1、 - 1 - 评分评分: 数字数字电子电子技术技术课程设计课程设计 电子脉搏计数器 学 校： 二级院系：计算机与电子信息学院 专业班级： 小组成员： 指导老师 方案制作于 2011-6-8 - 2 - 题目：数字电子脉搏计 一、一、 设计任务要求设计任务要求 设计一个电子脉搏计，要求： 1.实现在 15 秒内测量 1 min 的脉搏数； 2.用数码管将测得的脉搏数用数字的形式显示； 3.测量误差小于 4 次/min。 二、二、 总体框图总体框图 1 图图1 1 方案一整体框图方案一整体框图 方案一：人体的正常脉搏为每分钟 50-100 次/秒。为了简化电路以及节省元件，我取计数器 的计数范围为
2、 0-99。让信号发生器模拟人体脉搏的产生。以每个上升沿代表一次脉搏。让 计数器记录上升沿的个数，然后左移两位，表示所记数字乘以四。这样我们就可以 15 秒钟 测量一分钟的个数。但是这种方案由六位二进制码转换 BCD 码电路复杂，故障率高，延时 较长，且计数不能连续，所以舍弃这种方案。 时钟产 生电路 计 时 电路 控制 电路 脉搏计 数电路 与门 电源 电路 使能信号 锁存电路 脉搏模 拟电路 数 码 管 显 示 电 路 清零 电路 左移 两位 BCD 码转换 - 3 - 图图 方案二整体框图方案二整体框图 方案二：在计数器与脉搏产生器之间串联一个四倍频电路。这样我们在 15 秒内采集的脉冲
3、 个数就可以等效为一分钟的个数，另外再加一个计时控制电路，当计时为 15 秒时，让计数 器停止计数，此时读出的数据就是一分钟的脉搏数。如需重新记数，只要清零即可。此种方 法能够连续计数，且计数电路结构简单。故选用第二种方案。 2框图介绍：框图介绍： 以下几个模块是构成电子脉搏计的主要功能模块， 为使人们更了解该方案的原理， 现将各 个模块介绍如下。 1.脉搏模拟电路主要是产生一定频率的脉冲信号， 来模拟人体的脉搏经过传感器和波形整形 后的输出信号。该信号直接送给脉搏四倍频电路。 2.四倍频电路的作用是将脉搏模拟信号的频率增加四倍， 即让计数器记录的数据为实际值的 四倍。让我们在 15s 内就可
4、以读出 1 分钟的脉搏数。 3.时钟产生电路由 555 构成，主要是为整个电路提供一个基准时钟，让被测者能够对比时间 与脉冲个数，来判断脉搏的快慢。 4.计时电路接收时钟信号并计时，当计时到 15s 的时候，给 JK 触发器一个有效脉冲，让 JK 触发器通过与门控制脉搏信号与计数电路的通与断。 5.清零信号主要是为下一次计数做准备。当需要再一次测量时，只需按下清零信号键，使数 据归零。就可以重新计数。 6.电源主要是为各个模块提供电能，使其正常工作，本设计采用 5V 直流供电，电源直接从 数电实验箱上获得。 时钟产 生电路 计 时 电路 控制 电路 脉搏四倍 频电路 脉搏计 数电路 与门 电源
5、 电路 使能信号 锁存电路 脉搏模 拟电路 数 码 管 显 示 电 路 清 零 电路 - 4 - 三、三、 元器件清单元器件清单 本实验采用数电中常见的器件，这样我们就可以熟练地使用而且可以降低该电路的故障率。 以下为本实验所使用的器件。 异或门 74LS86 一片， 计数器 74LS160 两片， 16 进制计数器 74LS163 一片， JK 触发器 74LS73 一片，LM555 一片，与门 74LS08，非门 74LS04，数码管三个，发光二极管五只，二极管 一只。电阻电容若干。其中： 异或门：当两个输入一致时，输出为 0，输入相异时，输出为 1。通过查芯片资料 得，以 74LS86
6、为代表的 74LS 系列的额定电压为 5V，最大 5.25V。最小输入高电平电 压 2V，最大低电平输入电压 0.8V。高电平最小输出电压 2.7V，低电平最大输出电压 0.5V。电源电流最大 10mA。为标准 TTL 电平。符合我们的设计要求。异或门的原理 图与真值表如图所示 图图 3 异或门的逻辑符号与真值表异或门的逻辑符号与真值表 4-2 输入与门及其真值表如图所示，A、B 为与门的输入端，Y 为与门的输 出端。当输入全 1 时，输出为 1。当输入有 0 时，输出为 0。与门的这一功能决定它可 以作为自动控制的开关使用。当 A 端接信号，B端接控制端，B=1 时，Y=A；B=0 时， Y=0。 图图 与与门的逻辑符号与真值表门的逻辑符号与真值表 - 5 - 74LS160 与 74LS163 有相同的逻辑结构，其结构图如图所示，管脚图如图 所示： ENT、ENP 为芯片的使能端，当 ENT、ENP 接高电平时芯片处于工作状态，接低
