課程設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告-數(shù)字脈搏計(jì)

1、<p>　　傳感器原理課程設(shè)計(jì)報(bào)告</p><p>　　設(shè)計(jì)課題： 數(shù)字脈搏計(jì) </p><p>　　專業(yè)班級(jí)： 08級(jí)測(cè)控技術(shù)與儀器 </p><p>　　學(xué)生姓名： </p><p>　　學(xué)生學(xué)

2、號(hào)： </p><p>　　指導(dǎo)教師： </p><p>　　成 績(jī)： </p><p>　　二○一一年十一月二十九日</p><p><b>　　數(shù)字脈搏計(jì)</b></

3、p><p><b>　　一、設(shè)計(jì)目的</b></p><p>　　數(shù)字脈搏計(jì)能將脈搏跳動(dòng)進(jìn)行計(jì)數(shù)和顯示</p><p>　　數(shù)字脈搏計(jì)能測(cè)定每分鐘脈搏跳動(dòng)的次數(shù)</p><p>　　增強(qiáng)對(duì)傳感器應(yīng)用的認(rèn)識(shí)和了解</p><p>　　增強(qiáng)動(dòng)手能力和自主解決問(wèn)題的能力以及團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)</p>

4、<p><b>　　二、設(shè)計(jì)要求</b></p><p>　　關(guān)于LED指示燈，接通電源過(guò)1min后LED燈熄滅時(shí)，則數(shù)字脈搏計(jì)方可使用</p><p>　　關(guān)于訊響器B2，將傳感器至于手腕上脈搏跳動(dòng)最明顯的位置，可以聽(tīng)到訊響器跟隨脈搏跳動(dòng)而間歇發(fā)聲</p><p>　　關(guān)于計(jì)數(shù)及顯示，當(dāng)訊響器跟隨脈搏的跳動(dòng)而發(fā)出間歇的聲音時(shí)，計(jì)數(shù)

5、顯示保持不變。當(dāng)按下定時(shí)按鈕開(kāi)關(guān)SB時(shí)，定時(shí)指示燈LED自動(dòng)點(diǎn)亮，計(jì)數(shù)器立即從零開(kāi)始對(duì)脈搏次數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)和顯示，經(jīng)過(guò)1min后將自動(dòng)停止并保持最后的計(jì)數(shù)顯示，也就是每分鐘的脈搏次數(shù)</p><p><b>　　三、方案設(shè)計(jì)與論證</b></p><p>　　由于設(shè)計(jì)方案已在此前提出，故不予討論，直接采用所提出方案進(jìn)行設(shè)計(jì)及制作。</p><p>

6、　　四、設(shè)計(jì)原理及電路圖</p><p>　　數(shù)字脈搏計(jì)電路由傳感器、信號(hào)放大器、驅(qū)動(dòng)器、發(fā)聲元件、單穩(wěn)態(tài)整形、定時(shí)控制電路、計(jì)數(shù)及顯示電路、穩(wěn)壓電源等部分組成。其電路框圖如下：</p><p>　　信號(hào)放大、整形及發(fā)聲電路。這部分電路由集成六反相器IC1（CD4069型）中的一個(gè)反相器G1、外接電阻R1、電容C1構(gòu)成帶有負(fù)反饋?zhàn)饔玫母咴鲆骐妷悍糯笃鳎瑢⒚}搏壓力信號(hào)經(jīng)傳感器B1轉(zhuǎn)換成的微弱

7、電壓信號(hào)進(jìn)行放大，并經(jīng)耦合電容C2將此電壓信號(hào)送到反相器G2的輸入端（3腳），經(jīng)G2整形、放大后，直接送至反相器G3的輸入端（5腳）。G3作為驅(qū)動(dòng)器，將輸入信號(hào)反相后以高電平輸出（6腳）推動(dòng)訊響器B2發(fā)聲。由于R2、R3組成的分壓器G2的輸入端（3腳）靜態(tài)電壓低于G2的輸入閥值電壓，故當(dāng)無(wú)信號(hào)時(shí)G2的輸出端（4腳）為高電平，從而使G3輸出為低電平，B2不發(fā)聲。R4起降壓作用，其目的是當(dāng)G3輸出為低電平時(shí)保證B2無(wú)聲，G3輸出為高電平時(shí)的

8、負(fù)載較輕。電容C3是為B2正常工作提供必需的交流電路。為了使反相器G2輸出的脈沖信號(hào)符合正確計(jì)數(shù)的要求，由IC2、R6、C5、C6組成單穩(wěn)態(tài)電路，對(duì)G2輸出信號(hào)進(jìn)行整形，然后至計(jì)數(shù)器的輸入端CP。以下是信號(hào)放大、整形及發(fā)聲電路的電路圖：</p><p>　　計(jì)數(shù)及顯示電路。以下為計(jì)數(shù)及顯示電路的電路圖：</p><p>　　十進(jìn)制計(jì)數(shù)器BI端（3腳）為消隱輸入端，此端輸入為低電平時(shí)輸出端Y

9、a～Yg均為低電平，而在本電路中不需要消隱功能，故將BI端接高電平。CO端（5腳）是進(jìn)位輸出端，CP端（1腳）是計(jì)數(shù)信號(hào)輸入端（也稱時(shí)鐘端）。連接方法是：進(jìn)位輸出端接至下一級(jí)的計(jì)數(shù)輸入端。INH端（2腳）是計(jì)數(shù)禁止端，此端輸入為高點(diǎn)平時(shí)計(jì)數(shù)被禁止，計(jì)數(shù)器的輸出狀態(tài)保持不變，從而計(jì)數(shù)顯示保持不變；INH為低電平時(shí)則計(jì)數(shù)允許。因此，在一定時(shí)間間隔內(nèi)的計(jì)數(shù)可以通過(guò)INH輸入端進(jìn)行控制。CR端（15腳）是清除輸入端即復(fù)位端，此端輸入為高電平時(shí)將

10、清除計(jì)數(shù)。</p><p>　　定時(shí)控制電路。帶有復(fù)位信號(hào)和LED指示的定時(shí)控制電路圖，如下所示：</p><p>　　由IC3(KIA555)集成定時(shí)器、外接電阻R7、電容C7及C8組成了單穩(wěn)態(tài)定時(shí)電路。接在IC3輸出端的R9、LED作為定時(shí)工作指示電路。。電阻R8、常開(kāi)型按鈕開(kāi)關(guān)SB及反相器G4組成定時(shí)開(kāi)始和復(fù)位信號(hào)產(chǎn)生電路。因IC3為定時(shí)狀態(tài)時(shí)輸出端（3腳）處于高電平，所以經(jīng)反相器G

11、5反相后輸出（10腳）為低電平，滿足計(jì)數(shù)器（CD4026）INH端允許計(jì)數(shù)（低電平）的輸入要求。</p><p>　　電源電路。此部分電路在本次試驗(yàn)中用已有電源，故不做另外設(shè)計(jì)。所需要的電源變壓器T將220V交流電壓降為6V。該電源電路的輸入電壓變化±10%時(shí)仍能確保輸出電壓的穩(wěn)定。</p><p><b>　　五、元件清單</b></p>&

12、lt;p><b>　　六、硬件制作與調(diào)試</b></p><p>　　制作。焊接電路前除必須檢測(cè)元件的好壞外，還要再實(shí)驗(yàn)板上按單元電路逐個(gè)接線試驗(yàn)，然后整體連線。</p><p>　　單元電路測(cè)試。用萬(wàn)用表測(cè)直流穩(wěn)壓電源的橋式整流后濾波輸出電壓近似等于7V。信號(hào)放大、整形及發(fā)聲電路接通電源后，用手指碰壓傳感器B1，訊響器B2就會(huì)隨之發(fā)聲。計(jì)數(shù)和顯示電路接通電源后

13、將其CR端接至電源正端時(shí)，數(shù)碼管顯示應(yīng)為00；將CR端、INH端均接地，用手指觸碰CP端時(shí)，數(shù)碼顯示會(huì)發(fā)生一次或多次的跳數(shù)。如果將CR端接地、INH端接電源正端，數(shù)碼顯示將保持不變，與計(jì)數(shù)CP端是否有信號(hào)輸入無(wú)關(guān)。定時(shí)控制電路接通電源后定時(shí)就開(kāi)始，發(fā)光二極管LED點(diǎn)亮，用萬(wàn)用表直流電壓檔測(cè)量G5的輸出，應(yīng)為低電平，經(jīng)過(guò)約60s后，LED燈自動(dòng)熄滅，G5輸出為高電平，說(shuō)明電路工作正常。</p><p>　　定時(shí)校準(zhǔn)

14、。對(duì)照計(jì)時(shí)器進(jìn)行校準(zhǔn)調(diào)節(jié)，即固定C7不變，用可變電阻取代R7，校準(zhǔn)后測(cè)出其阻值，然后用固定電阻代替可變電阻即可。</p><p>　　應(yīng)用。接通電源過(guò)1min后（LED熄滅）即可使用。將傳感器置于脈搏跳動(dòng)明顯位置，按下定時(shí)按鈕開(kāi)關(guān)SB，經(jīng)過(guò)1min后將自動(dòng)停止計(jì)數(shù)并保持最后的計(jì)數(shù)顯示，也就是每分鐘的脈搏次數(shù)。以下是本次實(shí)驗(yàn)成品的選圖，下圖圖一為計(jì)數(shù)和顯示電路模塊，圖二為本次實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)數(shù)字脈搏計(jì)圖：</p>

15、;<p><b>　　圖一</b></p><p><b>　　圖二</b></p><p><b>　　七、設(shè)計(jì)總結(jié)</b></p><p>　　對(duì)傳感器有了一定的認(rèn)識(shí)和了解</p><p>　　增強(qiáng)了動(dòng)手能力并初步的學(xué)會(huì)如何焊接電路板</p>&

16、lt;p>　　對(duì)一些其他的電子元器件有了一定的了解</p><p>　　小組分工合作，其中小組中共6個(gè)人，共3個(gè)模塊，每?jī)蓚€(gè)人負(fù)責(zé)1個(gè)模塊的線路設(shè)計(jì)及電路焊接，最后一起將3個(gè)模塊整合成為一個(gè)整體，這樣做的目的不僅僅是鍛煉小組分工合作能力，更是便于后期如果出現(xiàn)問(wèn)題的話，可以分模塊檢查，逐一排除故障。</p><p>　　由于本次使用的壓電傳感器靈敏度過(guò)高，故出現(xiàn)的效果是，不用放到脈搏上

17、，而是手一碰就響。此處有待于后期的改進(jìn)和研討。除此之外，其余部分的功能均可實(shí)現(xiàn)。</p><p>　　八、參考文獻(xiàn)（以下順序按使用頻率由高至低）</p><p>　　傳感器應(yīng)用制作入門 吳桂秀 編著 浙江科學(xué)技術(shù)出版社 2004.5</p><p>　　百度、谷歌等各大搜索引擎 </p><p>　　數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ) 閻石編著 高等教