文档介绍：«圳修新俺北尊
/ WUHAN TEXTILE UNIVERSITY
电子课程设计（说明书）
心跳速率检测器
院系名称：机械工程与自动化学院
班级：测控11301
姓名：田兴耀
学 号：1302220129 指导老师：周国鹏
一、 训练内容：
设计一个心跳速率检测器，实现以下目标：
能完成对人体心跳速率的检测，测试位置可以为任何理论上可进行测试 的位置，但必须说明选择理由以及所选位置和方法测试结果与实际结果的误差范 围，并给出补偿方法。
能用3位7段数码管完成心跳速率的显示，按分钟给出。
需要指出设计依据，即心跳检测传感器信号输出类型与信号频率与幅度， 并按上述数据建立一个仿真模型（至少是部分模型，如信号放大部分等），在 protel99se或类似仿真软件中进行仿真。
要求在设计中不得使用单片机等类似器件，否则判为零分，使用分立的模 拟和数字器件进行电路设计并给出设计说明。
分钟时间的提供如果感觉困难可以用外部定时器，如现成的定时器或单片 机时间定时等，但现成器件仅能用于完成分钟时间确定，不得提供其他信号或输 出。
6对每部分单元电路都必须说明功能与信号流向与信号接口，并注明接口信 号仿真波形。
二、 具体要求：
设计方案选择与确认；设计框图的构思与绘制；原理电路图的绘制；对原理 电路的仿真与修改；元器件选择；实际电路的制作与调试；
不能使用单片机或类似处理器进行数字信号处理，必须使用基本逻辑门电路 构建数字电路部分，时钟可以使用集成器件提供；
说明书正文（不含目录）不少于10页，小4号宋体，，页面设计 参考本页，标题用4号黑体；
提供完整的电路原理图与仿真结果图；
按要求时间提交课程设计。
三、训练目的
主要是培养学生应用基本电子电路知识的能力，要求学生能独立或按组完成 一个选定的设计题目，能在老师的指导下完成如下工作：1、设计方案选择与确 认；2、设计框图的构思与绘制；3、原理电路图的绘制；4、对原理电路的仿真 与修改；5、元器件选择；6、课程设计说明书的撰写。
目录：
前言 1
一：设计方案 3
方案构思 3
框图设计 3
电路设计工具 3
二：电路设计及其仿真 4
（一） 传感器的选择 4
（二） 单元电路设计 4
放大电路 5
滤波电路 6
整形电路 8
倍频电路 9
计数译码显示电路 10
定时电路 12
控制电路 13
整体电路原理图及其仿真效果 16
三：总结 17
附录 17
:设计方案
方案构思：
为了方便测量，可以选择指尖脉搏进行心率测量，则需用到传感器；然后对采集 到的模拟信号进行放大滤波整形，得到周期矩形波即为数字信号；考虑到为缩短 测量时间，再对所得信号进行倍频（T=l/f）；然后用计数器计数，最后通过译码 器和7段数码管显示测量结果；还需要定时电路进行定时，因为用到了倍频电路, 所以定时时间可大大缩短；电源为5V恒压源。
框图设计:
r r
传感器
放大
滤波
整形
■
■
■
■
■
1
D
译码显示
□
计数
□
锁存
□
倍频
定时
电路设计工具：
本次电路设计的原理图部分和仿真部分均用Multisim软件给出。且接下来的 电路设计和仿真部分一起给出，更能清晰地表达设计过程和思路。
二：电路设计及其仿真
一、传感器的选择：
查阅了许多资料，发现大都用压电传感器，且都测试指尖脉搏，而经进一步查阅 发现，市面上的一些压电传感器并不能测试出指尖微弱的压力。
通过网络商城上了解到一种脉搏传感器 pulsesensor脉搏传感器,
该传感器体积小，供电3-5V,还集成放大消除噪声功能，放大倍数为330倍。
该传感器有三根线，红色为电源线，黑色为底线，蓝色为数据线即产生模拟 信号。
虽然该传感器有放大功能，接下来的电路设计中还是会有放大电路部分。
二、单元电路设计
1 .放大电路：
放大电路将传感器产生的的信号进行放大，得到信号，便于后续电路的处理。
本次用LF412构成同相放大电路，电路原理图如下：
因输入的是交流周期信号，所以在左端要加一个电容通交流信号，现选定
R3==5KQ ,要求电压增益为21,则有如下公式：
Av=1+R4/R3=21 得 R4=100K Q
下面进行仿真，以频率为1Hz,振幅为10V的正弦波波作为输入信号，仿真 电路及结果如下：
如图，，,而理论值为 =,两者近似，该模型可行。
：
心率信号是低频信号，为防止噪声中高频信号对测