际，注重实践操作和观察分析。

学生特点：四年级学生具备一定的观察、思考和动手操作能力，对新鲜事物充满好奇心，善于合作与分享。

教学要求：结合学生特点，注重理论与实践相结合，强调实践操作和观察分析，培养学生自主学习、合作探究的能力。

将课程目标分解为具体的学习成果，以便在教学设计和评估中落实。

二、教学内容1. 脉搏基本概念：介绍脉搏的定义、产生原理及其在血液循环中的作用。

教材章节：《人体生理学》第四章第三节2. 脉搏计数方法：讲解测量脉搏的手表法、手指法，并说明其优缺点。

教材章节：《健康与保健》第三章第二节3. 正常脉搏范围：阐述不同年龄段正常脉搏范围，以及影响脉搏变化的因素。

教材章节：《健康与保健》第三章第三节4. 测量脉搏实践操作：分组进行实践操作，教师指导并纠正错误。

教材章节：《健康与保健》第三章第四节5. 脉搏数据分析：指导学生如何记录、分析脉搏数据，了解自身健康状况。

教材章节：《数据处理》第二章第一节6. 脉搏与健康：讲解脉搏计数与人体健康的关系，引导学生关注健康生活。

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１min 的脉搏数，并且显示其数字。

正常人脉搏数60～80次／min ，婴儿为90～100次／min,老人为100～150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计时器信号发生放大整形电路四倍频器倒数计时555计时器计数器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。

三、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。

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。

异或门的原序号名称型号数量备注1 555定时器CB555 12 七段译码器DCD_HEX 63 十进制上升沿计数器74LS160D 64 与门74LS08 3 两输入5 与非门74LS08 2 两输入6 非门7400N 1 两输入7 同或门CD4077 1 两输入8 电阻ROHM 4 10KΩ9 电阻ROHM 1 9.1KΩ10 电阻ROHM 1 100KΩ11 电阻ROHM 1 5.1KΩ12 电容16CE470AX 1 0.01μF13 电容16CE470AX 1 0.1μF14 电容16CE470AX 1 3.8μF15 电容16CE470AX 1 33μF16 异或门4070BD 4 两输入17 单刀双掷开关 118 交流信号发生器 1 5000Hz，5V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． 2输入与门如图2-2所示，A、B为与门的输入端，Y为与门的输出端。