模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計-可穿戴式超聲波血流檢測儀

1、模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計題目：可穿戴式超聲波血流檢測儀班級：自動化姓名:XXX學(xué)號:XXXXX設(shè)計內(nèi)容簡介：不同頻率的超聲信號對于血液中不同組分的敏感特性有較大差異。可 穿戴式超聲血流檢測儀，利用超聲信號穿透人體血流后由于血液影響四.主要本錢0PA690IDBV的運(yùn)算放大器LT1568芯片0PA820ID放大電路TLC0831AT89S5110RMB10RMB20RMB1ORMB45RMB12RMB超聲波儀器由精度需求決定而產(chǎn)生的幅值、頻率的變化，結(jié)合血流速度信號和脈率進(jìn)行處理生成 目標(biāo)血流參數(shù)。目標(biāo)血流參數(shù)包括血液粘稠度，血流阻力指數(shù)，血流 搏動指數(shù)，血流速度指數(shù)等。設(shè)計要求：完成血流檢測電

2、路設(shè)計1總體方案設(shè)計，設(shè)計各模塊的功能。2利用超聲傳感器與信號發(fā)生器，完成峰峰值24V,頻率為IMhz的 正弦波超聲信號的發(fā)生與發(fā)射；利用數(shù)據(jù)采集板卡或AD芯片完成信 號采集。3信號濾波、放大環(huán)節(jié)需完成IMhz測試信號的帶通濾波器設(shè)計、功 率放大電路設(shè)計，并滿足傳感器發(fā)射需求與采集需求。4對所需芯片進(jìn)行選型，畫出相關(guān)設(shè)計原理圖與關(guān)鍵局部電路圖。*5放大、濾波電路的截止頻率、放大倍數(shù)，利用Multisim軟件進(jìn)行 仿真驗證。*6設(shè)計方案，提取發(fā)射信號與接收信號之間的幅值、頻率變化。一、整體設(shè)計超聲波信號由信號發(fā)射器發(fā)出，通過放大電路放大，再通過超聲 波傳感器對通過血液的聲波進(jìn)行采集后，經(jīng)整形電路

3、進(jìn)行濾波，除去多余噪聲，再一次經(jīng)過放大電路放大，經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換模塊，將模擬信 號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，然后將其傳輸至MCU進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理，最后通過 傳輸模塊把數(shù)據(jù)顯示出來，得到血液的各項信息。信號發(fā)射器開關(guān)放大電路開關(guān)超聲波傳感器開關(guān)整形電路（濾波）開 ,關(guān)傳輸模塊開關(guān)MCU開關(guān)開關(guān)A/D轉(zhuǎn)換模塊放大電路二、各模塊設(shè)計1.信號發(fā)射器及放大電路由于超聲波信號類似于正弦信號，所以用正弦信號來代替超聲波信號 設(shè)置正弦信號的頻率為1, MHz,峰值為24V。放大電路采用0PA690IDBV 的運(yùn)算放大器，利用電阻來控制放大電路的放大倍數(shù)。0PA690IDBV 運(yùn)放參考價10元。2.超聲波傳感器超聲波發(fā)生器發(fā)

4、射超聲波，經(jīng)過被測物體，產(chǎn)生多普勒效應(yīng)，接收探頭負(fù)責(zé)接收變頻后的超聲波信號。穿透式：發(fā)送器和接收器分別位于兩側(cè)，當(dāng)被檢測對象從它們之間通過時，根據(jù)超聲波的衰減（或遮擋）情況進(jìn)行檢測。.整形電路選擇LT1568芯片進(jìn)行濾波功能。原因：超聲波頻率一般為1MHz左右， 所選芯片的工作范圍為200KHz到5MHz,符合要求。工作電壓較低, 可采用單端或差分輸出。具有非常很的噪聲。LT1568參考價20元.放大電路采用0PA820ID放大電路。這個放大器本錢較低，工作電壓較低，功耗 相對較低，能夠較好的應(yīng)用于低頻小信號的放大，在低功耗器件中具 有出色的DC精度。最小輸入和輸出電壓擺幅空間允許0PA820

5、器件采用5 V單電源供電，輸出擺幅超過2 Vpp o雖然不是軌到軌(RR)輸 出，但這種擺幅支持大多數(shù)新興的模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)輸入范圍，其功耗和噪聲低于典型的RR輸出運(yùn)算放大器。參考價10元D Package 8-Pin SOIC Top View5. A/D轉(zhuǎn)換模塊逐次比擬型AD由一個比擬器和DA轉(zhuǎn)換器通過 逐次比擬邏輯構(gòu)成，從MSB開始，順序地對每一位 將輸入電壓與內(nèi)置DA轉(zhuǎn)換器輸出進(jìn)行比擬，經(jīng)n 次比擬而輸出 數(shù)字值。其電路規(guī)模屬于中 等.TLC0831參考價45元5. A/D轉(zhuǎn)換模塊逐次比擬型AD由一個比擬器和DA轉(zhuǎn)換器通過 逐次比擬邏輯構(gòu)成，從MSB開始，順序地對每一位 將輸入電壓

6、與內(nèi)置DA轉(zhuǎn)換器輸出進(jìn)行比擬，經(jīng)n 次比擬而輸出 數(shù)字值。其電路規(guī)模屬于中 等.TLC0831參考價45元A/D轉(zhuǎn)換山1即號符號功能1CS片選端（低電平有效）2IN+差模輸入正端3IN-差模輸入負(fù)端4GND地5REF輸入莖準(zhǔn)電壓6DO串行數(shù)據(jù)輸出端7CLK串行時鐘信號端8Vcc電源TLC083U 苫1P1.0、/ VCCPl.lP0.0Pl.2P0.1Pl.3P0.2Pl.4P0.3Pl.5P0.4Pl.6P0.5P1.7-P0.6RST/VPD WP0.7RXD P3.0EA/VPPTXD P3.1 g ALE/PROGINTO P3.2 8PSENINTI P3.3 -P2.7TO P3.

7、4 gP2.6T1 P3.5P2.5WRP3.6P2.4RUP3.7P2.3XTAL2P2.2XTAL1P2.1VSSP2.04023933g437536635734833932103111301229132814271526162517241823192220216.MCU優(yōu)點：AT89s51具有完整的輸入輸出、控制端口、以及內(nèi)部程序存儲 空間?？梢酝ㄟ^外接A/D, D/A轉(zhuǎn)換電路及運(yùn)放芯片實現(xiàn)對傳感器傳 送信息的采集，且能夠提供以點陣或LCD液晶及外接按鍵實現(xiàn)人機(jī)交 互，能對內(nèi)部眾多I/O端口連接步進(jìn)電機(jī)對外圍設(shè)備進(jìn)行精確操控, 具有強(qiáng)大的工控能力。學(xué)習(xí)簡單。價格廉價，燒程序方便，可以在沒

8、 有實物單片機(jī)的情況下在普通電腦上進(jìn)行程序編寫甚至是調(diào)試工 作.參考價12元三、仿真電路及結(jié)果Four channel oscilloscope-XSC1X信號發(fā)生單元的放大電路當(dāng)輸入為1MHz,峰值為12V的正弦波時的輸入與輸出圖像圖為放大 一倍的圖像，可以改變R1與Rf的比例關(guān)系來調(diào)整放大倍數(shù)。輸出圖 像符合要求。LT1568整形電路PASSBAND GAIN AT 他心聲)=OdBPASSBAND GAIN AT 他心聲)=OdBZAB1.param fcHP 50k .param fcLP = 2M .ac oct 2501k50Meg100pFT卜R2V*VinaZA3(1.18g/

9、fcLP)ZA1 0.1pF(1.21g/fcLP)AAArRAi ON DC675C MUST BE 0QINVAV*INVBR5 IN DC675C MUST BE Oft,R3(1.24g/fcLP)WVSAOUTALT1568SBOUTBRbi (i.6g/fcHP)R4*(0.78g/fcHP)V*ZA3-MINIMUM R3 AND R4 IS 100L6 0-6-12-18-24-30-36-42-48-540.0010.010.11FREQUENCY (MHz)Figure 4. LT1568 Fourth Order Wide Passband Bandpass Filter

10、從圖中可以看出濾波電路的通頻帶在1MHz,這樣得到的信號噪聲較小，符合要求放大電路Oscilloscope-XSC1Time 1.232 ms 1.232 ms 0.000 sTime 1.232 ms 1.232 ms 0.000 sChannel_A52.456 mV52.456 mV0.000 VChannel_B17.658 V17.658 V0.000 VTimebaseScale: 1 us/DivI1X pos.(Div): 0Y/T Add B/A A/BChannel AChannel BScale: 200 mV/Div Scale: 20 V/Div jY pos.(Div): 0Y pos.(Div):