1、光电式脉搏检测仪设计方案 Photoelectric pulse detector design schemeXXX XXXXXXXXXXX XXXXXX 指导老师：XXX,一、题目的意义及背景,二、题目的设计要求,三、设计方案总体概述,四、电路详细解析（个人部分）,目录,题目的意义及背景,社会的需求从单纯的治疗疾病到预防疾病,光电式技术的应用及优点：结构简单、无损伤、可重复性好,脉搏波：人体心室周期性的收缩和舒张导致主动脉的收缩和舒张, 使血流压力以波的形式从主动脉根部开始沿着整个动脉系统传播。,三、采用什么样的方法？,一、为设计这个课题？,二、什么是脉搏波？,光电容积法：光电式脉搏传感器是
2、根据光电容积法制成的 脉搏传感器, 通过对手指末端透光度的监测, 间接检测出脉搏信号。,脉搏波检测传感器原理,下图为手指的血液流动情况与光吸收量的系：,朗伯比尔(Lamber Beer) 定律：1、物质在一定波长处的吸光度和他的浓度成正比。当恒定波长的光照射到人体组织上时, 通过人体组织吸收、反射衰减后测量到的光强将在一定程度上反映了被照射部位组织的结构特征。,脉搏波检测传感器原理,光电传感器结构剖析：,2、脉搏主要由人体动脉舒张和收缩产生的, 在人体指尖, 组织中的动脉成分含量高, 而且 指尖厚度相对其他人体组织而言比较薄, 透过手指后检测到的光强相对较大,因此光电式 脉搏传感器的测量部位通
3、常在人体指尖。 因此可以认为光透过手指后的变化仅由动脉血的充盈而引起的,那么在恒定波长的光源的照射下, 通过检测透过手指的光强将可以间接测量到人体的脉搏信号,主要任务：,精度,技术指标：,题目的设计要求和指标,a.设计完成发光电路，接收信号放大电路，滤波整形电路，计数 显示电路。b.用两位数码管显示脉搏频率。,频率范围：0.1-9.9Hz,3%,题目的设计要求和指标,1.4.1预期目标,以十秒钟为一个计数周期，自动连续计数并在每个周期末显示最终心跳 频率（显示范围0.1-9.9） 可以随时开始/停止计数，并锁存当前结果 可以控制是否显示心跳的计数累加过程（即数码管跳变过程）,题目的设计要求和指
4、标,译码管,4098清零信号,555定时器,光电传感器,放大电路,整形,与非门,计数器,部分电路详细解析与非运算电路,脉搏信号经整形后，输入一个与非门进行运算，以实现对信号计数和输入的控制。通过以下的波形图来详细阐释这一部分的原理。,部分电路详细解析与非运算电路,信号1 是整形过的脉搏信号，与555 产生的连续十秒脉冲2 和输入控制信号3 相与非，得到最终的输出信号4，4 输入到计数器的使能端进行计数。输入控制信号3是一个可以由开关控制的高/低电平，当输入高电平时，脉搏信号可以在时钟周期内进入计数器；当输入低电平时，与非门输出信号4 恒为高电平，脉搏信号不能送进计数器。通过人为改变3，可以控制
5、在某一时段是否进行计数，并锁存当前结果。,与非门的输入信号,部分电路详细解析555时钟信号,简要说明：555是一种应用特别广泛作用很大的集成电路，属于小规模集成电路，在很多电子产品中都有应用。555的作用是用内部的定时器来构成时基电路，给其它的电路提供时序脉冲。,部分电路详细解析555时钟信号,设计中的电路中使用555 产生一个周期10 秒，占空略小于1（0.99）的时钟信号。整个数字电路中共有三处要用到这个时钟信号： 1. 与整形后的脉搏信号相与（见与非运算电路）； 2. 输入锁存7 段译码驱动器4511 的EL 端，进行数据更新（见显示电路部分）； 3. 输入双稳态触发器4098 的输入端
6、，触发清零信号，送入4518 的清零端R1R2。,部分电路详细解析计数电路,管脚说明：4518是一个同步加计数器，在一个封装中含有两个可互换二/十进制计数器，其功能引脚分别为17和915.该CD4518计数器是单路系列脉冲输入（1脚或2脚；9脚或10脚），4路BCD码信号输出（3脚6脚；11脚14脚）。,4518控制功能：CD4518有两个时钟输入端CP和EN,若用时钟上升沿触发信号由CP输入,此时EN端为高电平（1）,若用时钟下降沿触发,信号由EN输入,此时CP端为低电平（0）,同时复位端Reset也保持低电平（0）,只有满足了这些条件时,电路才会处于计数状态.否则没办法工作。 将数片CD4
7、518串行级联时，尽管每片CD4518属并行计数，但就整体而言已变成串行计数了。需要指出，CD4518未设置进位端，可利用Q4做输出端。正确接法应是将低位的Q4端接高位的EN端，高位计数器的CP端接USS。,部分电路详细解析计数电路,经与非运算的脉搏信号进入到计数器4518 的使能端EN 中进行计数。计数器的两个清零信号R1、R2，都与4098产生的清零信号（高电平有效）相连，每十秒清零一次，开始重新计数。,部分电路详细解析稳态触发器产生清零信号,在不显示示数跳变，只在周期末更新结果的情况下，如果没有单稳态触发器4098，只是把时钟取反接入计数器清零端，那么数码管将会一直显示“00”，因为计数器的清零和译码器刷新发生在同一时间，计数结果来不及显示就被清零了。为了解决这一问题，我想到了利用单稳态触发器的工作原理，将时钟信号的上升沿转化成一个短暂的高电平，在译码器刷新后给计数器清零。,部分电路详细解析稳态触发器产生清零信号,引脚功能： VSS接地 VDD接电源,电源5-20V都可，脉宽等于RXCX/2。 真值表里0代表接地，1代表接电源。 CX取大于或等于0.01F,谢谢观赏！,感谢四年来老师的教导,XXX,2012/05/12,
