数显式脉搏测试仪的设计
脉搏测试仪的设计制作与测试
脉搏测试仪的设计制作与测试（朱开明.电子技术实训指导.清华大学出版社.2005.11 p169～171）1．设计要求检测人体脉搏，并用数字显示。
可用于医用或运动中检查每分钟脉搏跳动次数。
2．设计分析①脉搏探测器，将脉搏跳动信号转换为电信号。
②对检测的脉搏跳动信号进行放大和整形。
③对脉搏信号进行计数和显示。
框图如图1所示。
图1 脉搏测试仪框图3．电路设计①为了使用方便，选用压电陶瓷片作脉搏探测器。
压电陶瓷也是一种人工合成的压电材料。
当受到外界压力时，两面会产生电荷，电荷量与压力成正比，这种现象称为压电效应。
选用直径约为20～30mm的圆片形压电陶瓷片，如HTD-27。
②脉冲整形放大电路，主要是用来放大由压电片转换而来的电信号，并将其整形为脉冲信号。
电路直接用CC4011实现。
③为使设计电路简单，这里选用CC4553作计数器，外形和引脚如图2所示。
CC4553是三位BCD码计数器，Q3、Q2、Q1、Q0为BCD码输出端，在内部分时电路控制下，三位BCD码分时从Q3、Q2、Q1、Q0端输出。
当百位BCD码输出时，＝0；当十位BCD码输出时，=0；个位输出时，=0。
所以常用、、作显示器控制端，分别实现三位数字显示。
DIS端为门脉冲控制端，这里用60s延时门脉冲输人，检测一分钟的心跳次数。
MR为清零端，MR＝1时清零。
图2 CC4553引脚图选用CC4511作译码显示CC4511集七段锁存／译码／驱动为一体。
配合CC4553使整个电路所用元件少。
60s门脉冲电路可用前面介绍过的秒脉冲发生器，计数60s得到门脉冲。
这里为使电路简单，将振荡频率降低，振荡器振荡周期约为T＝60/ (2.2RC213）=0.00333s。
f≈1/T=300Hz，C选0. 33μF，R约为l0kΩ，由CC4060计数分频电路直接得到计数60s关闭脉冲。
为使、、的输出驱动显示器，用三个输出信号推动晶体管，再驱动数码显示器。
晶体管可选用能驱数码管七段发光电流即可，这里选用9015，I CM＝100mA，P CM＝450mW。
数显式脉搏计数器.
课程设计数显式脉搏测试仪设计班级学号学生姓名指导教师课程设计任务书课程名称数字逻辑课程设计课程设计题目数显式脉搏测试仪设计课程设计的内容及要求：一、设计说明与技术指标设计一个数显式脉搏测试电路，技术指标如下：①测试时间为1分钟。
②实时显示脉搏数，1分钟时停止，并提醒。
③利用脉冲或者正弦波模拟脉搏传感器输出。
④要求用数码管显示时间。
二、设计要求1．在选择器件时，应考虑成本。
2．根据技术指标，通过分析计算确定电路和元器件参数。
3．画出电路原理图（元器件标准化，电路图规范化）。
三、实验要求1．根据技术指标制定实验方案；验证所设计的电路，用multisim软件仿真。
2．进行实验数据处理和分析。
四、推荐参考资料1. 彭介华.电子技术课程设计指导[M].北京：高等教育出版社2. 孙梅生，李美莺，徐振英. 电子技术基础课程设计[M]. 北京：高等教育出版社3. 梁宗善. 电子技术基础课程设计[M]. 武汉：华中理工大学出版社4. 童诗白，华成英主编．模拟电子技术基础．[M]北京：高等教育出版社，2006年五、按照要求撰写课程设计报告成绩评定表：指导教师签字：年月日一、概述随着人们生活水平的提高，心脏疾病的发病率呈上升趋势，已成为威胁人类身体健康的杀手之一，因为心脏病的发作具有突发性和随机性，所以为患者进行实时的测量监控已成为必然的趋势。
随着电子科技的不断发展，生命科学和信息科学的结合越来越紧密，许多研究人员都投身于人类的健康事业中。
心率：用来描述心动周期的专业术语，是指心脏每分钟跳动次数，已第一声为准，心电信号是一种非常弱且频率较低的一种信号，一般幅值在0.05 到 5 毫伏之间，频率在0.05 到100HZ 之间，脉搏波：人体心室周期的收缩和舒张，导致主动脉的收缩和舒张，是血流压力---波的形式从主动脉根部开始沿着动脉系统传播，这种波称为脉搏波。
脉搏波所呈现的形态强度，速率和节律等方面的综合信息，反应出许多生理的血流特征，而心率的测量是一种评价人生理状况很好的方法。
ARM数字式人体脉搏仪设计方案
封面作者：PanHongliang仅供个人学习嵌入式系统设计题目：基于ARM的数字式人体脉搏仪的设计专业：电气工程及其自动化学号：K030941441姓名：张雄2011年11月14日-数字式人体脉搏器测量系统总体方案设计1.1系统硬件电路设计方案数字式人体脉搏器是通过脉搏传感器采集脉搏信息输出电压信号,经信号放大电路对英进行放大。
然后，将放大后的脉搏信号通过A/D转换模块转换为单片机易于处理的脉冲信号。
通过对单片机进行编程来实现对脉搏波动频率的测量和计算，最终在显示电路中直观的显示出来。
硬件原理框图如图1.1所示：图1. 1数字式人体脉搏仪测疑系统駛件原理框图由图可知，本系统硬件部分主要由以下部分构成：脉搏传感器部分、信号放大电路部分、A/D 转换电路部分、单片机处理电路部分及显示电路部分。
其中各部分实现功能如下：（1）脉搏传感器部分。
选用合适的脉搏传感器，将脉搏信号转换成电信号输出。
脉搏传感器的精度、灵敏度、抗干扰能力及安装方式决定了脉搏测量精度，因此其选型对整个设计具有决圧性的作用。
（2）信号放大电路部分。
脉搏传感器出来的电压信号较弱，一般在亳伏级，需要进行放大。
所以，设计信号放大电路，将脉搏传感器出来的信号进行放大，使之成为一个幅值适当的信号，便于后续电路的处理。
（3）A/D转换电路部分。
单片机是数字信号处理工具，输入单片机的信号必须是离散的数字信号或者是脉冲信号，经A/D转化，便于单片机处理。
（4）单片机处理电路部分。
本设计作为一个简单脉搏测量仪，最后需给出脉搏波动频率，以单片机作为信息处理中心，通过对单片机进行编程，完成信号输入检测、信息分析处理及信息显示。
（5）显示电路部分。
单片机处理得到的脉搏波动频率信息，最后在显示电路中直观地显示出来。
所以，需要选用合适的显示设备及显示电路，来实现对脉搏波动频率信息的显示。
1. 1. 1脉搏传感器的选择传感器又称为换能器、变换器等。
脉搏传感器是脉搏检测系统中重要的组成部分，其基本功能是将切脉压力和挠动脉搏动压力这样一些物理量（非电量）转换成为便于测量的电量。
数显脉搏测试仪课程设计报告样本
电子电路课程设计报告院、系：信息工程系专业：电子信息工程学号：姓名：同组人：指引教师：二0一一年一月七日目录一、课程设计实验目………………………………………………3二、课程实验设计方案…………………………………………………3三、设计规定及技术指标 (3)四、课程设计实验器材 (3)五、课程设计实验原理 (4)（1）集成运放放大电路 (4)（2）555定期器原理及应用简介 (4)（3）计数器 (6)（4）译码器 (7)（5）七段数码管 (9)（6）压电陶瓷片 (10)六、仿真调试与分析 (11)七、元件安装与焊接 (11)八、课程设计实验心得 (12)电子电路课程设计报告脉搏测试仪是用来测量一种人心脏跳动次数电子仪器，也是心电图重要构成某些。
它是用来测量频率较低小信号（传感器输出电压普通为几种毫伏）。
咱们组选取本课题设计项目，重要是感觉做一种难度相对比较高课题既能锻炼自己设计和动手能力，并且成品又具备现实运用价值，一举两得。
一、课程设计实验目：1．通过对电子技术综合运用，使学到理论知识互相融泄贯通，在结识上产生一种奔腾。
2．初步掌握普通电子电路设计办法，使学生得到某些工程设计初步训练，并为后来毕业设计奠定良好基本。
3．培养同窗自学能力，独立分析问题、解决问题能力。
对设计中遇到问题，通过独立思考、查找工具书、参照文献、谋求对的答案；对实验中遇到某些问题，能通过观测、分析、判断、改正、再实验、再分析等基本办法去解决。
4．通过课程设计这一教学环节，树立严肃认真，文明仔细，实事求是科学作用，树立生产观点，经济观点和全局观点。
为更好运用所学知识，加深对电子电路掌握，达到创新目。
通过实践制作一种数字频率计，学会合理运用集成电子器件制作电路二、课程实验设计方案：把转换为电信号脉搏信号，在单位时间内进行记数，并用数字显示其记数值，从而直接得到每分钟脉搏数。
三、设计规定及技术指标它基本功能是：用传感器将脉搏跳动转换为电信号，并加以放大，整形和滤波。
数显脉搏测试仪课程设计
数显脉搏测试仪课程设计(总34页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--目录摘要 (3)第一章绪论 (4)心率测试的意义 (4)心率测试仪的组成框图 (4)心率测试的基本过程 (5)第二章基础知识介绍 (6)PVdF传感器 (6)敏感部分 (6)电荷放大器 (7)555定时器 (7)555定时器的基本功能 (7)555组成的基本电路及应用 (9)十进制加法计数器74160 (10)锁存器74LS373 (1)显示译码器74LS48 (11)译码驱动器 (11)发光二极管显示器 (13)数值比较器74LS85 (13)74LS85的逻辑功能图和引脚图 (13)74LS85实现的逻辑功能 (14)第三章电路设计 (15)传感器模块 (15)传感器的选择 (15)放大模块............................................................... .15放大电路 (15)整形模块...............................................................16电路图 (16)电压比较器 (17)单稳态触发器 (17)计数模块............................................................... .17计数电路 (17)设计说明 (17)块 (17)电路设计 (17)计算说明 (17)译码显示模块 (18)设计电路图 (18)数值比较模块 (1)设计电路图 (19)比较原理说明 (19)报警模块...............................................................20报警电路........................................................20.工作原理 (20)第四章电路综合 (21)整体电路介绍 (21)整个电路工作过程 (21)第五章总结.............................................................. ..22献.................................................................. .. (23)附图.................................................................. . (24)毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。
数显式脉搏测试仪
*＊＊＊大学电子课程设计———数显式脉搏测试仪学院：专业、班级:姓名：学号:指导老师：2014年1２月电子实习目录一实习设计目得、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、3二设计引言以及设计概述…………………………………………………………３1引言2概述3目得4意义５要求6内容7要解决得主要问题三设计方案得论证（理论依据与多种方案得分析比较) (4)四设计画出总得原理框图,简述工作原理 (7)五设计各单元模块，阐述工作原理 (8)（参数计算选择、元件功能、芯片引脚功能、线路连接、工作原理、验证过程)1 传感器…………………………………………………………………………８２放大与整形……………………………………………………………………９3 倍频电路………………………………………………………………………１4 定时电路 (1)０5 计数译码显示…………………………………………………………………１2六调试各单元模块（调试原理与调试方法) (15)1放大电路测试 (1)５2倍频电路测试 (16)3、定时电路测试…………………………………………………………………１74、电路整体性能测试 (18)七绘制总原理图，详细阐述工作原理 (18)八心得体会…………………………………………………………………………２2九参考文献 (22)一、实习设计目得实习就是对学生运用所学专业理论知识与实践操作技能得一次检验,使学生得到一次全面、系统得实践训练,以巩固所学得理论知识,加强实际操作、独立工作与解决实际问题得能力.同时,培养严谨求实、团结协作、吃苦耐劳、遵守纪律得良好作风，通过设计实习可达到以下目得:（１)加深对所学理论知识得理解，更熟练掌握基本理论,且将理论与实际相结合。
数字脉搏测试仪课程设计
数字脉搏测试仪课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解数字脉搏测试仪的工作原理，掌握其操作方法和使用步骤。
2. 学生能够描述脉搏的基本概念，了解正常脉搏的数值范围。
3. 学生掌握通过数字脉搏测试仪进行简单健康监测的数据分析方法。
技能目标：1. 学生能够正确使用数字脉搏测试仪进行脉搏测量，并准确记录数据。
2. 学生通过实践操作，培养动手能力，提高观察、分析、解决问题的能力。
3. 学生通过小组合作，提高沟通协调能力和团队合作精神。
情感态度价值观目标：1. 学生培养对科学探究的兴趣，增强学习生物、物理等学科的热情。
2. 学生关注自身健康，养成良好的生活习惯，提高健康意识。
3. 学生在小组合作中，学会尊重他人，培养关爱他人的情感。
课程性质：本课程为跨学科综合实践课程，结合生物、物理等学科知识，以数字脉搏测试仪为载体，开展实践活动。
学生特点：学生为八年级学生，具备一定的科学知识基础，好奇心强，喜欢动手实践，但需引导培养团队合作意识。
教学要求：注重理论与实践相结合，关注学生个体差异，激发学生学习兴趣，培养动手能力和解决问题的能力。
通过课程目标分解，使学生在实践中达成具体学习成果，为后续教学设计和评估提供依据。
二、教学内容1. 理论知识：- 脉搏的基本概念与测量方法；- 数字脉搏测试仪的原理与结构；- 正常脉搏数值范围与健康分析。
教学大纲：对应教材《生物》第八章《人体生理》第二节“心血管系统的组成与功能”，《物理》第十二章“电子技术基础”相关内容。
2. 实践操作：- 数字脉搏测试仪的使用方法与操作步骤；- 实际操作中如何正确测量脉搏；- 数据记录与分析方法。
教学大纲：实践操作部分与教材《生物》实践活动“探索人体生理奥秘”相关内容相结合。
3. 应用拓展：- 脉搏监测在生活中的应用；- 健康生活与疾病预防；- 小组合作探讨数字脉搏测试仪的改进与创新。
教学大纲：结合教材《综合实践活动》中关于科技创新与应用的相关内容。
数显式脉搏计的设计
数显式脉搏计的设计摘要：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。
根据人体脉搏信号特征，本文设计了一种脉搏波动频率测量系统。
本系统通过脉搏传感器采集脉搏信息输出电压信号，经信号放大电路对其进行放大。
然后，将放大后的脉搏信号通过电压基准变化电路和过零比较器转换为单片机易于处理的脉冲信号。
通过单片机编程对脉冲信号进行处理，实现对脉搏波动频率的测量和计算，最终在LED中直观地显示出来。
通过调试，表明本系统可以实现对脉搏波动频率的测量，为医生的诊断提供客观依据，具有一定的临床应用价值。
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，最后提出一些完善本设计的改进意见。
关键词: 人体脉搏信号，单片机，频率测量第1章绪论1.1 中医脉象研究的意义脉诊在中医“望、闻、问、切”四诊中占很重要的地位，原因有以下几点：首先，脉诊可以辨别病情。
通过不断总结，归纳出各种脉象。
这种辨脉纲领，便于与临床辨别症状结合起来，使医生能正确地掌握病情。
其次，脉诊可以阐述病机。
病机是指疾病发生发展的原理，说明疾病过程中的阴阳、表里、寒热、虚实属性及其相互关系。
由于脉象随着病机的变化而变化，而且常出现在其他症状之前。
所以，脉诊是辨析病情、推测病机的一个重要内容。
及时观察脉象的动态，就可以掌握疾病的特性及其变化的规律。
最后，脉诊可以指导治疗。
脉诊对明辨病机，确定治疗的方法、选方用药有着举足轻重的作用。
可以防止误诊或误治，避免医疗事故的发生。
通过诊脉判断病情的轻重，观察疗效的好坏，及时接受脉象反馈的信息，随时修正原有的诊疗方案，采取有力的治疗措施，使疾病早日康复[1]。
从近代医学的角度来看，人体循环系统承担着协调全身各组织的能量代谢，输送氧气、营养物质，运走代谢废物等重要的工作，还承担运送抗体、激素等物质以协调整体的动态平衡。
从整体的角度对疾病进行综合分析，显然循环系统的信息将占很重要的比重；从整个循环系统来看桡动脉介于大动脉与小动脉之间，由于心脏的舒缩、内脏血容量的变化、血管端点阻抗、管道内脉波的反射、血液的粘滞性、血管壁的粘弹性等因素使脉象携带着有关心脏运动、内脏循环、外周循环等丰富的心血管系统及整体的动态信息。
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内容摘要
脉搏是常见的生理现象，是心脏和血管状态等重要生理信息的外在反映；因此，脉搏测量不仅为血压测量、血流测量及其他生理检测提供了生理参考信息，而且脉搏波本身也能给出许多有诊断价值的信息。
因此研究数显式脉搏测试仪有着非常重要的意义。
本课题要求设计的数显式脉搏测试仪，使脉搏跳动次数以十进制的数在数码管上显示出来。
相对比较直观、方便。
数显式脉搏测试仪主要由传感器、放大与整形电路、控制电路、计数器、译码器和显示管构成。
数显式脉搏测试仪能够测量人在一分钟的脉搏数，并以数字形式显示，测量的脉搏数范围40-200次/m in，适用于各个年龄及性别的人。
一、概述
（1）传感器：将脉搏转换成相应的电脉冲信号；
（2）放大电路：对微小电脉冲信号进行放大；
（3）555单稳态电路：产生固定时间（1分钟或半分钟）的控制信号，作为计数器的门控，使计数器只有在此期间内才进行计数；
（4）555施密特：使电脉冲信号变为规则的方波信号；
（5）计数、译码、显示电路：在门控信号作用期间，对电脉冲信号进行计数，由译码器译码，再由数码管显示计数值。
二、方案设计与论证
数显式脉搏测试仪的功能是用十进制来显示人体在1min时间内的脉搏的跳动次数。
所以，其设计部分可分为两部分：一部分为传感器将脉搏的跳动转换为电压信号，并加以放大，滤波和整形转化为数字信号；另一部分是在短时间内（30s 和60s）测出每分钟的脉搏次数，并加以数字显示。
满足上述设计思路的具体方案有以下两种：
方案一
测量脉搏跳动次数所需时间，然后换算为分钟的脉搏次数。
方案二在单位时间内对脉搏跳动次数进行计数，并数字显示器数值，从而得到每分钟的脉搏次数。
这两种方案比起来，第一种方法的测量误差比较小，但实际起来电路要复杂些。
第二种方案比较直观，所需的电路结构更简单些。
更简单些；为了使脉搏计轻巧而便宜，通常采用第一种方案。
本文进行的设计就基于这一方案。
单元电路设计与分析
1、传感器
为了把脉搏转换成电信号，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。
目前应用更多的是压电陶瓷。
它在性能上能满足脉搏计的要求，而且成本低是一个重要因素。
2、放大
此电路主要由同相比例放大电路组成。
其中放大倍数A v=1+R3/Rv2。
3、滤波
此电路利用二阶有源低通滤波器进行滤波.
4、555施密特整形电路
经过放大滤波后的脉搏信号仍是不规则的脉搏信号，且有低频干扰，不满足计数器的要求，必须采用整形电路。
5、单稳态定时电路
具体电路见下图：
图中的开关为人工启动定时电路开关，定时时间满足：T w=1.1R8*C4
555定时器单稳态电路具体工作原理：
在没有加入触发脉冲前，555单稳态电路处于稳态，当输入端的触发脉冲下降沿到达后，电容C4迅速放电，电路进入暂稳态，输出端为高电平，u
=1。
而后电源电压V C C通过电阻R开始向电容C充电，当充电至u
C
=2/3V
C C
时，电路又返回到稳态，输出端重新回到低电平，u
=0,这个状态一直维持到下一个触发脉冲下降沿到达时为止。
暂稳态持续时间（输出脉冲宽度t
W
）只取决于外接电阻R 和电容C的大小，t
W
=1.1RC。
单稳态电路的工作波形如图/所示。
6、计数器
这里采用了简单的74LS160作为计数器,74ls160是十进制计数器，考虑到我们的电路需要上百位的数字。
因此，将三片74160按并行进位方式连接即得千进制计数器。
具体如下图：
现将74160的功能表提供如下：‘
CLK Rd’LD’EP ET工作状态
X0X X X置零
向上10X X预置数
X 110 1保持
X11X 0保持（但C=0）向上11 1 1计数7、译码与显示
译码器的功能是把计数器74LS160输出的计数结果(BCD码)转换成七段字形码，以驱动数码管，显示1m in 内脉搏跳动的次数。
这里采用7448译码器，7448可以直接驱动共阴极的半导体数码管。
三、总原理图
四、结论
我们设计的这个电路能够准确地实现题目要求，并且能够准确、直观的将脉搏数显示在数码管上。
这里我们采用正弦波信号源来模拟脉搏跳动，
当设定正弦波的频率为1H z，计时T w=61s时，数码管上显示跳动次数为67次，符合人体的正常跳动次数
五、参考文献
1、《电子技术动手实践》崔瑞雪张增良主编北京航空航天出版社
2、《数字电子技术基础》阎石主编高等教育出版社。