指尖脈搏指示器-《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》項(xiàng)目設(shè)計(jì)報(bào)告

1、模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) 項(xiàng)目設(shè)計(jì)報(bào)告項(xiàng)目 指尖脈搏指示器專業(yè) 電子信息工程姓名 馬云鵬、張景宇 班級(jí) 14級(jí) 1、2 班學(xué)號(hào) 14031002、 14031042 答辯人 馬云鵬指導(dǎo)老師 張愛(ài)華電子課程設(shè)計(jì)目錄第一部分 電子課程設(shè)計(jì)題目及要求1 題目2 設(shè)計(jì)目的3 設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求 4 脈搏計(jì)的基本原理第二部分 設(shè)計(jì)方案1. 設(shè)計(jì)背景第三部分 電路設(shè)計(jì)與分析1. 信號(hào)發(fā)生與采集2. 放大電路3. 有源濾波電路第四部分 所用元件及實(shí)驗(yàn)心得1. 元件列表2. 實(shí)驗(yàn)心得附:電路原理圖 產(chǎn)品實(shí)物圖第一部分 電子課程設(shè)計(jì)題目及要求1. 題目 指尖脈搏計(jì)2. 設(shè)計(jì)目的 綜合運(yùn)用相關(guān)課程中所學(xué)到的理論知識(shí)去獨(dú)立完成

2、某一設(shè)計(jì)課 題。通過(guò)查閱手冊(cè)和相關(guān)文獻(xiàn)資料，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立分析和解決問(wèn)題的能力。 熟悉集成電路、有源濾波電路的特點(diǎn)、用途及主要參數(shù) 的選擇 方法。進(jìn)一步熟悉電子儀器的正確使用。 學(xué)會(huì)撰寫課程設(shè)計(jì)的總結(jié)報(bào)告。 培養(yǎng)嚴(yán)肅認(rèn)真的工作作風(fēng)和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度。3設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求 設(shè)計(jì)題目：設(shè)計(jì)一個(gè)脈搏計(jì)。 要求：測(cè)量 1min 的脈搏數(shù)。設(shè)計(jì)測(cè)量精度w 5%注：正常人的脈搏數(shù)為6080次/min ,嬰 兒為 90100 次/min，老人為 100150 次/min 。4. 脈搏計(jì)的基本原理分析設(shè)計(jì)題目要求 脈搏計(jì)是用來(lái)測(cè)量一個(gè)人心臟跳動(dòng)次數(shù)的電 子儀器，也是心電 圖的主要組成部分。由給出的設(shè)計(jì)技術(shù)指標(biāo)可知，脈

3、搏計(jì)是用來(lái)測(cè)量頻率較低的小信號(hào)（傳感器輸出電壓一 般為幾個(gè)毫安），它的基本功能應(yīng)該是用傳感器將脈搏的跳動(dòng)轉(zhuǎn)換 為電壓信號(hào)，并加以放大整形和濾波。簡(jiǎn)單脈搏計(jì)的框圖如圖所示第二部分設(shè)計(jì)方案1.設(shè)計(jì)背景隨著人們生活水平的提高，心臟疾病的發(fā)病率呈上升趨勢(shì)，已 成為威脅人類身體健康的殺手之一。因?yàn)樾呐K病的發(fā)作具有突發(fā)性 和隨機(jī)性，所以為患者進(jìn)行實(shí)時(shí)的測(cè)量監(jiān)控已成為必然的趨勢(shì)。隨著電子科技的不斷發(fā)展，生命科學(xué)和信息科學(xué)的結(jié)合越來(lái)越緊密，許多研究人員都投身于人類的健康事業(yè)之中。心率：用來(lái)描述心動(dòng)周期的專業(yè)術(shù)語(yǔ)，是指心臟每分鐘跳動(dòng)的次數(shù)，以第一聲音為準(zhǔn)。心電信號(hào)是一種非常弱且頻率較低的信號(hào)，一般幅值在0.05

4、-5mv,頻率在0.05-100HZ。脈搏波:人體心室周期性的收縮和舒張導(dǎo)致主 動(dòng)脈的收縮和舒張，使血流壓力一波的形式從主動(dòng)脈根部開(kāi)始沿著 整個(gè)動(dòng)脈系統(tǒng)傳播，這種波稱為脈搏波。脈搏波所呈現(xiàn)出的形態(tài)、強(qiáng)度、速率和節(jié)律等方面的綜合信息，很大程度上反映出人體心血 管系統(tǒng)中許多生理病理的血流特征。而心率的測(cè)量是一種評(píng)價(jià)病人 生理狀況很好的方法，心率與脈 搏在身體正常的時(shí)候是相等的。在 房顫等心臟疾病時(shí)候可出現(xiàn)不等。因此心率測(cè)量問(wèn)題可以轉(zhuǎn)化為脈 搏的測(cè)量，而脈搏的測(cè)量更容易實(shí)現(xiàn)特點(diǎn)，在實(shí)際應(yīng)用中得到廣泛 運(yùn)用。第三部分 電路設(shè)計(jì)與分析1. 信號(hào)的采集與接收、 脈搏傳感器的作用是將脈搏信號(hào)轉(zhuǎn)換為響應(yīng)的電沖

5、信號(hào)。脈搏 傳感器是脈象檢測(cè)系統(tǒng)中重要的組成部分，其性能的好壞直接 影響到后置電路的處理和結(jié)果的顯示。根據(jù)傳感器工作原理，可分為物理傳感器和化學(xué)傳感器二大類 ： 傳感器工作原理的分類中物理傳感器應(yīng)用的是物理效應(yīng)，諸如壓 電效應(yīng)，磁致 伸縮效應(yīng)現(xiàn)象，離化、極化、熱電、光電、磁電 等效應(yīng)。被測(cè)信號(hào)量的微小變化 都將轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。 這里傳感 器采用了紅外光電轉(zhuǎn)換器，作用是通過(guò)紅外光照射人的手指的血 脈流動(dòng) 情況，把脈搏跳動(dòng)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，其原理電路如圖所示。圖中，紅外線發(fā)光管 VD 采用 TLP521-1 ，接收三極管采用 S8050 。用+3V 電源供 電，R1取220 Q, R2取220 Q。護(hù)7

6、 *CC2.放大電路由于傳感器發(fā)出的信號(hào)很微弱，只有幾毫伏左右，所以采用放大電 路實(shí)現(xiàn)信號(hào)放大 作用，由于傳感器輸出電阻比較高，故放大電路采 用了同相放大器，如圖所示，運(yùn)放采用了LM358，放大電路的電壓放大倍數(shù)為10倍左右。3. 有源濾波電路采用了二階壓控有源低通濾波電路，如圖所示，作用是把脈搏信號(hào) 中的高頻干 擾信號(hào)去掉，同時(shí)把脈搏信號(hào)加以放大，考慮到去掉脈 搏信號(hào)中的干擾尖脈沖，所以有 源濾波電路的截止頻率為1kHz左 右。為了使脈搏信號(hào)放大到整形電路所需的電壓值，通常電壓放大倍數(shù)選用1.6倍左右。集成運(yùn)放采用LM358。電路中既引入了負(fù)反饋，又引入了正反饋。當(dāng)信號(hào)頻率趨于零時(shí)， 由于C

7、3的電抗 趨于無(wú)窮大，因而正反饋很弱；當(dāng)信號(hào)頻率趨于無(wú) 窮大時(shí)，由于C5的電抗趨于零，因而Up （s）趨于零。可以想象, 只要正反饋引入得當(dāng)，就可以 在f=fo時(shí)使電壓放大倍 數(shù)數(shù)值增 大，又不會(huì)因正反饋過(guò)強(qiáng)而產(chǎn)生自己振蕩。因?yàn)橥噍斎攵穗娢豢?制由集成運(yùn) 放和R10、R9組成的電壓源，故稱之為壓控電壓源濾 波電路。第四部分 所用元件及實(shí)驗(yàn)心得1. 所用元件若干導(dǎo)線電阻（220 Q、47K Q、56K Q、10K Q、1M Q、1k Q、470k Q/、2kQ）電容（ 1uF 、 0.1uF 、 47uF ）發(fā)光二極管光敏電阻集成電路 ML358三極管 S8050導(dǎo)線夾子電源（ 3V ）2. 實(shí)驗(yàn)心得通過(guò)這次的項(xiàng)目設(shè)計(jì)，真的讓我們明白了很多。首先，能夠運(yùn)用 很多的知識(shí)做一個(gè)項(xiàng)目總結(jié)，真的是很不容易的一件事。就拿這次 做的指尖脈搏指示器來(lái)說(shuō)，也是經(jīng)過(guò)了多次連接電路和檢查電路， 才成功的。真的是很磨練意志，尤其是在耐心方面。其次，在中途 的時(shí)候，每次連接電路后都是不成功的，讓我的自信心大幅度下降。 這時(shí)候正是組員之間的鼓勵(lì)與信任