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文檔簡介
1、<p><b> 數(shù)字電子脈搏計</b></p><p><b> 一.設計任務要求</b></p><p> 設計一個電子脈搏計,要求:</p><p> 實現(xiàn)在15s內測量1min的脈搏數(shù),并且顯示其數(shù)字。正常人脈搏數(shù)60~80次/min,嬰兒為90~100次/min,老人為100~150次/min
2、。</p><p> 1.實現(xiàn)在15秒內測量1 min的脈搏數(shù);</p><p> 2.用數(shù)碼管將測得的脈搏數(shù)用數(shù)字的形式顯示;</p><p> 3.測量誤差小于4次/min。</p><p><b> 總體框圖</b></p><p><b> 圖1總體框圖</b&g
3、t;</p><p> 方案設計:此方案采用脈搏傳感器,74LS160計數(shù)器,集成運放放大電路,555構成的多諧振蕩器,異或門組成的4倍頻電路等電路。脈搏傳感器的作用是將脈搏信號轉換為響應的電脈沖信號。由一個運放器和三個電阻就組成了符合要求的放大電路。倍頻電路要對脈搏進行調頻,如將15s內傳感器所獲得的信號頻率4倍頻,即可得到對應一分鐘的脈沖數(shù),從而縮短測量時間。555定時器是為了試驗在規(guī)定時間內完成任務。本設
4、計中采用簡單的74LS160作為計數(shù)器,因為它是十進制計數(shù)器無需改裝,直接使用。因為脈搏測試器中需要上百位的數(shù)字。因此,將三片74LS160直接按并行進位方式連接即的千進制計數(shù)器。</p><p><b> 元器件清單</b></p><p> 本實驗采用數(shù)電中常見的器件,這樣我們就可以熟練地使用而且可以降低該電路的故障率。以下為本實驗所使用的器件。</p&
5、gt;<p><b> 表一 元器件清單</b></p><p> 1、異或門:當兩個輸入一致時,輸出為0,輸入相異時,輸出為1。異或門的原理圖與真值表如圖2-1所示</p><p> 圖2-1 異或門的邏輯符號與真值表</p><p> ?。玻?2輸入與門如圖2-2所示,A、B為與門的輸入端,Y為與門的輸出端。當輸入全1時
6、,輸出為1。當輸入有0時,輸出為0。與門的這一功能決定它可以作為自動控制的開關使用。當A端接信號,B端接控制端,B=1時,Y=A;B=0時,Y=0。</p><p> 圖2-2 74LS08內部框圖及管腳圖和真值表</p><p> ?。常?4LS160其結構圖如圖2-3所示,管腳圖如圖2-4所示:</p><p> ENT、ENP為芯片的使能端,當ENT、EN
7、P接高電平時芯片處于工作狀態(tài),接低電平時處于休眠狀態(tài)。我們將這兩端接高電平,使它一直工作。CLR為清零端,CLR=0,QA~QD輸出為0,CLR=1,芯片正常工作。LOAD為同步置數(shù)端,低電平有效,當LOAD為低,且有下降沿來時,A、B、C、D四個數(shù)就并行置入,從QA,、QB、QC、QD輸出。RCO為進位端。即由9變?yōu)?時,該端出現(xiàn)一個高電平。時序圖如圖1-4所示。</p><p> 圖2-3 74LS160內
8、部電路圖</p><p> 圖2-4 74ls160邏輯圖</p><p> 4.555電路的內部結構如圖2-5所示,定時器555是一種多功能集成電路,</p><p> 只要在外部接上幾個電阻和電容,就可以組成施密特觸發(fā)器、單穩(wěn)態(tài)電路和多諧</p><p><b> 振蕩器。</b></p>&l
9、t;p> 圖2-5 555定時器內部原理圖及真值表</p><p> 5. 與非門74LS04為一個反向器,其原理圖與真值表如圖2-6所示。A=0時,Y=1。A=1時,Y=0。</p><p> 圖2-6與非門邏輯圖</p><p> 除了主要元件外,我們還用到了四輸入數(shù)碼管,電阻電容等,其邏輯圖如圖2-7所示: </
10、p><p><b> 圖2-7數(shù)碼管</b></p><p> 對于數(shù)碼管,其直值表如下:</p><p> 表二:數(shù)碼管輸出與輸入的關系真值表</p><p> 各功能模塊及其原理:</p><p><b> 功能模塊</b></p><p>
11、 交流信號模塊(如圖3-1)</p><p> 圖3-1交流信號模塊</p><p> 2. 放大整形電路(如圖3-2)</p><p> 由一個運放器和三個電阻就組成了符合要求的放大電路。放大倍數(shù)可調,本次放大倍數(shù)大約為11倍,用一個與非門進行簡單的整形。經過實驗,可以放大,整形正弦電路。</p><p> 圖3-2放大整形電路&
12、lt;/p><p> 3. 倍頻電路(如圖3-3)</p><p> 倍頻電路的形式很多,如鎖相倍頻器、異或門倍頻器等,由于鎖相倍頻器電路比較復雜,成本比較高,所以這里采用了能滿足設計要求的異或門組成的4倍頻電路。利用第一個異或門的延遲時間對第二個異或門產生作用,當輸入由“0”變成“1”或由“1”變成“0”時,都會產生脈沖輸出。其中電容C是為了延時,經過測試,當C1=33uf,C2=3.8
13、uf,R4=10k,R1=10k的時候能達到四倍頻的要求。</p><p><b> 圖3-3倍頻電路</b></p><p> 4. 時間控制電路(如圖3-4)</p><p> 555定時器是為了試驗在規(guī)定時間內完成任務,控制電路工作的基準時間。如圖十基準時間產生電路。</p><p> 圖3-4時間控制電路
14、</p><p> 計數(shù)顯示電路(如圖3-5)</p><p> 將三片74LS160直接按并行進位方式連接即的千進制計數(shù)器。三塊芯片的ENP LOAD CLR都為高電平以保證電路的工作。</p><p> 圖3-5計數(shù)顯示電路</p><p> 時間顯示電路(如圖3-6)</p><p> 將兩片74LS1
15、60直接按并行進位方式連接即的百進制計數(shù)器。</p><p> 圖3-6時間顯示電路</p><p> 7、倒數(shù)計時時間顯示電路(如圖3-7)</p><p> 圖3-7倒數(shù)計時時間顯示電路</p><p> 總體電路顯示圖如圖4-1</p><p><b> 工作原理:</b><
16、/p><p> 打上電源開關,電源各部分開始工作,首先是信號發(fā)生器發(fā)生的信號,經過四倍頻電路,頻率變成原來的四倍:倍頻器的主要作用就是為了計數(shù)器能在15s內計算出1min鐘的脈搏數(shù),脈沖數(shù)進入數(shù)碼管計數(shù)器,倒計時到10,計數(shù)開始,來一個脈沖計數(shù)器就加1,15s后定時器輸出端電平翻轉,計數(shù)器停止工作,顯示出跳動脈搏的次數(shù)。</p><p> 圖4-1 總體電路圖</p><
17、;p><b> 六 總結</b></p><p> 書上得來終覺淺,絕知此事要躬行。通過本次課程設計,學生們真正使課堂學習與動手實踐結合起來,提高了同學們的自學能力、動手能力和分析問題的能力。讓我們更深刻的理解各個器件的功能及其應用。</p><p> 在大量的實驗中,我總結出一種簡單易行的設計方法,可以直接跳過列真值表、狀態(tài)轉換圖以及邏輯公式。不僅可以節(jié)
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