文档介绍：数字心率计
目录
摘要……………………………………………………………… 1
方案原理介绍…………………………………………………… 2
方案设计与论证……………………………………………… 2
总体方案介绍…………………………………………………… 3
单元电路的设计与选择………………………………………… 4
脉搏检测电路的设计………………………………………… 4
信号放大电路的设计及参数计算…………………………… 5
信号滤波电路的设计及参数计算…………………………… 7
整形电路的设计与参数计算………………………………… 8
倍频电路………………………………………………………10
时基电路………………………………………………………11
逻辑控制电路…………………………………………………12
计数、锁存和显示电路………………………………………14
报警电路设计…………………………………………………18
总体电路的绘制…………………………………………………18
电路总图………………………………………………………18
元器件清单……………………………………………………19
心得体会…………………………………………………………19
参考文献…………………………………………………………21
数字心率计
1 摘要
对于医院的危重病人,或者在其他一些特殊场合,需对人的心心率进行连续检测,本课题即针对这一需求,设计一台简易的心率检测仪。
课题的思路是用压力传感器检测病人手腕部的脉搏跳动,压力传感器的输出信号经一系列电路处理,形成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,并根据被测对象情况判断其健康状态,以报警信号显示。
关键词:传感器,滤波器,放大器,显示电路,报警电路
2 方案原理介绍
方案设计与论证
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), ,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,并作出是否报警的判断。
报警的上、下限及对象选择可以通过多路开关调节。
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。
方案设计
脉搏测试仪的上述功能要求,可采用了三种不同的方案来实现:
方案一:把转换为电信号的脉搏信号,在单位时间N内(如15秒)进行计数,完成后将计数结果通过乘法器乘以系数60/N(如60÷15=4)并用数字显示其计算后的值,从而得到每分钟的脉搏数。
方案二:该种方案和第一种有一点类似,其差别在于该方案采用的是倍频的方式求取脉搏数。在单位时间15秒内进行计数,由于15秒是一分钟的1/4,所以理想情况下60秒内测得的脉搏数是15秒内测得值的4倍。所以可以通过对被测脉搏波进行细分(即4倍频),从而通过计数器在15秒内所得计数结果就是一分钟的脉搏数。
方案验证
这三种方案比较起来,第一种方案比较直观,但精度较低,如果计数时间是15秒最大时误差为±4次,而且电路结构需要乘法器,乘法器芯片难寻,电路结构复杂;第二种方案直观,电路结构简单,且精度较第一种方案高,但由于采用倍频电路其精度已提高到±1次,完全满足设计要求。为了使脉搏测试仪轻巧而便宜,且有较高精度通常采用第二种方案,本文的设计就基于这一方案。
3 总体方案介绍
,选用该种方案的原因是电路容易实现,各部分造价较低,满足精度要求。该方案选用传感器MPX2050GP,该传感是带温度补偿的扩散硅压力传感器,它具有良好的线性和温度稳定,并且灵敏度高,是一种专门用于血压测量的传感器。该传感器接在电桥电路中,当有压力传到传感器时,其电阻发生变化,电桥失去平衡,产生差动电压,由于该电压很弱(为10毫伏左右),需用一放大器对其信号进行放大。由于震动、工频信号和放大器的噪声等的影响,导致其输出电压中有很多干扰信号,为此需采用一滤波器滤除脉搏信号中的干扰,由于脉搏信号为低频信号,所以该滤波器必须为低通滤波器。为了便于计数,需将经过滤波的信号整形为矩形波信号,为此还需设计整形电路。
由于我们需要在十五秒内完成脉搏计数,在这里我们采用了倍频的方式。由于15秒