简易电子脉搏计设计

电子课程设计---电子脉搏计电子课程设计——电子脉搏计学院：电子信息工程学院专业、班级：电气101501姓名:学号：指导教师：2012年12月目录一设计任务与要求-------------------------------------------- 3 二总体框图----------------------------------------------------- 3 三元器件清单及说明----------------------------------------- 5 四各功能模块及其原理--------------------------------------- 12 五总体设计电路图--------------------------------------------- 15 六工作总结------------------------------------------------------ 17电子脉搏计一.设计任务要求设计一个电子脉搏计，要求：1.实现在15秒内测量1分的脉搏数。

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/分。

二.总体框图1.方案一：人体的正常脉搏为每分钟50-100次/秒。

为了简化电路以及节省元件，我取计数器的计数范围为0-99。

让信号发生器模拟人体脉搏的产生。

以每个上升沿代表一次脉搏。

让计数器记录上升沿的个数，然后左移两位，表示所记数字乘以四。

这样我们就可以15秒钟测量一分钟的个数。

但是这种方案由六位二进制码转换BCD码电路复杂，故障率高，延时较长，且计数不能连续，所以舍弃这种方案。

方案一总体框图如图2-1。

图2-1方案一整体框图2.方案二：该方案采用脉搏传感器，74LS160计数器，集成运算放大器，555构成的多谐振荡器，异或门组成的四倍频电路等电路。

脉搏传感器的作用是将脉搏信号转换为相应的电脉冲信号，放大电路多种多样，本实验采用比较简单廉价的集成运算放大电路，由一个运放和三个电阻就组成了放大电路。

电子脉搏计设计1 .设计思路正常人的脉搏次数是每分钟60～80次（婴儿为90～140次,老年人则为100～150次), 这种频率信号属于低频范畴.因此,脉搏计的用来测量低频信号的装置,它的基本功能要求应该是:（1）.要把人体的脉搏数(振动)转换成电信号,这就需要借助传感器。

（2）.对转换后的电信号要进行放大和整形处理，以保证其它电路能正常加工和处理。

（3）.在很短的时间（若干秒）内，测出经放大后的电信号频率值。

总之，脉搏计的核心是要对低频信号在固定的短时间计数，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。

2 .方案设计2.1 选用方案原理方框图：图1：原理框图3 .单元电路的设计3.1信号发生与采集脉搏传感器的作用是将脉搏信号转换为响应的电冲信号。

脉搏传感器是脉象检测系统中重要的组成部分，其性能的好坏直接影响到后置电路的处理和结果的显示。

目前典型的脉搏传感器有以下三种：光电类、压阻类和压电类。

在这三种当中目前采用最多的信号放信号发生与采是压电型传感器。

压电式传感器的工作原理是以某种物质的压电效应为基础。

这些物质在沿一定方向受到压力的或拉力的作用而发生变形时，其表面会产生电荷；若将外力去掉时，它们又重新回到不带电的状态，这种现象就称为压电效应。

而具有这种压电效应的物体称为压电材料或压电元件。

常见的压电材料有石英、钛酸钡、锆钛酸铅等。

3.1.1信号放大电路这部分电路主要完成将5mV 的正弦波输入信号放大1000倍（5V ），使其可以驱动后续的CMOS 数字电路。

采用运算放大器LM324构成的反相放大电路： 在理想条件下有i V R R V ⨯-=120运放的闭环电压增益为12R R A Vf -=,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。

图2：放大电路实际电路中拟采用三级放大，电路图如图2所示：参数选定如下：输入电阻要求不小于107欧，因而选定R1=10M 欧，第一级电路放大10倍，因而R2=100M 欧，R3=R1∥R2=9.1M 欧，第二级及第三级放大电路放大倍数仍为10倍，R5=R8=10k 欧，R7=R9=100k 欧，R4=R6=9.1k 欧。

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。

电子技术课程设计---电子人体脉搏计的设计一、课程设计目的1.应用电子技术知识设计制作一台电子人体脉搏计，实现在短时间内测量人体脉搏数，并显示其数值。

总体目标：（1）掌握电子产品的初步设计方法、以及元件计算、选用。

（2）学习电子元件焊接与安装。

（3）学习电子产品使用通用测量仪器的调试方法。

2.功能技术指标（1）实现在15秒钟以内测量1分钟的脉搏数，并显示其数值；（2）测量误差≤±2次/分钟；（3）可以连续测量或单次测量；（4）最大显示300次/min。

二、课程设计内容1、电子脉搏计的原理2、确定设计方案，画出组成方框图，简述每部分功能；3、电路元件数值计算，确定主要元件参数值4、绘制完整的电路原理图，生成元件清单。

5、装配焊接硬件电路并进行硬件测试、数据记录6、芯片介绍（1）4046芯片工作原理。

输入信号Ui从14脚输入后，经放大器A1进行放大、整形后加到相位比较器Ⅰ、Ⅱ的输入端，图3开关K拨至2脚，则比较器Ⅰ将从3脚输入的比较信号Uo与输入信号Ui作相位比较，从相位比较器输出的误差电压UΨ则反映出两者的相位差。

UΨ经R3、R4及C2滤波后得到一控制电压Ud加至压控振荡器VCO的输入端9脚，调整VCO的振荡频率f2，使f2迅速逼近信号频率f1。

VCO的输出又经除法器再进入相位比较器Ⅰ，继续与Ui进行相位比较，最后使得f2=f1，两者的相位差为一定值，实现了相位锁定。

若开关K拨至13脚，则相位比较器Ⅱ工作。

（2）4060芯片工作原理。

4060是由一振荡器和14位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CP1(和CP0)的下降沿计数器以二进制进行计数。

（3）4553芯片工作原理。

4553是3位十进制计数器，但只有1个输出端，要完成3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3位十进制的输出，从而实现扫描显示方式。

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。

EDA课程设计电子脉搏计设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解电子脉搏计的基本工作原理，掌握相关电子元件的功能和使用方法。

2. 学生能描述脉搏信号的特性，了解信号处理的基本方法。

3. 学生能掌握EDA（电子设计自动化）软件的基本操作，完成电子脉搏计的原理图和PCB设计。

技能目标：1. 学生能够运用所学知识，独立完成电子脉搏计的搭建和调试。

2. 学生能够运用EDA软件进行原理图绘制和PCB布线，提高电子设计能力。

3. 学生能够通过小组合作，解决实际操作过程中遇到的问题，培养团队协作能力。

情感态度价值观目标：1. 学生对电子技术产生兴趣，提高学习积极性，培养创新精神和实践能力。

2. 学生在学习过程中，养成严谨的科学态度，注重实验安全，树立安全意识。

3. 学生能够关注电子技术在医疗领域的应用，认识到科技对人类生活的积极作用，增强社会责任感。

本课程针对高年级学生，具有较强的实践性和综合性。

课程要求学生在掌握基本理论知识的基础上，通过动手实践，提高电子设计能力和问题解决能力。

课程目标旨在培养学生具备实际操作能力、团队协作能力和创新能力，为未来从事电子工程及相关领域工作打下坚实基础。

二、教学内容1. 电子脉搏计原理：讲解脉搏信号的特性，介绍光电传感器、放大器、滤波器等电子元件的工作原理及在电子脉搏计中的应用。

教材章节：第三章“模拟电子技术”第2节“传感器及其应用”2. EDA软件操作：学习EDA软件的基本操作，包括原理图绘制、PCB布线等，掌握电子脉搏计原理图的绘制和PCB设计方法。

教材章节：第五章“电子设计自动化”第1节“EDA软件概述”和第2节“原理图与PCB设计”3. 电子脉搏计搭建与调试：分组进行电子脉搏计的搭建和调试，熟悉实际操作过程中可能遇到的问题及解决方案。

教材章节：第四章“电子电路设计与实践”第3节“电子电路调试与故障排查”4. 实践项目：开展小组合作，完成电子脉搏计的设计、搭建、调试及性能测试，撰写实践报告。

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。

题目：电子脉搏计设计一、设计任务与要求设计一个电子脉搏计，要求：1.实现在15S内测量1min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、方案设计与论证电子脉搏计是由脉搏计数器和控制时间的定时电路所组成，并且还要在15S 内测量出1min的脉搏数。

所以，我们先按要求，分开设计各个功能的电路图，然后再组合连接成一个完整的按要求的电子脉搏计。

方案一：图２－1 方案一整体框图人体的正常脉搏为每分钟50-100次/秒。

为了简化电路以及节省元件，我取计数器的计数范围为0-99。

让信号发生器模拟人体脉搏的产生。

以每个上升沿代表一次脉搏。

让计数器记录上升沿的个数，再左移两位，表示所记数字乘以四。

这样我们就可以15秒钟测量一分钟的个数。

但是这种方案由六位二进制码转换BCD码电路复杂，故障率高，延时较长，且计数不能连续，所以舍弃这种方案。

方案二：图２－２方案二整体框图在计数器与脉搏产生器之间串联一个四倍频电路。

这样我们在15秒内采集的脉冲个数就可以等效为一分钟的个数，另外再加一个计时控制电路，当计时为15秒时，让计数器停止计数，此时读出的数据就是一分钟的脉搏数。

如需重新记数，只要清零即可。

此种方法能够连续计数，且计数电路结构简单。

故选用第二种方案。

方案二，框图介绍：以下几个模块是构成电子脉搏计的主要功能模块，为使人们更了解该方案的原理，现将各个模块介绍如下。

1.脉搏模拟电路主要是产生一定频率的脉冲信号，来模拟人体的脉搏经过传感器和波形整形后的输出信号。

该信号直接送给脉搏四倍频电路。

2.四倍频电路的作用是将脉搏模拟信号的频率增加四倍，即让计数器记录的数据为实际值的四倍。

让我们在15s内就可以读出1分钟的脉搏数。

3.时钟产生电路由555构成，主要是为整个电路提供一个基准时钟，让被测者能够对比时间与脉冲个数，来判断脉搏的快慢。

4.计时电路接收时钟信号并计时，当计时到15s的时候，给JK触发器一个有效脉冲，让JK触发器通过与门控制脉搏信号与计数电路的通与断。

电子脉搏计课程设计报告组长：蔡新源组员：史志华、张重彬、李海磊、杨威力、刘世洋、孙景伟、冀鹏辉、杨冠军、李峰朝摘要 (3)第一章绪论 (4)第二章各种元器件及其应用 (5)1、集成同步计数器及其应用张重彬 (5)2、BCD-七段共阴数码管史志华 (7)3、74LS161 计数器的应用杨威力 (10)4、五进制的自循环冀鹏辉 (12)5、集成同步计数器及其应用刘世洋 (13)6、用 74LS161构成一个十进制计数器李海磊 (14)7、四进制的自循环杨冠军 (15)8、用 74LS290设置七进制计数器李峰朝 (17)9、七进制的自循环孙景伟 .. 19 第三章数字脉搏计时器的方案比较 (21)3.1方案论证 (21)3.2提出方案 (21)3.3方案比较 (23)第四章单元电路的设计 (23)4.1电路总体框图 (23)4.2采集、放大与整形电路 (23)4.2.1传感器 (24)4.2.2放大电路 (24)4.2.3整形电路 (25)4.3倍频电路 (26)4.4基准时间产生电路 (28)4.5 计数、译码、显示电路 (28)4.6 控制电路 (31)总结 (32)摘要人体脉象中富含有关心脏、内外循环和神经等系统的动态信息。

而脉搏的病理生理性改变常引发各种心血管事件，脉搏生理性能的改变可以先于疾病临床症状出现，通过对脉搏的检测可以对如高血压和糖尿病等引起的血管病变进行评估。

同时脉搏测量还为血压测量，血流测量及其他某些生理检测技术提供了一种生理参考信号。

本文主要介绍了数字式脉搏计的具体实现方法，利用压电传感器产生脉冲信号，经过放大整形后，输入单片机内进行相应的控制，从而测量出一分钟内的脉搏跳动次数，快捷方便。

通过观测脉搏信号，可以对人体的健康进行检查，通常被用于保健中心和医院。

关键词脉搏计；脉冲信号；压电传感器第一章绪论脉搏是临床检查和生理研究中常见的生理现象，包含了反映心脏和血管状态的重要生理信息。