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数字电子技术课程设计报告指导老师：严国红、夏海霞姓名：学号：班级：1 产品简介红外线心率计就是通过红外线传感器检测出手指中动脉血管的微弱波动，由计数器计算出每分钟波动的次数。
但手指中的毛细血管的波动是很微弱的，因此需要一个高放大倍数且低噪声的放大器，这是红外线心率计的设计关键所在。
通过本产品的制作，可以使学生掌握常用模拟、数字集成电路（运算放大器、非门、555定时器、计数器、译码器等）的应用。
2 红外线心率计工作原理2.1 红外线心率计的原理框图整机电路由-10V 电源变换电路、血液波动检测电路、放大整形滤波电路、3位计数器电路、门控电路、译码驱动显示电路组成，如图1所示。
图1 红外线心率计的原理框图2.2 单元电路的工作原理⑴ 负电源变换电路为简化实验的步骤，实验中直接用+12V 、和-10V 的电源代替负电源变换电路。
⑵ 血液波动检测电路实验中采用信号源发生器直接产生正弦波代替原来的血液波动检测电路。
⑶ 放大、整形、滤波电路放大、整形、滤波电路是把传感起检测到的微弱电信号进行放大、整形、滤波，最后输出反映心跳频率的方波，如图5所示。
其中LM741为高精度单运放电路，它们的引脚功能如图3 (b)所示。
IC 2、IC 3、IC 4都为LM741。
图5 信号放大、整形电路因为传感器送来的信号幅度只有2～5毫伏，要放大到10V 左右才能作为计数器的输入脉冲。
因此放大倍数设计在4000倍左右。
两级放大器都接成反相比例放大器的电路，经过两级放大、反相后的波形是跟输入波形同相、且放大了的波形。
放大后的波形是一个交流信号。
其中A 1、A 2的供电方式是正负电源供电，电源为+12V 、-10V 。
A 1、A 2与周围元件组成二级放大电路，放大倍数A uf 为：40006666R R R R A 6834uf ≈⨯=⨯=由于放大后的波形是一个交流信号，而计数器需要的是单方向的直流脉冲信号。
所以经过V 3检波后变成单方向的直流脉冲信号，并把检波后的信号送到RC 两阶滤波电路，滤波电路的作用是滤除放大后的干扰信号。
数电课程设计心率计一、课程目标知识目标：1. 理解数字电路基础知识，掌握心率计中数字电路的设计原理；2. 学习并掌握心率计的硬件组成、工作原理及各部分功能；3. 了解心率计在医疗、运动等领域的应用及其重要性。
技能目标：1. 能够运用所学知识，设计并搭建一个简单的心率计数字电路；2. 学会使用相关仪器、工具进行电路调试，解决实际问题；3. 提高分析问题、解决问题的能力，培养动手实践和团队协作能力。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对数字电路的兴趣，激发学习热情；2. 培养学生的创新意识，鼓励他们勇于尝试、不断探索；3. 增强学生的责任感，使他们认识到技术发展对人类生活的影响，关注健康问题。
本课程旨在结合数字电路相关知识，通过设计心率计的实践活动，使学生在掌握基本原理的同时，提高实际操作能力。
课程针对学生的年级特点，注重理论与实践相结合，培养学生的动手能力、创新能力和团队协作能力。
通过课程学习，让学生了解心率计在实际生活中的应用，提升他们对健康问题的关注程度，从而达到学以致用的目的。
二、教学内容1. 数字电路基础知识回顾：逻辑门电路、组合逻辑电路、时序逻辑电路等；2. 心率计工作原理介绍：光电传感器原理、模拟信号处理、数字信号处理；3. 心率计硬件组成：传感器、信号放大器、滤波器、模数转换器、微处理器；4. 数字电路设计：组合逻辑电路设计、时序逻辑电路设计、微控制器编程；5. 心率计电路搭建与调试：选用合适元器件，搭建心率计电路，进行实际测试；6. 心率计应用案例分析：分析心率计在医疗、运动等领域的实际应用案例；7. 教学实践：分组进行电路设计、搭建与调试，每组展示成果，相互交流经验。
教学内容参考教材相关章节，以理论与实践相结合的方式进行。
教学进度安排如下：1. 数字电路基础知识回顾（1课时）2. 心率计工作原理介绍（1课时）3. 心率计硬件组成（1课时）4. 数字电路设计（2课时）5. 心率计电路搭建与调试（2课时）6. 心率计应用案例分析（1课时）7. 教学实践（3课时）三、教学方法本课程将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：通过教师对数字电路基础知识、心率计工作原理及硬件组成的系统讲解，为学生奠定扎实的理论基础。
数字心率计课程设计目录1.摘要 (1)2.方案原理介绍 (2)2.1 方案设计与论证 (2)3.总体方案介绍 (3)4.单元电路的设计与选择 (4)4.1 脉搏检测电路的设计 (4)4.2 信号放大电路的设计及参数计算 (5)4.3 信号滤波电路的设计及参数计算 (7)4.4 整形电路的设计与参数计算 (8)4.5 倍频电路 (10)4.6 时基电路 (11)4.7 逻辑控制电路 (12)4.8 计数、锁存和显示电路 (14)4.9 报警电路设计 (18)5.总体电路的绘制 (18)5.1 电路总图 (18)5.2 元器件清单 (19)6.心得体会 (19)7.参考文献 (21)数字心率计1 摘要对于医院的危重病人，或者在其他一些特殊场合，需对人的心心率进行连续检测，本课题即针对这一需求，设计一台简易的心率检测仪。
课题的思路是用压力传感器检测病人手腕部的脉搏跳动，压力传感器的输出信号经一系列电路处理，形成可用于检测的脉冲信号，再经电路处理，最终由数码管显示其数值，并根据被测对象情况判断其健康状态，以报警信号显示。
关键词：传感器，滤波器，放大器，显示电路，报警电路2 方案原理介绍2.1 方案设计与论证正常人的脉搏次数是每分钟60～90次（婴儿为90～120次,老年人则为100～150次), 这种频率信号属于低频范畴.因此,脉搏测试仪是用来测量低频信号的装置,它的基本功能要求是: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。
对转换后的电信号要进行放大、滤波和整形处理，以保证后续电路能正常对其进行进一步的加工和处理。
脉搏测试仪要能在15秒左右测出脉搏跳动次数，并作出是否报警的判断。
报警的上、下限及对象选择可以通过多路开关调节。
总之，脉搏测试仪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，脉搏测试仪的主要组成部分是计数器和数字显示器。
2.1.1 方案设计脉搏测试仪的上述功能要求，可采用了三种不同的方案来实现：方案一：把转换为电信号的脉搏信号，在单位时间N内（如15秒）进行计数，完成后将计数结果通过乘法器乘以系数60/N（如60÷15=4）并用数字显示其计算后的值，从而得到每分钟的脉搏数。
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。
课程设计说明书正文1：任务分析与方案设计心率计是用来测量一个人心脏单位时间内跳动次数的电子仪器，由于人体各部位心率一致，所以通常测量人手臂处的脉搏即可测出人体心率。
任务要求测出的心率为一分钟内心跳的次数，并显示，测量结果要与标准范围作比较，不在标准范围内则报警。
设计方案为:采用传感器，量脉搏的跳动，出微弱的信号，入放大器中放大；后通过滤波器滤除干扰信号后，将形整形为方波或脉冲信号；将其作为计数控制信号，用基准时间一定的方波作为计数脉冲在一个心跳周期内计数，计数值N 与基准时间T 的乘积就是一次心跳的时间。
再对“60/基准时间T ”个脉冲进行N 分频，对分频后的信号计数，其计数值则为本次心率数值。
之后计数器计数值输入到显示器中显示，同时，将其输入的频率进行F/V 转换后与标准电压值作比较，若，测量值不在标准值范围内则报警，即LED 灯亮。
流程图如下。
2：电路设计，元器件参数计算及选择2.1：传感器的选择:红外线检测原理：随着心脏的博动，人体组织半透度随之改变，当血液流回心脏，组织半透度增大，这种现象在人体组织较薄的指尖、耳垂等部位最明显。
用红外发光二极管产生红外线照射到人体上述部位，并用装在一旁的红外光电管来检测机体组织的透明度并转换成电信号，其信号频率与脉搏频率相对应并且其为低频近似的正弦信号。
TCRT5000(L)具有紧凑的结构发光灯和检测器安排在同一方向上，利用红外光谱反射对象电压跟随器的显著特点就是，输入阻抗高，而输出阻抗低，一般来说，输入阻抗要达到几兆欧姆是很容易做到的。
输出阻抗低，通常可以到几欧姆，甚至更低。
在电路中，电压跟随器一般做缓冲级及隔离级。
因为，电压放大器的输入阻抗一般比较高，通常在几千欧到几十千欧，如果后级的输出阻抗比较小，那么信号就会有相当的部分损耗在前级的输出电阻中。
在这个时候，就需要电压跟随器来从中进行缓冲。
起到承上启下的作用。
应用电压跟随器的另外一个好处就是，提高了输入阻抗，这样，输入电容的容量可以大幅度减小，为应用高品质的电容提供了前提保证]1[。
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。
电类课程设计心率计一、教学目标本节课的教学目标是让学生了解心率计的工作原理和基本使用方法，通过学习让学生掌握一定的电子电路知识，提高学生的实践操作能力，培养学生的创新意识和科学精神。
具体分为以下三个维度：1.知识目标：使学生了解心率计的基本结构、工作原理和功能，理解电子电路在生物医学领域的应用，掌握心率信号的检测和处理方法。
2.技能目标：培养学生运用电子电路知识分析和解决实际问题的能力，学会使用心率计进行基本操作，能够进行心率信号的采集、处理和分析。
3.情感态度价值观目标：激发学生对生物医学工程领域的兴趣，培养学生的社会责任感，增强学生运用科学知识服务社会的意识。
二、教学内容本节课的教学内容主要包括以下几个部分：1.心率计的基本原理：介绍心率计的工作原理，使学生了解心率信号的产生和检测方法。
2.心率计的结构与功能：讲解心率计的各个组成部分及其功能，让学生掌握心率计的基本使用方法。
3.电子电路在生物医学领域的应用：分析电子电路在生物医学领域的应用实例，让学生了解心率计在医疗保健中的重要性。
4.心率信号的检测与处理：介绍心率信号的检测方法，讲解心率信号的处理技巧，培养学生分析和处理心率信号的能力。
5.心率计的操作与实践：指导学生进行心率计的操作实践，培养学生的动手能力，提高学生运用心率计解决实际问题的能力。
三、教学方法为了提高教学效果，本节课将采用以下几种教学方法：1.讲授法：讲解心率计的基本原理、结构和功能，使学生掌握心率计的相关知识。
2.案例分析法：分析实际案例，让学生了解心率计在医疗保健领域的应用，提高学生的实际操作能力。
3.实验法：指导学生进行心率计的操作实践，培养学生的动手能力，使学生能够运用心率计解决实际问题。
4.小组讨论法：分组讨论心率计的使用方法和心率信号的处理技巧，培养学生的团队合作意识和沟通能力。
四、教学资源为了保证教学效果，本节课将充分利用以下教学资源：1.教材：选用权威、实用的教材，为学生提供系统、科学的心率计知识。
1.设计前言心率是人体的一项重要生理参数，在现代医学中，心率对于血液循环和心脏功能领域的研究具有重要意义。
心率计是医学中用来测量人体心率的装置，高精度心率计的研究开发历来是医学仪器领域的一项重要课题。
本设计便旨在通过已学的电路和硬件知识，设计一款简易的数字心率计。
在本设计中由于脉搏频率与心率相同，测量心率可以用测量脉搏近似得到，因此本设计将人体脉搏作为测量对象。
本设计将采用multisim软件来绘制电路。
设计流程：要实现对脉搏的测量，首先要用传感器测量得到脉搏信号。
信号得到后，因为原始信号比较微弱，需要用放大电路将其放大到一个合适的幅度。
放大后的信号中会夹杂有各种噪声，因此需要经过滤波电路对其进行滤波处理，以消除噪声，提高信号信噪比。
为使信号能够在计数器中实现计数，需要对信号进行整形处理，将信号由一个不规则信号整理为可用于计数的方波或脉冲信号。
信号经过整形后，由于设计要求实现在短时间内测量一分钟心率的功能，需要在计数前对信号进行倍频处理，以实现上述功能。
经过之前一系列处理后，信号将进入计数器进行计数，其中计数器需要用相应的定时器配合完成该步骤，定时器同样要实现短时间内测量一分钟心率的功能。
计数器输出的信号是可用于显示频显示的七位BCD码，将其连入显示频显示。
同时将该信号送入比较器中与预设的数值进行比较，当测量值在预设范围之外时将通过报警电路进行LED灯报警，表示所测得的心率超出正常范围。
设计流程的图示如下：附：心率的生理意义人的心脏比握紧的拳头稍大，平均重量为300g。
它是人体内“泵器官”，负责人体血液循环。
心脏每天跳动超过10万次，累计使8千多公升的血液，流经约1万9千公里长的动静脉，从而维持血液循环。
心脏有四个腔，分别是左心房、右心房、左心室和右心室。
右心房接受全身各器官回流的含氧低静脉血并输入右心室，右心室把血液泵入肺脏进行氧气与二氧化碳的气体交换。
左心房将自肺脏返回的含氧高的动脉血输入左心室，左心室再将血液输送至全身器官。
从我们出生的那一刻起，心脏便24小时不停地工作，为全身输送氧气和养分。
心脏能够这样周而复始地有规律地工作，是因为心脏有一个天然的起搏器——窦房结，它能自发地、有节律地发放电脉冲，并沿着结间束、房室结、希氏束和左右束支这一固定的激动传导途径由上向下传遍整个心脏，使心脏各个腔室顺序收缩，完成运送血液的工作。
心脏的正常工作要求心脏节律发放和传导系统的结构和功能正常。
心率(heart rate)指心脏分钟搏动的次数，它能够反映心脏的工作状态。
正常心率决定于窦房结的节律性，成人静息时约60～100次/min，平均约75次/min。
心率可因年龄、性别及其他因素而变化。
初生儿心率约130次/min，随年龄增长而逐渐减慢，至青春期乃接近成人的心率。
女性心率比男性稍快；运动员心率较慢。
成人安静心率超过120次/min者，为心动过速；低于40次/min者为心动过缓。
心率受植物性神经和体液因素调节。
安静或睡眠时，心迷走中枢紧张性增高，心交感中枢紧张性降低，心率减慢。
运动、情绪激动、精神紧张时，心迷走中枢紧张性降低，心交感中枢紧张性升高，心率加快。
肾上腺素、去甲肾上腺素、甲状腺素等体液因素也会增快心率。
此外，体温每升高1℃，心率加快12～20次/min。
2.电路设计正文2.1压电传感器的选择测量脉搏首先要用到压电传感器。
压电传感器是以压电效应为工作基础，将被测量变化转换成由于材料受机械力产生的静电电荷或电压变化的传感器。
压电效应可分为正压电效应和逆压电效应。
正压电效应是指：当晶体受到某固定方向外力的作用时，内部就产生电极化现象，同时在某两个表面上产生符号相反的电荷；当外力撤去后，晶体又恢复到不带电的状态；当外力作用方向改变时，电荷的极性也随之改变；晶体受力所产生的电荷量与外力的大小成正比。
压电式传感器大多是利用正压电效应制成的。
基于压电效应的传感器，它的敏感元件由压电材料制成，压电材料受力后表面产生电荷，此电荷经电荷放大器和测量电路放大和变换阻抗后就成为正比于所受外力的电量输出。
压电式传感器用于测量力和能变换为力的非电物理量。
该设计使用HK-2000B 集成化脉搏传感器。
HK-2000B 集成化脉搏传感器采用集成化工艺将力敏元件(PVDF 压电膜)、温度补偿元件、感温元件、信号调理电路集成在传感器内。
它的输出是和脉压对应的0~1.0v脉动模拟电压信号，其技术指标如下：K-2000B 集成化脉搏传感器K-2000B 集成化脉搏传感器输出信号幅度为0—1.0V 。
已知灵敏度为2000uV/mmHg ，又人体正常情况下收缩压136—90mmHg ，舒张压86—60mmHg ，取收缩压作为峰值信号，可得2722136=⨯因此取输出信号峰值为300mV 左右。
典型的输出信号即脉搏输出波形如下图所示： 电源电压 5～6V DC 压力量程 -50～+300mmHg 灵敏度 2000uV/mmHg 灵敏度温度系数 1×10-4/℃ 精度 0.5% 重复性 0.5% 迟滞： 0.5%人体脉搏在60—150次/分钟属于正常范围，即正常频率为1—2.5Hz，可用一有效值107mV 的正弦信号与一幅值150mV的直流信号串联组合，用来模拟最初的脉搏输出信号，如下图所示：在之后的电路设计与电路模拟中，就采用这种模拟信号来取代实际的传感器输出信号。
2.2放大电路的选择与设计运放芯片选用LM324AD 芯片，初步选择把输出信号放大4倍，采用两个反相放大器串联接法，前后两级均放大2倍，电路和输出结果分别如下图所示：通过仿真结果可知，放大后信号峰值约为1.2V ，实现了将原信号放大4倍的实验预期。
2.3滤波电路的选择与设计由于放大电路所得到的输出信号中会有50Hz 的工频干扰和测量、放大等过程中产生的干扰，需要使用滤波器对输入信号进行滤波。
由于人体最高脉搏频率为2.5Hz ，考虑到人在非正常情况下的心率最高可能达到240次/分钟，可将截止频率设置为4Hz 。
为求更佳的滤波效果，选择压控电压源型二阶低通滤波器。
根据公式πω2/00=f ，21210*0/1C C R R =ωω，222110/)1()/1/1(/1/C R K R R C Q f -++=ω可得 πω80=为满足以上3个条件，可用凑数法设计Ω=4501R ，ω3552=R ，uF C C 10021==，验证克制基本符合滤波器要求，如此可得品质因数为56.0=Q 。
相应电路图及仿真后结果如下图所示：2.4整形电路的选择和设计信号经过滤波后还不能直接用来计数，需要经过整形电路将波形整形为可用于计数的方波或脉冲信号。
本设计采用施密特触发器作为整形元件，整形后得到方波信号。
选用74LS14芯片作为整形元件，其元件引脚图与真值表如图所示：由真值表可知，施密特触发器的功能是当输入信号高于触发器最大阈值电压时，触发器输出低电平；当输入信号下降至最低阈值电压时，触发器输出高电平。
由此触发器就可以实现将不同类型的波形正形成方波信号的功能。
其中由于先前信号峰值未能到达触发器阈值电压，因此将放大电路的第一个反相器放大倍数改为3倍，即将电路中R2改为3k ，调整后整形成功。
电路图与最后整形结果如下图所示。
2.5倍频电路的选择和设计根据设计要求，该心率计需要具有在短时间内测得1分钟心脏跳动次数的功能，因此需要在电路中加入倍频电路来实现快速测量的功能。
假设需要在30秒内测得1分钟的心率，则需要2倍频电路，倍频所造成的额外误差在测量心率这个情景下可忽略不计。
本设计采用CMOS门电路组成的脉冲倍频器。
其输出脉冲频率是输入脉冲频率的2倍，其电路如图所示。
该线路由两个RC微分电路，一个反向器和一个2输入端与非门组成。
各点对应的波形如图2所示。
工作原理：信号脉冲由输入端in加入，脉冲周期时间为T。
当脉冲的正跳变经门“1”反向器后，在输出端a成负跳变，再经R2、C2构成的微分网络，产生负微分脉冲，加到“2”与非门的一个输入端，并使与非门的输出端由低电平转为高电平。
接着，由+EC通过R2对电容C2充电，C2上的电位逐渐上升．直到等于与非门的转换电压值。
输出端Out由高电平转为低电平，形成一个脉冲输出。
该输出脉冲宽度由R2C2时间常数和与非门的转换电压值共同决定。
当VTR(2)=Ec／2时，则输出单稳态脉冲宽度tu=0.69R2C2,，当输入脉冲的下降沿到来时，由R1、C1构成的微分网络产生负微分脉冲，加到“2”与非门其中的一个输入端，在输出端形成第2个输出脉冲。
即该线路对应于输入脉冲的每个瞬变沿．都在输出端形成一个脉冲输出，实现了对输入脉冲的倍频。
应注意的是．如果对电路参数不进行有意调节。
其输出脉冲的占空比不是50％，即输入脉冲宽度和RC时间常数之间关系的不同，占空比也不一样。
电路中的与非门采用7400芯片，其引脚图与逻辑图如下电路设计如下原输入信号为经过倍频后输出信号为两者对比可以看出，倍频后的电路信号虽然不是标准的二倍频输出状态，但该信号在原来信号的一个计数周期内产生了两个可用于计数的脉冲信号，还是起到了倍频的作用。
2.6倍频电路的选择和设计经过倍频电路的输出信号可以用来计数，而用计数器对信号进行计数是整个设计中最重要的一环。
计数需要用到计数器，74LS161是常用的四位二进制可预置的同步加法计数器，可以灵活的运用在各种数字电路，以及单片机系统种实现分频器等很多重要的功能，其引脚和功能表如图所示。
时钟CP和四个数据输入端P0~P3清零/MR使能CEP，CET置数PE数据输出端Q0~Q3以及进位输出TC.(TC=Q0·Q1·Q2·Q3·CET)：输入输出C R CP LD EP ET D3D2D1D0Q3 Q2Q1Q00 Ф Ф Ф Ф Ф Ф Ф Ф 0 0 0 01 ↑ 0 Ф Ф d c b a d c b a1 ↑ 1 0 Ф Ф Ф Ф Ф Q3 Q2Q1Q01 ↑ 1 Ф 0 Ф Ф Ф Ф Q3 Q2Q1Q01 ↑ 1 1 1 Ф Ф Ф Ф 状态码加1从74LS161功能表功能表中可以知道，当清零端CR=“0”，计数器输出Q3、Q2、Q1、Q0立即为全“0”，这个时候为异步复位功能。
当CR=“1”且LD=“0”时，在CP信号上升沿作用后，74LS161输出端Q3、Q2、Q1、Q0的状态分别与并行数据输入端D3，D2，D1，D0的状态一样，为同步置数功能。
而只有当CR=LD=EP=ET=“1”、CP脉冲上升沿作用后，计数器加1。
74LS161还有一个进位输出端CO，其逻辑关系是CO= Q0·Q1·Q2·Q3·CET。
因为一个芯片只能数到8，因此需要用3个74LS161芯片。
