数字电路课程设计报告红外线心率计.doc

【数字电路课程设计报告红外线心率计】 本报告详细阐述了红外线心率计的研制过程，旨在帮助学生理解并掌握数字电子技术中的核心概念，包括模拟和数字集成电路的应用，如运算放大器、非门、555定时器、计数器和译码器。红外线心率计是一款通过检测手指动脉血管微弱波动来计算心率的设备，其设计关键在于实现高增益、低噪声的放大器。 **1. 工作原理** 红外线心率计由多个电路单元组成： - **负电源变换电路**：通常需要提供稳定的±10V电源，但在实验中，可以直接使用+12V和-10V的电源替代。 - **血液波动检测电路**：在实际设计中，通常会使用红外线传感器来检测血液流动引起的微小变化，但实验中则用信号源发生器模拟这一过程。 - **放大、整形、滤波电路**：LM741运放用于放大微弱的电信号，然后通过整形和滤波，转化为能够反映心跳频率的方波信号。 - **3位计数器电路**：接收并处理来自放大、整形、滤波电路的方波信号，用于计算每分钟的心跳次数。 - **门控电路**：555定时器在此起到关键作用，它能根据设定条件产生单稳态触发器、多谐振荡器或施密特触发器等不同类型的电路，为系统提供必要的控制信号。 - **译码驱动显示电路**：将计算出的心率数据转换为可视化的显示。 **2. 单元电路详解** - **放大器**：两级放大器A1和A2采用反相比例放大器配置，放大倍数约为4000倍，确保信号足够强以驱动后续电路。 - **滤波电路**：由RC网络构成，用于消除放大过程中引入的干扰，确保信号的纯净。 - **电压比较器A3**：将检波后的直流脉冲与固定电平进行比较，输出与心跳频率同步的方波信号。 - **555定时器**：作为门控电路的核心，可以实现多种功能，根据输入信号的不同状态，产生相应的控制信号。 通过这个课程设计，学生不仅能学习到数字电路的基础知识，还能了解到如何将这些理论应用于实际问题解决，提升工程实践能力。同时，报告中的电路分析和设计过程，对于理解和掌握模拟和数字电路的结合应用具有重要的教育价值。