便携快速心率计。.doc

沈阳航空航天大学
课程设计
(说明书)
便携式快速心率计的设计
班级 24010103班
学号 20**********
学生姓名 ZDQ
指导教师黎红梅
沈阳航空航天大学
课程设计任务书
课程名称数字逻辑课程设计
课程设计题目便携式快速心率的设计
课程设计的内容及要求:
一、设计说明与技术指标
设计一个便携式快速心率计的电路,技术指标如下:
①显示范围为40~200次/分;
②3位七段数码管显示;
③测量误差≤±4次/分。
二、设计要求
,应考虑成本。
,通过分析计算确定电路和元器件参数。
(元器件标准化,电路图规范化)。
三、实验要求
;验证所设计的电路,用软件仿真。
。
四、推荐参考资料
1. .[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:
序号
评定项目
评分成绩
1
设计方案正确,具有可行性,创新性(15分)
2
设计结果可信(例如:系统分析、仿真结果)(15分)
3
态度认真,遵守纪律(15分)
4
设计报告的规范化、参考文献充分(不少于5篇)(35分)
5
答辩(30分)
总分
最终评定成绩(以优、良、中、及格、不及格评定)
指导教师签字:
2014 年 7 月 10日
一、概述
心跳所呈现出来的信息,能反映出人体心血管系统中许多生理疾病的血流特征。根据人体心跳信号特征,本文设计了一种心跳波动频率测量系统。本次设计的便携式快速心率计,原理结构主要由六部分组成,其中包括:倍频电路、定时电路、显示电路,报警电路、计数电路、控制电路。利用函数发生器代替心跳信号,经过倍频电路,在555时基电路、数码显示、控制、计数等电路元件的配合下,利用Multisim仿真软件,可以实现此心率计的仿真设计。各个电路模块,根据其功能特点均有多种方案选择,我们在设计过程中,利用所掌握的理论知识,对各种方案做出比较,并要求选择出最佳方案,完成整体设计,并且实现利用Multisim软件对每一模块的仿真。
二、方案论证
方案一:
把模拟的心跳信号,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。如图1所示。
计数器
信号发生器
乘法器
显示器
锁存器
报警器
定时器
图1 方案一电路的原理框图
方案二:
该方案采用的是倍频的方式求取心跳数。在单位时间30秒内进行计数,由于30秒是一分钟的1/2,所以理想情况下60秒内测得的脉搏数是30秒内测得值的2倍。所以可以通过对被测信号进行细分(即2倍频),从而通过计数器在30秒内所得计数结果就是一分钟的心跳数。如图2所示。
倍频电路
信号发生器
锁存器
计数器
显示器
报警器
定时器
图2 方案二电路的原理框图
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±2次,完全满足设计要求。为了使心率计轻巧而便宜,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。
三、电路设计

为了在30秒内进行计数一分钟的心跳数,由于30秒是一分钟的1/2,所以理想情况下60秒内测得的心跳数是30秒内测得值的2倍。所以可以通过对被测信号进行细分(即2倍频),从而通过计数器在30秒内所得计数结果就是一分钟的心跳数。倍频电路的实现方式如图3。
输出端
输入端
图3 二倍频电路图

时间信号是标准测量的基础,这个信号可采用多谐振荡器产生,在简单定时电路中,可以用555定时电路。根据门控电路要求,需要设计正脉冲宽度T为1秒,可根据555的计算公式计算电阻R1和R2及电容C1、C2的参数。
555定时器功能表如图4所示。
输入
输出
TH
VO
Dis
×
<VCC
<VCC
>VCC
×
<VCC
>VCC
×
L
H
H
H
L
H
不变
L
导通
截止
不变
导通
图4 555定时器功能表
555定时器产生的多谐振荡器电路如图5所示。
输出端

图5 555定时器产生的多谐振荡器电路
  
由于设计要求的范围在40~200之间,所以要用到3位10进制计数,电路选用三片74LS160级联构成1000进制计数,完全满