心率計指導(dǎo)書

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1、1產(chǎn)品簡介紅外線心率計就是通過紅外線傳感器檢測出手指中動脈血管的微弱波動，由計數(shù)器計算出每分鐘波動的次數(shù)。但手指中的毛細(xì)血管的波動是很微弱的，因此需要一個高放大倍數(shù)R低噪聲的放大器，這是紅外線心率計的設(shè)計關(guān)鍵所在。通過本產(chǎn)品的制作，可以使學(xué)生掌握常用模擬、數(shù)字集成電路（運算放大器、非門、555定時器、計數(shù)器、譯碼器等）的應(yīng)用。2紅外線心率計工作原理2.1紅外線心率計的原理框圖整機電路由-10V電源變換電路、血液波動檢測電路、放大整形濾波電路、3位計數(shù)器電路、門控電路、譯碼驅(qū)動顯示電路組成，如圖1所示。圖1紅外線心率計的原理框圖2.2單元電路的工作

2、原理（a）CD4049(b)LM741圖3集成電路的結(jié)構(gòu)圖（2）血液波動檢測電路血液波動檢測電路首先通過紅外光電傳感器把血液中波動的成分檢測出來，然后通過電容器耦合到放人器的輸入端。如圖4所示。圖4血液波動檢測電路RiTCRT5000紅外光電傳感器的檢測方1君比]k8首先用數(shù)字萬用表的二極管檔位正向圧降測試控制端發(fā)射管(淺藍(lán)嚀円昕細(xì)紅黑表筆分別接發(fā)射管的兩個引腳，正反各測一次，表頭一次顯示“顯示溢出值“-1”，則顯示1.05V的那次正確，紅表筆接的是正極，黑表筆接的是負(fù)極。若兩次都顯示“1”，說明發(fā)射管內(nèi)部開路，若兩次都顯示“0”發(fā)射管警短路。然

3、后再判斷接收管的C、E極和光電轉(zhuǎn)換效率，方法如下：將發(fā)射管的正負(fù)極分別插入數(shù)字萬用表血檔NPN型的C、E插孔，再將模擬萬用表打到RXlkQ檔。紅黑表筆分別接接收管的兩個引腳，若表針不動，則紅黑表筆對調(diào)，若表針向右偏轉(zhuǎn)到15kQ左右，則黑表筆所接管腳為C,紅表筆所接管腳為E。此時，再用手指或白紙貼近兩管上方，表針繼續(xù)向右偏轉(zhuǎn)至lkQ以內(nèi)，說明該紅外光電斷續(xù)器的光電轉(zhuǎn)換效率高。血液波動檢測電路T作原理:TCRT5000是集紅外線發(fā)射管、接收管為一體的器件，工作時把探頭貼在手指上，力度要適中。紅外線發(fā)射管發(fā)出的紅外線穿過動脈血管經(jīng)手指指骨反射冋來，反射

4、冋來的信號強度隨著血液流動的變化而變化，接收管把反射冋來的光信號變成微弱的電信號，并通過G耦合到放大器。⑶放大、整形、濾波電路放人、整形、濾波電路是把傳感器檢測到的微弱電信號述行放人、整形、濾波，最后輸出反映心跳頻率的方波，如圖5所示。其中Z741為高糟度單運放電路，它們的引腳功能如圖3(b)所示。IC2、IG、TG都為LM74URb200k圖5信號放大、整開獨跖v+12V兩級放大器都接成反押比例放專會的電路，黔過兩級、片.放夭了的衲形。如大后的廖鬆是一個交流信號。a?必g為-h!2V.-10Vo2OO因為傳感器送來的信號郵度只冇2?5毫峻放來到

5、10V左右才轄為計數(shù)器的7沖。因此放大倍數(shù)設(shè)計在4000倍左右。放大、反和后的波形是跟輸入波形同相英中Al、A2的供電方式是正負(fù)電嵋供電，，AhA2與周圍元件組成二級泡電路，放人倍尊歸為：RRAuf=^±x^JL=66x66?4^T（JVRz-10V八3八6J-■2k由于放大后的波形是-個交流禽，而計數(shù)器鑼U單方向的音流脈沖信號。所以塞級放刁過V：,檢波后變成單方向的直流脈沖信號，并把檢波后的信號送到RC兩階濾波電路，濾波電路的作用是濾除放人厲的干擾信號。R9、百紐成傳感器工作指示電路，當(dāng)傳感器接收到心跳信號時，百就會按心跳的強度而改變亮度，因此

6、￡正常工作時是按心跳的頻率閃爍。直流脈沖信號濾波后送入滄的同和輸入端，反札I輸入端接一個固定的電平，血是作為一個電壓比較器來工作的,是單電源供電。當(dāng)汕的3腳電壓高于2腳電壓的時候,6腳輸出高電平;當(dāng)As的3腳電壓低于2腳電壓的時候，6腳輸出低電平，所以血輸出一個反應(yīng)心跳頻率的方波信號。（4）門控電路555定時器是一?種將模擬電路和數(shù)字電路集成于一體的電子器件，用它可以構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、多諧振蕩器和施密特觸發(fā)器等多種電路。555定時器在工業(yè)控制、定時、檢測、報警等方而有廣泛應(yīng)用。555定時器內(nèi)部電路及其電路功能如圖6（a）、（b）所示。555內(nèi)部電

7、路由基木RS觸發(fā)器FF、比較器COMP】、COMP2和場效應(yīng)管VI組成（參見圖6（a））。當(dāng)555內(nèi)部的COMP】反相輸入端（-）的輸入信號Vr小于其同相輸入端（+）的比較電壓V"（Vco=

8、VDD）吋，C0MP1輸出高電位，置觸發(fā)器FF為低電平，即Q二0；當(dāng)C0MP-2同相輸入端（+）的輸入信號X人于其反相輸入端（-）的比較電壓Vco/2（1/3Vdd）時,COMP,輸出高電位,置觸發(fā)器FF為高電平,即Q二1。Rd是直接復(fù)位端,Rd=0,Q=0；MOS管Vi是單穩(wěn)態(tài)等定時電路時,供定時電容C對地放電作用。注意：電壓V。)可以外部提供，故稱外加控

9、制電壓，也可以使用內(nèi)部分壓器產(chǎn)生的電壓，這時COMP?的比較電壓為VM3,不用時常接0.0111F電容到地以防干擾。(a)555定時器內(nèi)