數(shù)電脈搏計(jì)數(shù)器電路課程設(shè)計(jì)

1、 煙 臺(tái) 南 山 學(xué) 院 數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計(jì) 題目 脈搏計(jì)數(shù)電路設(shè)計(jì) 姓 名：_ XXXXXX _所在學(xué)院：_工學(xué)院電氣與電子工程系 所學(xué)專業(yè)：_ 自動(dòng)化 班 級(jí)：_電氣工程XXXX 學(xué) 號(hào)：_XXXXXXXXXXXXXX 指導(dǎo)教師：_ XXXXXXXX _ 完成時(shí)間：_ XXXXXXXXXXXXX 數(shù)電課程設(shè)計(jì)任務(wù)書一、基本情況 學(xué)時(shí)：40學(xué)時(shí) 學(xué)分：1學(xué)分 適應(yīng)班級(jí)：12電氣工程二、進(jìn)度安排本設(shè)計(jì)共安排1周，合計(jì)40學(xué)時(shí)，具體分配如下：實(shí)習(xí)動(dòng)員及準(zhǔn)備工作： 2學(xué)時(shí)總體方案設(shè)計(jì)： 4學(xué)時(shí)查閱資料，討論設(shè)計(jì)： 24學(xué)時(shí)撰寫設(shè)計(jì)報(bào)告： 8學(xué)時(shí)總結(jié)： 2學(xué)時(shí)教師輔導(dǎo)： 隨時(shí)三、基本要求1、課程設(shè)

2、計(jì)的基本要求數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)是在學(xué)習(xí)完數(shù)字電子課程之后，按照課程教學(xué)要求，對(duì)學(xué)生進(jìn)行綜合性訓(xùn)練的一個(gè)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)。主要是培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用理論知識(shí)的能力，分析問題和解決問題的能力，以及根據(jù)實(shí)際要求進(jìn)行獨(dú)立設(shè)計(jì)的能力。初步掌握數(shù)字電子線路的安裝、布線、焊接、調(diào)試等基本技能；熟練掌握電子電路基本元器件的使用方法，訓(xùn)練、提高讀圖能力；掌握組裝調(diào)試方法。其中理論設(shè)計(jì)包括總體方案選擇，具體電路設(shè)計(jì)，選擇元器件及計(jì)算參數(shù)等，課程設(shè)計(jì)的最后要求是寫出設(shè)計(jì)總結(jié)報(bào)告，把設(shè)計(jì)內(nèi)容進(jìn)行全面的總結(jié)，若有實(shí)踐條件，把實(shí)踐內(nèi)容上升到理論高度。2、課程設(shè)計(jì)的教學(xué)要求數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)的教學(xué)采用相對(duì)集中的方式進(jìn)行，以班為

3、單位全班學(xué)生集中到設(shè)計(jì)室進(jìn)行。做到實(shí)訓(xùn)教學(xué)課堂化，嚴(yán)格考勤制度，在實(shí)訓(xùn)期間累計(jì)曠課達(dá)到6節(jié)以上，或者遲到、早退累計(jì)達(dá)到8次以上的學(xué)生，該課程考核按不及格處理。在實(shí)訓(xùn)期間需要外出查找資料，必須在指定的時(shí)間內(nèi)方可外出。 課程設(shè)計(jì)的任務(wù)相對(duì)分散，每3名學(xué)生組成一個(gè)小組，完成一個(gè)課題的設(shè)計(jì)。小組成員既有分工、又要協(xié)作，同一小組的成員之間可以相互探討、協(xié)商，可以互相借鑒或參考別人的設(shè)計(jì)方法和經(jīng)驗(yàn)。但每個(gè)學(xué)生必須單獨(dú)完成設(shè)計(jì)任務(wù)，要有完整的設(shè)計(jì)資料，獨(dú)立撰寫設(shè)計(jì)報(bào)告，設(shè)計(jì)報(bào)告雷同率超過50%的課程設(shè)計(jì)考核按不及格處理。四、設(shè)計(jì)題目及控制要求設(shè)計(jì)題目：脈搏計(jì) 要求： 1、實(shí)現(xiàn)15s內(nèi)測(cè)1min的脈搏數(shù)并顯示

4、其數(shù)字2、正常人脈搏數(shù)一般為60150次五、設(shè)計(jì)報(bào)告設(shè)計(jì)完成后，必須撰寫課程設(shè)計(jì)報(bào)告。設(shè)計(jì)報(bào)告必須獨(dú)立完成，格式符合要求，文字（不含圖形、程序）不少于2000字，圖形繪制規(guī)范。設(shè)計(jì)報(bào)告的格式如下： 1、封面 2、內(nèi)容提要 3、目錄4、正文(1) 所作題目的意義、本人所做的工作及系統(tǒng)的主要功能；(2) 方案選擇及論證；(2) 設(shè)計(jì)步驟及原理圖；(3) 元器件的選擇；(4) 設(shè)計(jì)過程中出現(xiàn)問題的解決方法；5、心得體會(huì) 6、參考文獻(xiàn) 六、考核方法數(shù)電課程設(shè)計(jì)的考核方式為考查，考核結(jié)果為優(yōu)秀、良好、中等、及格和不及格五等，分?jǐn)?shù)在90-100之間為優(yōu)秀，80-89分之間為良好，70-79分之間為中等，6

5、0-69分之間為及格，60分以下為不及格。 考核分三個(gè)方面進(jìn)行：平時(shí)表現(xiàn)20%；設(shè)計(jì)過程25%；設(shè)計(jì)報(bào)告 40%；設(shè)計(jì)答辯15%。有下列情形之一者，課程設(shè)計(jì)考核按不及格處理： 1、設(shè)計(jì)期間累計(jì)遲到、早退達(dá)8次；2、設(shè)計(jì)期間累計(jì)曠課達(dá)6節(jié)；3、設(shè)計(jì)報(bào)告雷同率超過50%或無設(shè)計(jì)報(bào)告；4、不能完成設(shè)計(jì)任務(wù)，達(dá)不到設(shè)計(jì)要求。2序 言數(shù)字電子時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)系統(tǒng)，以AT89C51單片機(jī)為控制核心，由鍵盤顯示、LED共陰極數(shù)碼管和LED燈顯示等功能模塊組成。基于題目基本要求，本系統(tǒng)對(duì)時(shí)間顯示進(jìn)行了重點(diǎn)設(shè)計(jì)。本系統(tǒng)大部分功能由軟件來實(shí)現(xiàn)，吸收了硬件軟件化的思想，大部分功能通.過軟件來實(shí)現(xiàn)，使電路簡(jiǎn)單明了，系統(tǒng)穩(wěn)

6、定性大大提高。本文首先對(duì)基礎(chǔ)電路進(jìn)行介紹，通過對(duì)按鍵輸入電路、時(shí)鐘電路、復(fù)位電路、蜂鳴器驅(qū)動(dòng)電路、顯示電路、LED段碼驅(qū)動(dòng)電路等知識(shí)的學(xué)習(xí)，加深了對(duì)電子時(shí)鐘的認(rèn)識(shí)。讓后利用匯編語言進(jìn)行編程，控制時(shí)鐘的正常運(yùn)行，最終完成了課題的設(shè)計(jì)。本文討論的單片機(jī)多功能時(shí)鐘系統(tǒng)的核心是目前應(yīng)用極為廣泛的51系列單片機(jī)，配置了外圍結(jié)構(gòu)，構(gòu)成了一個(gè)可編程的及時(shí)定時(shí)系統(tǒng)，具有體積小，可靠性能高，功能多等特點(diǎn)，不僅能滿足所需要求而且還有很多功能可供擴(kuò)展，有著廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。- 7 -目錄第1章 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)- 1 -1.1 設(shè)計(jì)任務(wù)及要求- 1 -第2章 電路方案設(shè)定- 1 -2.1數(shù)字脈搏計(jì)電路原理框圖- 1 -2

7、.2信號(hào)放大電路- 1 -2.3濾波電路- 2 -2.4整形電路- 3 -2.5倍頻電路- 3 -2.6計(jì)數(shù)電路- 3 -2.7選用芯片- 3 -2.8數(shù)碼管顯示電路- 4 -總 結(jié)- 6 -第1章 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)1.1 設(shè)計(jì)任務(wù)及要求 1.1.1實(shí)現(xiàn)15s測(cè)出1min的脈搏數(shù)，并顯示其數(shù)字 。1.2.1正常人脈搏數(shù)在60150之間。第2章 電路方案設(shè)定 2.1數(shù)字脈搏計(jì)電路原理框圖 圖2.1 2.2信號(hào)放大電路 將5mv正弦信號(hào)放大1000倍，以驅(qū)動(dòng)CMOS芯片 因?yàn)橹苯臃糯?000倍難以做到，故采用三級(jí)放大，此為用運(yùn)放LM324的反相放大電路 。 圖2.22.3濾波電路本電路要求的通頻帶是0

8、.5Hz50Hz，因此需設(shè)計(jì)一個(gè)電路將頻率高于200Hz的高頻信號(hào)和頻率低于0.05Hz的低頻信號(hào)濾掉。 本部分電路用的是帶通濾波器，由一個(gè)高通濾波器及一個(gè)低通濾波器串聯(lián)而成，原理圖如下：圖2.3參數(shù)為： 低通部分：R1=223歐，R2=455歐，R01=Rf1=678歐，C3=C4=10uF 高通部分：R3=45.5k歐，R4=22.3k歐，R01=Rf2=67.8k歐，C1=C2=10uF 2.4整形電路放大濾波之后的信號(hào)仍需從模擬量轉(zhuǎn)化為數(shù)字量，此功能使用整形電路完成。方案一：滯環(huán)電壓比較器 整形電路由滯環(huán)電壓比較器構(gòu)成，如圖，由于LM339屬于集電極開路輸出，使用時(shí)輸出端應(yīng)加2k歐的上

9、拉電阻R3。二極管VD的作用是電平轉(zhuǎn)換，將比較器輸出的正負(fù)脈沖信號(hào)變換成正脈沖輸出。 方案二：施密特觸發(fā)器 可以很好的完成整形功能，觸發(fā)器可用555定時(shí)器或CMOS構(gòu)成，又或集成施密特觸發(fā)器，為方便起見，此處使用集成施密特觸發(fā)器74LS14 2.5倍頻電路為提高脈沖信號(hào)的頻率，從而縮短測(cè)量時(shí)間，使用鎖相環(huán)倍頻電路達(dá)到此效果。CD4046是目前常見的集成鎖相環(huán)，用CD4046實(shí)現(xiàn)的一種N倍頻電路如下圖所示。CD4046是可預(yù)置數(shù)的4位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器，用來實(shí)現(xiàn)N分頻。改變置數(shù)值，可以改變N。 若要在5s在完成測(cè)量，需將信號(hào)頻率加大12倍，倍頻部分應(yīng)采用12倍頻電路（N=1011），若要在15s內(nèi)完成

10、測(cè)量，需將信號(hào)頻率加大4倍，倍頻部分應(yīng)采用4倍頻電路（N=0011）。2.6計(jì)數(shù)電路 選用芯片CD4518。引腳圖如下：圖2.4引腳功能說明： CD4518為16腳 2/10進(jìn)制同步加計(jì)數(shù)器,其功能引腳分別為1-7,9-15.該計(jì)數(shù)器是單路系統(tǒng)脈沖輸入1腳或2腳；9腳或10腳）4路BCD碼信號(hào)輸出,（3-6,11-14腳）CD4518有兩個(gè)時(shí)鐘輸入端CP和EN,若用時(shí)鐘上升沿觸發(fā),信號(hào)由CP輸入,此時(shí)EN端為高電平（1）,若用時(shí)鐘下降沿觸發(fā),信號(hào)由EN輸入,此時(shí)CP端為低噸平（0）,同時(shí)復(fù)位端Cr也保持低電平（0）,只有滿足了這些條件時(shí),電路才會(huì)處于計(jì)數(shù)狀態(tài)。2.7譯碼電路選用芯片CD4511

11、，引腳圖如下：圖2.5引腳功能說明： BI：4腳是消隱輸入控制端，當(dāng)BI=0時(shí)，數(shù)碼管不顯示任何東西。 LE：鎖定控制端，當(dāng)LE=0時(shí)，允許譯碼輸出，LE=1時(shí)譯碼器處于鎖定保持狀 態(tài)。 LT：3腳是測(cè)試信號(hào)的輸入端，當(dāng)BI=1時(shí)，LT=0時(shí)，數(shù)碼管將全部顯示，這主 要用于測(cè)試7段數(shù)碼管有沒有物理損壞。 A3,A2,A1,A0為8421BCD碼輸入端，高位到低位依次為A3A0。 A，b，c，d，e，f，g為譯碼輸出端，輸出高電平有效。 因此將CD4518的3-6引腳或11-14引腳接到CD4511的A，B，C，D四個(gè)引腳，再將CD4511的ag引腳接在數(shù)碼管的8個(gè)引腳處，便可實(shí)現(xiàn)譯碼，計(jì)數(shù)，顯

12、示過程。2.8數(shù)碼管顯示電路 直接用數(shù)碼管即可，需要注意在連線過程中要將數(shù)碼管com端與地相連。 故計(jì)數(shù)過程這部分的總原理圖如下：圖 2.6總 結(jié)經(jīng)過兩個(gè)星期的努力，課程設(shè)計(jì)終于大告成功了。通過這次的設(shè)計(jì)使我認(rèn)識(shí)到我對(duì)單片機(jī)方面的知識(shí)知道的太少了，對(duì)于書本上的很多知識(shí)還不能靈活運(yùn)用，有很多我們需要掌握的知識(shí)在等著我去學(xué)習(xí)，我會(huì)在以后的學(xué)習(xí)生活中彌補(bǔ)我所缺少的知識(shí)。本次的設(shè)計(jì)使我從中學(xué)到了一些很重要的東西，那就是如何從理論到實(shí)踐的轉(zhuǎn)化，怎樣將我所學(xué)到的知識(shí)運(yùn)用到我以后的工作中去。此次最大的困難是如何利用軟、硬件配合的方式產(chǎn)生中斷，對(duì)中斷的初始化、具體設(shè)置、中斷返回還不是很清楚，程序設(shè)計(jì)一度陷入停滯狀態(tài)，最后在同學(xué)的幫助下，我才完成了該實(shí)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)了數(shù)字電子時(shí)鐘的基本功能。經(jīng)過這次課程設(shè)計(jì)，也總結(jié)了很多問題：1.在設(shè)計(jì)程序之前,務(wù)必要對(duì)所用單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)有一個(gè)系統(tǒng)的了解,知道該單片機(jī)片內(nèi)有哪些資源。2.設(shè)計(jì)程序采用什么編程語言并不是非常重要,關(guān)鍵要有一個(gè)清晰的思路和一個(gè)完整的軟件流程圖。3.在設(shè)計(jì)程序時(shí),不能妄想一次就將整個(gè)程序設(shè)計(jì)好,“反復(fù)修改,不斷改進(jìn)”是程序設(shè)計(jì)的必經(jīng)之路。4.在設(shè)計(jì)程序過程中遇到問題是很正常的,但我們應(yīng)該將每次遇到的問題記錄下來,并分析清楚,以免下次再碰到同樣的問題。 我覺得課程設(shè)計(jì)反映的是一個(gè)從理論到實(shí)際應(yīng)用的過程，但是更遠(yuǎn)一點(diǎn)可以聯(lián)系到以后畢業(yè)之后