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数字人体心率检测仪的设计1.设计思路本课题研究的是数字人体心率监测仪的设计，我所设计的检测仪，它使用方便，只需将手指端轻轻放在传感器上，即可实时显示出你的每分钟脉搏次数，特别适合体育训练和外出旅游等场合使用。
采用红外光学检测法，摒弃了不便于运动状态下测量脉搏的听诊器和吸附在人体上的电极等老式测量方法。
检测的基本原理是：随着心脏的搏动，人体组织半透明度随之改变：当血液送到人体组织时，组织的半透明度减小：当血液流回心脏，组织则半透明度增大。
这种现象在人体组织较薄的手指尖，耳垂等部位最为明显。
因此，本心率检测仪将红外发光二极管产生的红外线照射到人体的上述部位，并用装在该部位的另一侧或旁边的红外光电管来检测机体组织的透明程度并把它转换成电信号。
由于此信号的频率与人体每分钟的脉搏次数成正比，故只要把它转换成脉冲并进行整形，计数和显示，即可实时的测出脉搏的次数。
心率与脉搏的联系：心率与脉搏在身体正常的时候是相等的。
在房颤等心脏疾病时候可出现不等。
因此心率测量问题可以转化为脉搏的测量，而脉搏的测量有更容易实现的特点，在实际应用中得到更广泛的运用。
本检测仪的有效测量范围为50次—199次/分钟。
2 方案设计2.1 心率采集处理电路心率采集处理电路如图1-1所示。
该部分电路主要由脉搏次数红外检测采集电路模块、信号抗干扰电路模块、信号整形电路模块等三个主要的电路模块组成。
其中，红外线发射管D1和红外线接收管Q1组成了红外检测采集电路：R2与C1、C2与C3、R4与C4和ICA共同工程了信号抗干扰电路组，他们分别承担了对信号的低通滤波、干扰光线的光电隔离、参与高频干扰的滤除等任务。
另外，I CB、C5与R10、ICC则共同组成了信号整形电路模块。
图1光电式脉搏波传感器的原理其原理是利用光电信号来测量脉搏容量的变化。
当血管内容量变化时，组织对光的吸收程度相对发生变化，利用光电传感器可测出这种变化，该变化反映出血液动脉的基本参数情况。
基于单片机的心率测试仪设计心率测试仪是一种用来测量人体心率的设备，它使用单片机技术来实现数据处理和显示功能。
本文将介绍基于单片机的心率测试仪的设计原理、硬件组成以及软件实现。
一、设计原理心率测试仪的设计原理是通过测量人体的心电信号来计算心率。
心电信号是由心脏产生的微弱电流，可以通过电极贴在人体皮肤上进行测量。
传感器将心电信号转换为模拟电压信号，然后经过滤波处理和放大处理后，再经过A/D转换，转换为数字信号供单片机处理。
单片机通过计算心电信号的周期来得到心率值，并将结果显示在液晶屏上。
二、硬件组成1.单片机：选择一款适用的单片机，如STM32系列的单片机，具有高性能和丰富的外设接口，以满足心率测试仪的需求。
2.心电信号传感器：选择一款专门用于心电信号测量的传感器，如AD8232芯片，可以提供可靠的心电信号采集。
3.滤波器：使用滤波器对心电信号进行滤波处理，去除杂散信号，只保留心电信号的频率分量。
4.放大器：为了增强心电信号的幅度，需要使用放大器来对滤波后的信号进行放大处理，方便后续的A/D转换。
5.A/D转换器：将放大后的模拟信号转换为数字信号，供单片机进一步处理。
三、软件实现1.心电信号采集与处理：通过传感器采集心电信号，并经过滤波和放大处理，得到滤波后的模拟信号。
2.A/D转换：将模拟信号通过A/D转换器转换为数字信号，供单片机处理。
3.心率计算：单片机通过计算心电信号的周期来得到心率值，可以使用峰值检测算法或阈值判定算法来实现。
4.数据显示：将计算得到的心率值通过串口或并口发送到液晶屏上进行显示，可以设计显示界面，包括心率值、时间等信息。
总结：基于单片机的心率测试仪设计主要包括硬件组成和软件实现两个部分。
硬件组成包括单片机、心电信号传感器、滤波器、放大器、A/D 转换器和液晶屏等。
软件实现包括心电信号采集与处理、A/D转换、心率计算和数据显示等。
通过合理的设计和编程，可以实现一个功能完善的心率测试仪。
数字人体心率检测仪的设计0 引言目前检测心率的仪器虽然很多，但是能实现精确测量、数据上传PC机并且具有声光报警等多种功能的便携式全数字心率测量装置很少。
本文介绍的数字人体心率检测仪可以在人体的手、腕、臂等部位均能准确测量出心跳次数，同时还具有掉电存储、测量数据上传PC机及声光报警等多项功能。
1 系统组成及工作原理系统组成如图1所示，本设计以单片机为主控信号，外辅少量硬件电路，完成数据处理、记忆、显示、通信等功能。
首先，在系统开机时通过键盘设定系统的工作方式，然后，将压电陶瓷片检测到人体心跳信号经过放大、滤波及整形处理后输入给单片机，单片机对测量的数据进行处理，送显示电路显示，同时通过通信电路将测量数据上传PC机，记忆电路主要用来存储测量数据，实现掉电存储功能，声光报警电路在测量数据超过正常范围（如大于180次/min或小于45次/min）时进行报警以提醒医生注意。
2 系统硬件电路设计2.1 传感器及信号处理电路传感器及信号处理电路如图2所示。
检测心率脉冲信号的传感器采用压电陶瓷（在压电陶瓷片上安装一海面垫以传递脉冲信号）；将采集到的心率信号经过由CD4069的3个非门组成3级放大电路进行放大，然后通过由R4、R5、C5及R7、R8、C6构成的2级梯形滤波电路进行滤波处理，即可获得人体心率范围的信号（约在0.66Hz-3.33Hz之间）；再通过由二极管D1、D2和R6构成的检测电路以及由U1F、U1D、U1E这3个非门构成的整形电路处理后，就可得到单片机所需要的标准的0-5V脉冲信号。
2.2 键盘电路键盘电路如图3所示。
因为I/O够用，所以4个按键分别接到单片机的P1.2、P1.3、P1.4、P1.5上，采用查询方式进行工作，K1、K2、K3及K4依次分别完成开始测量、查询、存测量结构及清除记忆数据等操作。
2.3 显示电路显示电路如图4所示，采用动态显示方式，图中2片74LS373的数据输入端均接在89C51单片机的P0口上，单片机通过P1.0和P1.3给2片74LS373提供片选信号，从而实现分时选择2片74LS373工作，分别传送段码和位码。
毕业论文心率测试仪设计引言心率是衡量人体各项生理功能的重要指标之一，它是指每分钟心脏跳动的次数。
正常人的心率在60~100次/分之间，而运动、精神紧张、药物等因素均会影响心率的变化。
因此，检测心率对于个人健康的监测、生理学研究、体育锻炼的指导等具有重要意义。
本文介绍了一种心率测试仪的设计方案，它能够简单、准确地检测出人体心率，便于人们随时随地监测自己的身体状况。
一、硬件设计本设计采用Arduino Uno控制板作为主控制芯片，具有易于编程、低功耗等优点，提供了丰富的I/O接口，能够满足各种传感器的接口需求。
硬件部分主要由Arduino Uno主控板、心率传感器、LED数码管组成。
1. Arduino Uno控制板Arduino Uno控制板基于ATmega328P单片机设计，具有14个数字输入/输出端口、6个模拟输入端口、16MHz晶振等特点。
通过连接USB接口，可以实现与计算机的数据通信，方便程序库的调用、程序烧写等操作。
在本设计中，Arduino Uno控制板扮演着数据采集、处理、显示的角色。
2. 心率传感器心率传感器的核心是一颗红外LED和一颗光敏元件，利用反射光测量血液流动的速度和微小变化。
在本设计中，采用的是MAX30100模块，它集成了红外LED、光敏元件、接收、放大电路等，具有高精度、低功耗、抗干扰等优点，可以实现较为精准的心率检测。
3. LED数码管LED数码管是一种常用的数字显示器件，具有工作稳定、显示清晰、占用空间小等特点，十分适合用于心率测试仪。
在本设计中，采用的是TYC516-022A模块，它由4个共阴极的数码管和芯片组成，可以显示0~9999范围内的数字。
二、软件设计1. 软件框架设计本设计的软件部分采用Arduino编程，使用C/C++语言编写程序。
程序框架如下：a. 初始化：包括引脚配置、传感器初始化、数码管显示初始化等。
b. 循环检测：在该循环中完成心率的检测和数据处理，并将数据显示至数码管。
目录摘要 (1)引言 (1)1.设计要求 (2)2.设计过程 (2)2.1 总体方案设计 (2)2.2 单元电路设计 (3)2.3 总体电路及工作原理 (10)3.装调与测试 (11)3.1 电路板的制作 (11)3.2 电路板的焊接 (11)3.3 测试 (11)总结 (12)参考文献 (12)数字式心率测量仪设计姓名：吴贺学号：20075042067单位：物理电子工程学院专业：电子信息工程指导老师：周胜海职称：副教授摘要：对于医院的危重病人，或者在其他一些特殊场合，需对人的心率进行连续检测。
本设计针对这一需求，设计了一台简易的数字心率测试仪。
设计的思路是用压力传感器检测病人手腕部的脉搏跳动，把脉搏信号转化为电信号，压力传感器的输出信号经一系列电路处理，形成了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。
关键词：心率；计数器；放大器；传感器；显示电路；译码器。
Design of a Digital Heart Rate MeterAbstract:For some serious patients in hospital, or in some special occasions, heart rate is needed for continuous detection. this design according to the requirements, design a simple digital heartbeat tester. The thought of the design is to use a pressure sensor to detect the pulse flop of the patients, the pulse signals are converted to electrical signals, the output signal of pressure sensor is dealed with a series of circuit processing, the pulse signal which can be used to test is formed. After dealing with the circuit, finally the digital tube shows its value.Key Words:heart rate; counter;amplifier ; sensor;show circuit ; decoder.引言心率是用来描述心动周期的专业术语，是指心脏每分钟跳动的次数，以第一声音为准。
心率计毕业设计心率计毕业设计随着现代社会的快节奏和高压力生活方式，人们对健康的关注度越来越高。
心率作为一个重要的生理指标，对于人体的健康状况有着重要的影响。
因此，设计一款心率计成为了一个备受关注的毕业设计课题。
一、设计目标在设计心率计之前，首先需要明确设计的目标。
心率计的主要目标是测量用户的心率，并将数据以可视化的方式展示出来。
除此之外，心率计还需要具备以下功能：1. 高精度测量：心率计需要能够准确地测量用户的心率，以保证数据的可靠性。
2. 数据存储与分析：心率计需要能够存储用户的心率数据，并能够对数据进行分析，以便用户了解自己的心率变化趋势。
3. 实时监测：心率计需要能够实时监测用户的心率，并能够及时提醒用户心率异常。
4. 舒适便捷：心率计需要设计成舒适便捷的佩戴方式，以便用户能够长时间佩戴并进行心率监测。
二、硬件设计心率计的硬件设计主要包括传感器、处理器、存储器和显示器等组件。
传感器是心率计的核心部件，用于测量用户的心率。
常见的心率传感器有光电式传感器和压力式传感器。
光电式传感器利用光电效应测量心率，而压力式传感器则通过测量血液流动的压力变化来测量心率。
根据实际需求和成本考虑，选择适合的传感器。
处理器负责对传感器采集的数据进行处理和分析，并将结果存储到存储器中。
处理器的选择应考虑功耗低、运算速度快的特点，以保证心率计的性能。
存储器用于存储用户的心率数据，可以选择内置存储器或外置存储器，根据实际需求选择合适的存储器容量。
显示器用于展示用户的心率数据，可以选择LED显示屏或OLED显示屏等。
LED显示屏具有低功耗、高亮度等特点，而OLED显示屏则具有高对比度、高刷新率等特点。
根据实际需求选择合适的显示器。
三、软件设计心率计的软件设计主要包括数据处理和用户界面设计两个方面。
数据处理模块负责对传感器采集的心率数据进行处理和分析，以得到用户的心率数值。
该模块需要具备高精度的算法和数据处理能力，以保证心率计的准确性。
一种实用型心率计的设计是当前健康监护领域中备受关注的研究课题。
随着现代社会生活节奏的加快和人们对健康意识的提高，心率计作为一种便携式的健康监测设备，受到了广泛的重视和应用。
在这种背景下，研发一种能够准确、方便地监测心率的实用型心率计显得尤为重要。
为了设计一种实用型心率计，首先需要对心率监测的原理进行深入研究。
心率是人体心脏每分钟跳动的次数，通常用每分钟心跳数（bpm）来表示。
目前常见的心率监测技术包括光电传感技术、压阻传感技术和电容传感技术等。
光电传感技术是一种常用的心率监测技术，通过不同的光脉冲来检测血液流动，从而准确测量心率。
压阻传感技术则是通过手环或手表上的传感器来检测手腕的脉搏，从而获取心率数据。
电容传感技术则是通过电容传感器来监测心脏电活动，获取心率数据。
通过对这些技术的研究和比较，可以选择合适的监测技术来设计实用型心率计。
在选择监测技术的基础上，设计实用型心率计还需要考虑设备的便携性和舒适度。
便携性是指设备的体积和重量适中，方便携带和使用。
对于运动爱好者来说，一款便携式的心率计可以让他们在户外运动时随时监测心率，实时了解自己的身体状况。
而舒适度则是指设备佩戴舒适，不会对用户造成不适感。
通常来说，采用柔软的材质和人体工程学设计可以提升设备的舒适度，让用户在长时间佩戴时也感到舒适。
此外，实用型心率计的设计还需要考虑用户友好性和数据处理的智能化。
用户友好性是指设备的操作简单方便，用户可以轻松了解心率数据和使用功能。
通过设计直观的界面和简单的功能操作，可以让用户更好地使用心率计。
另外，数据处理的智能化也是设计实用型心率计的重要因素。
通过集成智能芯片和算法，可以实现数据的自动分析和报告，为用户提供个性化的健康建议和监测数据。
综合考虑以上因素，在设计实用型心率计时，可以采取以下步骤：首先，明确设计目标和用户需求。
在确定设计方向之前，需要对目标用户群体和使用场景进行深入了解，以确保心率计的设计符合用户需求。
毕业论文设计（论文）题目：心率测试仪设计摘要心脏的每一次搏动都会导致手指皮肤毛细血管产生一次充盈和收缩，该血脉变化信号可用于检测心率。
本课题设计了一种基于反射式光电传感器的心率测试仪，由反射式光电传感器提取出手指皮肤处的微弱脉搏信号并加以处理，使心率的测量显得更简便更精确。
本设计主要由六部分组成，包括测量电路、放大电路、滤波整形电路、倍频电路、控制电路和计数译码显示电路。
该设计的首要任务是测量电路中传感器的选取，其次就是信号的放大及滤波整形电路的设计，关键点是计数译码显示电路中计数和译码方式的选择。
该设计利用外置恒流源电路的反射式光电传感器，将人体的脉搏信号转变为可处理的电信号，再将所得电信号经过电压放大、滤除高频、A/D转换和倍频等处理得到数字脉冲信号，接着在由555定时器组成的闸门控制电路的控制下，经过计数器、译码器的处理，最终将心率测试结果用数码管显示出来。
利用Mulitisim仿真软件，可以对此心率测试仪实现仿真。
本设计只需要被测人把手指放在传感器内不足10秒钟就可以精确测量出心率值，测量结果用三位七段数码管显示。
本设计在仿真实验中，当输入1Hz正弦信号时，经过6次测试，心率平均值为60次/分钟，最大误差1.67%；当输入2Hz正弦信号时，经过6次测试，心率平均值为119次/分钟，最大误差1.68%。
仿真结果满足课题要求的当心率大于50次/分钟时，误差小于5%，仿真实验成功，所设计心率测试仪达到预期目的。
【关键词】心率测试仪反射式传感器Mulitisim仿真软件数字脉冲信号ABSTRACTThe heart beat of each time will cause the capillaries of finger skin have a filling and shrinkage, the changes of blood signal can be used for the detection of heart rate, which causes the finger skin producing the weak vibration. The vibration signal can be used to test the heart rate This topic designs a heart rate tester which is based on reflecting photoelectric sensor, By reflecting photoelectric sensor extracts the pulse signal from finger skin and process it, at last making the heart rate measurement appears more simple and precise.This design mainly by six parts, including measuring circuit, amplifying circuit, filtering plastic circuit, times frequency circuit, control circuit and count decode display circuit. As for the design , the selection of sensor is the primary task in the measurement circuit, followed by signal amplifier and filtering plastic circuit design, the key point is that the count of the counter decoder circuit and the choice of the ways of decoding.This design uses reflecting photoelectric sensor whose outer is constant current source circuit, this design makes the human body pulse signal into the electrical signals which can be handled, and then through the electrical signal voltage amplifier, filtering hf, A/D conversion and frequency doubling processing get digital pulse signal, and then process it under the control of the gate control circuit which is composed by 555 timing device, followed by the counter, decoder, eventually display the heart rate test results with A digital tube.Using Mulitisim simulation software can realize the simulation about the heart rate tester. This design only needs to the man putting his finger in the sensor less than 10 seconds to measure the value of heart rate, the measured results will be displayed with three seven period of digital pipe. This designed simulation results show that when the input 1 Hz sine signals, after six times test, average heart rate for 60 times/minutes, the maximum error 1.67%; When the input 2 Hz sine signals, after six times test, heart rate average of 119 times a minute, the maximum error of 1.68%. The simulation results meet requirements when the subject is greater than 50 / minutes heart rate, the error is less than 5%, the simulation experiment is successful, and the design of the heart rate tester achieved the expected purpose.【Key words】Heart rate tester Reflecting sensor Mulitisim simulation software Digital pulse signal目录前言 (1)第一章基于反射式光电传感器的设计 (2)第一节心率测试仪组成构架图 (2)第二节反射式光电传感器分析 (3)一、反射式光电传感器定义 (3)二、反射式光电传感器在心率测试仪中的应用 (3)三、传感器信号关系 (4)第三节设计方案分析 (5)一、测量法的选择 (5)二、技术指标要求 (6)三、测试误差分析 (6)第二章指尖脉搏信号采集 (8)第一节反射式光电传感器的工作原理 (8)第二节传感器恒流源电路 (9)第三章信号处理 (11)第一节放大电路 (11)一、电路说明 (11)二、电路仿真 (12)第二节滤波电路 (13)一、电路分析 (13)二、仿真波形 (15)第三节整形电路 (15)一、集成施密特触发器74LS14D (16)二、电路仿真 (16)第四节倍频电路 (17)一、利用简单门电路等组成的二倍频电路级联 (17)二、8倍频电路仿真 (18)第五节本章小结 (19)第四章心率显示 (20)第一节控制电路 (20)一、控制信号的产生 (20)二、启动清零的控制 (24)第二节计数译码显示电路 (25)一、计数器 (25)二、译码显示电路 (26)三、电路仿真图 (27)第三节系统测试 (28)第四节本章小结 (29)致谢.................................................................................................................. 错误!未定义书签。
目录摘要 (1)引言 (1)1.设计要求 (2)2.设计过程 (2)2.1 总体方案设计 (2)2.2 单元电路设计 (3)2.3 总体电路及工作原理 (10)3.装调与测试 (11)3.1 电路板的制作 (11)3.2 电路板的焊接 (11)3.3 测试 (11)总结 (12)参考文献 (12)数字式心率测量仪设计姓名：吴贺学号：20075042067单位：物理电子工程学院专业：电子信息工程指导老师：周胜海职称：副教授摘要：对于医院的危重病人，或者在其他一些特殊场合，需对人的心率进行连续检测。
本设计针对这一需求，设计了一台简易的数字心率测试仪。
设计的思路是用压力传感器检测病人手腕部的脉搏跳动，把脉搏信号转化为电信号，压力传感器的输出信号经一系列电路处理，形成了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。
关键词：心率；计数器；放大器；传感器；显示电路；译码器。
Design of a Digital Heart Rate MeterAbstract:For some serious patients in hospital, or in some special occasions, heart rate is needed for continuous detection. this design according to the requirements, design a simple digital heartbeat tester. The thought of the design is to use a pressure sensor to detect the pulse flop of the patients, the pulse signals are converted to electrical signals, the output signal of pressure sensor is dealed with a series of circuit processing, the pulse signal which can be used to test is formed. After dealing with the circuit, finally the digital tube shows its value.Key Words:heart rate; counter;amplifier ; sensor;show circuit ; decoder.引言心率是用来描述心动周期的专业术语，是指心脏每分钟跳动的次数，以第一声音为准。
一分钟时间内脉搏次数与心率是一致的，可以通过测量人在不同运动状态和安静状态下的脉搏，脉搏波所呈现出来的形态、强度、速率和节律等方面的综合信息，能反映出人体心血管系统中许多生理疾病的血流特征。
过去人们测量脉搏时常用的方法是使用测量脉搏的听诊器，或者使用吸附在人体上的电极等老式测量方法，这些方法操作不方便且计数也不准确。
随着电子技术飞速发展，数字化时代给人们生产生活带来了极大的方便，数字式心率测量仪的研究及其应用也不例外。
采用压电传感器检测采集人体的脉搏，检测的部位为被检测人的任意一个手指或者是耳垂。
检测的基本原理是：随着心脏的搏动，人体组织半透明度随之改变。
当血液送到人体组织时，组织的半透明度减小；当血液流回心脏，组织的半透明度增大。
这种现象在人体组织较薄的手指尖、耳垂等部位最为明显。
本心率计在设计时充分考虑到过去测量心率的弊端，介绍了该方案电路的基本设计方法以及系统的工作原理。
本设计通过压电传感器采集脉搏信息输出电压信号，经信号放大及整形电路对其进行放大整形，然后将放大整形后的脉搏信号转换脉冲信号。
通过555定时器构成的单稳态触发器和十进制可逆计数器/锁存器/译码驱动器CD40110对脉冲信号进行处理，最终在LED中直观地显示出来。
通过调试，表明本设计可以实现对心率的数字化测量，能在疾病诊疗、运动量控制等多方面提供客观依据，具有一定的实际应用价值。
本文首先描述本设计的整体思路，然后介绍各个部分设计中的细节问题，最后给出总体电路和工作原理[1]。
1.设计要求可准确测量人的心率；测量结果数字显示；适于便携使用；使用简便。
2.设计过程2.1总体方案设计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。
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。
这种设计方案的方框图如图1所示：2.2单元电路设计2.2.1传感器为了把心率信号转换成电信号，应采用压电式传感器。
它有两种基本类型：石英晶体和压电陶瓷。
前者温度稳定性和机械强度都很高，工作温度范围宽，转换精度也高。
而压电陶瓷是人工制造的压电材料，优点是压电系数大、灵敏度高、价格便宜，只是温度稳定性和强度不如石英晶体[2]。
目前应用更多的是压电陶瓷，它在性能上能满足数字式心率测量仪的要求，而且成本低是一个重要因素。
本设计采用压电陶瓷片HTD作为传感器[3]。
2.2.2信号调整电路信号调理往往是把来自传感器的模拟信号变换为用于数据采集、控制过程、执行计算显示读出和其他目的的数字信号。
传感器信号不能直接转换为数字数据，这是因为传感器输出是相当小的电压、电流或电阻变化，因此，在变换为数字数据之前必须进行调理。
调理就是放大，缓冲或定标模拟信号，使其适合于模/数转换器(ADC)的输入。
然后，ADC对模拟信号进行数字化，并把数字信号送到微控制器或其他数字器件。
本设计将信号调理与放大整形两部分放在一起，用芯片CD4011来实现。
2.2.3放大与整形电路本单元电路如图2所示，压电陶瓷片HTD 贴在人身测试部位（如脉搏）时，它便把人体脉搏信号转化为电信号，但该电信号很微弱，在此可将微弱的电信号经过与一个与非门组成的放大器进行放大，放大后的信号再由一个与非门进行整形，经过放大和整形后的电信号便于后续电路的测量[4]。
该单元电路中使用的CD4011是四-2输入与非门集成电路。
2.2.4时基信号产生电路时基电路应产生一个方波定时脉冲，用来控制计数器CD40110的计数允许INH端，以便使计数器在定时脉冲宽度所固定的时间内进行对心率电脉冲计数，固定时间为一分钟（或30秒）。
为了得到精确的定时信号（计数器的门控信号），本设计选用了555定时器加上一些电阻、电容元件构成的单稳态触发器来完成这种功能。
图3是555定时器的电路结构图，它由比较器1C 和2C 、基本RS 触发器和集电极开路的放电三极管D T 三部分组成[5]。
555定时器是模拟功能和数字逻辑功能相结合的一种双极型中规模集成器件。
外加电阻、电容可以组成性能稳定而精确的多谐振荡器、单稳电路、施密特触发器等。
它是有上下两个电压比较器、三个5k Ω电阻、一个RS 触发器、一个放电三极管T 以及功率输出级组成。
比较器1C 的反向输入端接到有三个5k Ω电阻组成的分压电阻网络的2/3cc V 处，同相输入端为阈值电压输入端。
比较器2C 的同相输入端接到分压电阻网络的1/3cc V 处，反相输入端为触发电压输入端，用来启动电路。
两个比较器的输出控制RS 触发器。
当比较器2C 端的触发输入电压小于1/3cc V 、比较器1C 端的阈值输入电压小于2/3cc V 时，2C 输出为1，1C 输出为0，即RS 触发器的S=1，R=0，故触发器置位（置1），所以放电三极管截止。
当比较器2C 端的触发输入电压大于1/3cc V 、比较器1C 端的阈值输入电压大于2/3cc V 时，则 RS 触发器的S=0，R=1，故触发器被复位（置0），放电三极管T 导通。
此外，RS 触发器还设有复位端，当复位端处于低电平时输出为低电平。
控制电压端是比较器1C 的基准电压端，通过外接元件或电压源可改变控制端的电压值，即可改变比较器1C 和2C 的参考电压[6]。
由于555定时器使用灵活、方便，所以其在波形的产生与变换、测量与控制、家用电器等许多领域中都得到了应用。
以555定时器的12v 端作为触发信号的输入端，并将由D T 和R 组成的反相器输出电压接至11v 端，同时在11v 对地接入电容C ，就构成了如图4所示的单稳态触发器。
单稳态触发器有稳态和暂稳态两个不同的工作状态。
稳态时，无触发信号：I V 1=（> cc V 即可，2c V 1=） 若通电后，0Q =→D T 导通→ →0Q =保持若通电后，1Q =→D T 截止→C 充电至00321=→=→=Q V V V c cc c →D T 导通→C 放电→ →0Q =保持触发时，I V只要I V 降至 cc V ，则 → ，电路进入暂稳态，D T 截止→C 开始充电当 充至 cc V 时，（假定此时I V 已经回到高于 ） 则 →0Q =，D T 导通，→C 开始放电至0Q =保持电路恢复到稳态，图5画出了在触发信号作用下o v 和c v 相应的波形[6]。
输出脉冲的宽度w t 等于暂稳态的持续时间，而暂稳态的持续时间取决于外接电阻R 和电容C 的大小。
由电压波形图可知，w t 等于电容电压12101c c c V V V =⎧=⎨=⎩1211c c V V =⎧⎨=⎩131210c c V V =⎧⎨=⎩1Q =c V 2313cc V 131201c c V V =⎧⎨=⎩01211c c V V =⎧⎨=⎩在充电过程中从0上升到2/3cc V 所需要的时间，因此得到通常R 的取值在几百欧姆到几兆欧姆之间，电容的取值范围为几百皮法到几百微法，w t 的范围为几微秒到几分钟[7]。
但必须注意，随着w t 的宽度增加它的精度和稳定度也将下降。
2.2.5计数/译码/锁存驱动电路CD40110/显示电路在译码/锁存电路的基础上再集成计数器电路就构成了包含计数器的译码驱动电路，如CD40110。
本心率设计电路可采用十进制可逆计数/译码/器/锁存驱动电路CD40110和小型七段LED 共阴极数码管连接作为计数、译码、显示电路[8]。
CD40110能完成十进制的加法、减法、进位、借位等计数功能，并能直接驱动小型七段LED 数码管，其引脚排列如图6所示。
CR 为清零端，R ＝1时，计数器异步清零。
