課程設計實驗報告-數字脈搏計

1、<p>　　傳感器原理課程設計報告</p><p>　　設計課題： 數字脈搏計 </p><p>　　專業班級： 08級測控技術與儀器 </p><p>　　學生姓名： </p><p>　　學生學

2、號： </p><p>　　指導教師： </p><p>　　成 績： </p><p>　　二○一一年十一月二十九日</p><p><b>　　數字脈搏計</b></

3、p><p><b>　　一、設計目的</b></p><p>　　數字脈搏計能將脈搏跳動進行計數和顯示</p><p>　　數字脈搏計能測定每分鐘脈搏跳動的次數</p><p>　　增強對傳感器應用的認識和了解</p><p>　　增強動手能力和自主解決問題的能力以及團隊合作意識</p>

4、<p><b>　　二、設計要求</b></p><p>　　關于LED指示燈，接通電源過1min后LED燈熄滅時，則數字脈搏計方可使用</p><p>　　關于訊響器B2，將傳感器至于手腕上脈搏跳動最明顯的位置，可以聽到訊響器跟隨脈搏跳動而間歇發聲</p><p>　　關于計數及顯示，當訊響器跟隨脈搏的跳動而發出間歇的聲音時，計數

5、顯示保持不變。當按下定時按鈕開關SB時，定時指示燈LED自動點亮，計數器立即從零開始對脈搏次數進行計數和顯示，經過1min后將自動停止并保持最后的計數顯示，也就是每分鐘的脈搏次數</p><p><b>　　三、方案設計與論證</b></p><p>　　由于設計方案已在此前提出，故不予討論，直接采用所提出方案進行設計及制作。</p><p>

6、　　四、設計原理及電路圖</p><p>　　數字脈搏計電路由傳感器、信號放大器、驅動器、發聲元件、單穩態整形、定時控制電路、計數及顯示電路、穩壓電源等部分組成。其電路框圖如下：</p><p>　　信號放大、整形及發聲電路。這部分電路由集成六反相器IC1（CD4069型）中的一個反相器G1、外接電阻R1、電容C1構成帶有負反饋作用的高增益電壓放大器，將脈搏壓力信號經傳感器B1轉換成的微弱

7、電壓信號進行放大，并經耦合電容C2將此電壓信號送到反相器G2的輸入端（3腳），經G2整形、放大后，直接送至反相器G3的輸入端（5腳）。G3作為驅動器，將輸入信號反相后以高電平輸出（6腳）推動訊響器B2發聲。由于R2、R3組成的分壓器G2的輸入端（3腳）靜態電壓低于G2的輸入閥值電壓，故當無信號時G2的輸出端（4腳）為高電平，從而使G3輸出為低電平，B2不發聲。R4起降壓作用，其目的是當G3輸出為低電平時保證B2無聲，G3輸出為高電平時的

8、負載較輕。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輸出的脈沖信號符合正確計數的要求，由IC2、R6、C5、C6組成單穩態電路，對G2輸出信號進行整形，然后至計數器的輸入端CP。以下是信號放大、整形及發聲電路的電路圖：</p><p>　　計數及顯示電路。以下為計數及顯示電路的電路圖：</p><p>　　十進制計數器BI端（3腳）為消隱輸入端，此端輸入為低電平時輸出端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）是進位輸出端，CP端（1腳）是計數信號輸入端（也稱時鐘端）。連接方法是：進位輸出端接至下一級的計數輸入端。INH端（2腳）是計數禁止端，此端輸入為高點平時計數被禁止，計數器的輸出狀態保持不變，從而計數顯示保持不變；INH為低電平時則計數允許。因此，在一定時間間隔內的計數可以通過INH輸入端進行控制。CR端（15腳）是清除輸入端即復位端，此端輸入為高電平時將

10、清除計數。</p><p>　　定時控制電路。帶有復位信號和LED指示的定時控制電路圖，如下所示：</p><p>　　由IC3(KIA555)集成定時器、外接電阻R7、電容C7及C8組成了單穩態定時電路。接在IC3輸出端的R9、LED作為定時工作指示電路。。電阻R8、常開型按鈕開關SB及反相器G4組成定時開始和復位信號產生電路。因IC3為定時狀態時輸出端（3腳）處于高電平，所以經反相器G

11、5反相后輸出（10腳）為低電平，滿足計數器（CD4026）INH端允許計數（低電平）的輸入要求。</p><p>　　電源電路。此部分電路在本次試驗中用已有電源，故不做另外設計。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%時仍能確保輸出電壓的穩定。</p><p><b>　　五、元件清單</b></p>&

12、lt;p><b>　　六、硬件制作與調試</b></p><p>　　制作。焊接電路前除必須檢測元件的好壞外，還要再實驗板上按單元電路逐個接線試驗，然后整體連線。</p><p>　　單元電路測試。用萬用表測直流穩壓電源的橋式整流后濾波輸出電壓近似等于7V。信號放大、整形及發聲電路接通電源后，用手指碰壓傳感器B1，訊響器B2就會隨之發聲。計數和顯示電路接通電源后

13、將其CR端接至電源正端時，數碼管顯示應為00；將CR端、INH端均接地，用手指觸碰CP端時，數碼顯示會發生一次或多次的跳數。如果將CR端接地、INH端接電源正端，數碼顯示將保持不變，與計數CP端是否有信號輸入無關。定時控制電路接通電源后定時就開始，發光二極管LED點亮，用萬用表直流電壓檔測量G5的輸出，應為低電平，經過約60s后，LED燈自動熄滅，G5輸出為高電平，說明電路工作正常。</p><p>　　定時校準

14、。對照計時器進行校準調節，即固定C7不變，用可變電阻取代R7，校準后測出其阻值，然后用固定電阻代替可變電阻即可。</p><p>　　應用。接通電源過1min后（LED熄滅）即可使用。將傳感器置于脈搏跳動明顯位置，按下定時按鈕開關SB，經過1min后將自動停止計數并保持最后的計數顯示，也就是每分鐘的脈搏次數。以下是本次實驗成品的選圖，下圖圖一為計數和顯示電路模塊，圖二為本次實驗目標數字脈搏計圖：</p>

15、;<p><b>　　圖一</b></p><p><b>　　圖二</b></p><p><b>　　七、設計總結</b></p><p>　　對傳感器有了一定的認識和了解</p><p>　　增強了動手能力并初步的學會如何焊接電路板</p>&

16、lt;p>　　對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個人，共3個模塊，每兩個人負責1個模塊的線路設計及電路焊接，最后一起將3個模塊整合成為一個整體，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問題的話，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高，故出現的效果是，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和研討。除此之外，其余部分的功能均可實現。</p><p>　　八、參考文獻（以下順序按使用頻率由高至低）</p><p>　　傳感器應用制作入門 吳桂秀 編著 浙江科學技術出版社 2004.5</p><p>　　百度、谷歌等各大搜索引擎 </p><p>　　數字電子技術基礎 閻石編著 高等教