数显式脉搏测试仪课程设计与制作
专业：学号：姓名：
一．设计题目：
为更好的运用所学的知识，加深对电子电路的掌握，达到创新的目的。通过实践制作一个数字频率计，学会合理的利用集成电子器件制作电路基于数字电路和模拟电路的课程设计与制作
二．设计要求及技术指标
脉搏测试仪是用来测量一个人心脏跳动次数的电子仪器，也是心电图的主要组成部分。它是用来测量频率较低的小信号（传感器输出电压一般为几个毫伏）。
要求：
1、实现在30~60内秒测量1分钟的脉搏数，并且显示其数字。正常人脉搏数为60~80次/min，为90~100次/min,老人为100~150次/min.。
2、用传感器将脉搏的跳动转换为电压信号，并加以放大整形和滤波。
3、测试误差不小于2次/min。
4、要求完成的任务：设计电路，在时间允许的情况下要安装测试，分析实验结果，写出设计说明书。
四．设计成果形式：
1．设计说明书一份（不少于4000字）
2. 样品一套（制作成本不高于40元）。
目录
引言 (5)
第1章方案选择及总体设计 (6)
1.1 方案选择 (6)
1.2 总体设计 (7)
1.2.1 功能描述 (7)
1.2.2 定时功能的实现 (7)
1.2.3 图 (8)
第2章硬件电路设计 (9)
2.1单片机的选型及外围电路设计 (9)
2.2 显示电路的设计 (9)
2.3按键及接口电路的设计 (10)
2.4 发音电路 (11)
2.5电路原理图 (12)
第3章软件设计 (13)
3.1 基本思路 (13)
3.2按键子程序设计 (13)
3.2.1键功能及实现思路 (13)
3.2.2 程序框图 (14)
第4章实物制作及调试说明 (23)
4.1 实物制作 (23)
4.1.1 元件安装步骤 (23)
4.2.2 实物制作过程 (23)
4.2 调试说明 (23)
第5章使用说明 (24)
第6章结束语 (25)
附录 (26)
附录一元件清单 (26)
附录二参考文献 (27)
数显式脉搏测试仪课程设计与制作
引言
摘要：简述了在EDA平台上利用硬件描述语言VHDL结合CPLD/FPGA器件，设计了一种数显式脉搏测试仪。通过测试和实际应用表明：其性能稳定、工作可靠、升级方便。实现了对人体脉搏的电子测量，并且能通过外界扩音器实现听诊的功能。文章给出了系统的功能特点，设计原理，硬件电路及软件设计等。该系统利用脉冲干扰动平均值法滤波，在提高精度的同时也大大提高了系统的响应速度，该仪器成本低，可靠性高，操作方便。
【关键字】数显式脉搏测试仪电路如图1（b）所示：由压电陶瓷片、四2输入与非门CD4011、555集成定时器、 CD40110、七段数码管（MTS3101AR七段数码管）组成。MTS3101AR七段数码管为小型LED共阴极数码管， CD40110与它配套使用可直接驱动显示。
一．设计题目：
为更好的运用所学的知识，加深对电子电路的掌握，达到创新的目的。通过实践制作一个数字频率计，学会合理的利用集成电子器件制作电路基于数字电路和模拟电路的课程设计与制作
二．设计要求及技术指标
脉搏测试仪是用来测量一个人心脏跳动次数的电子仪器，也是心电图的主要组成部分。它是用来测量频率较低的小信号（传感器输出电压一般为几个毫伏）。
要求：
1、实现在30~60内秒测量1分钟的脉搏数，并且显示其数字。正常人脉搏数为60~80次/min，为90~100次/min,老人为100~150次/min.。
2、用传感器将脉搏的跳动转换为电压信号，并加以放大整形和滤波。
3、测试误差不小于2次/min。
4、要求完成的任务：设计电路，在时间允许的情况下要安装测试，分析实验结果，写出设计说明书。
第1章方案选择及总体设计
1.1 方案选择
根据题目的要求，本器件除了核心器件集成块外主要还包括了以下几个部分：
1、按键
方案一：4*4矩阵式键盘。如果选择此方案，那么在修改时钟或设置闹铃时间时就可以直接从键盘输入，方便、快捷，但程序较为复杂。
方案二：独立式按键。如果设置过多按键，将会占用较多I/O口，而且会给布线带来不便，因此，此方案适用于按键较少的情况。如果选择此方案，由于按键较少，在修改时间或设置闹铃时间时就不能直接输入，只能通过加或减完成，稍为麻烦一些，但其程序简单。
由于并不需要经常修改时间和设置闹铃时间，而且方案二的程序简单，按键少、成本低，而且程序简单，适用于我们大专学生。因此，选择方案二。
2、显示器
方案一：液晶显示器。如果选择此方案，将会降低系统的功耗，这样就可以用电池供电，便于携带。但液晶显示器的驱动电路复杂，使用起来有一定的难度。
方案二：用数码管作为显示器。数码管的驱动电路简单，使用方便，如果选择了此方案，那么在夜间看时间的时候就不需要有光源，非常方便。其缺点是功耗较大。
由于数码管使用起来较为方便，在夜间看时间也很方便。
因此我们选择了方案二。
3、计时部分
如果使用时钟芯片，系统就不怕掉电且时间精确，但这种芯片比较贵。况且，设计本系统主要是为了学习单片机程序的编写和调试以及设计硬件电路的一些方法，因此我们通过编程使用单片机定时计数器来实现计时，非常经济，且符合设计要求。
4、显示器驱动电路
考虑到经济问题，我们采用低电压，而不采用集成电路UNL2003等来驱动。由于用低电压来驱动数码管时电流小，因此需在段码支路加限流电阻。
6、电源
使用电池供电，比较方便携带。况且，本系统的体积较小，使用电池供电随身携带，因此，用电池供电合适，所以不用外部稳压电源来供电。
1.2 总体设计
1.2.1 功能描述
1.十四个510Ω与数显管连接：
本电路采用24小时进制计数，数显管各占两位且用“-”隔开。
2. 按键的设计和功能
我们在这次设计中共用了五个按键，它们分别控制“切换”、“加一”、“减一”、“设置”、“复位”。系统上电后，自动进入时钟状态。若在此时按下“设定”键，显示器上将出现闪亮位，再按“+”或“-”则可以加或减闪亮位内容，修改完一位后再按“设置”可改变闪亮位位置继续修改下一位。修改完成后再次按“设置”键即可退出设定状态进入正常显示时钟状态。若在正常显示时钟状态时按下“切换”键可进入闹钟状态，此时再按下“切换”键则又返回显示时钟；按“设定”键可修改当前显示的闹钟时间，修改方法与修改时钟相同。
1.2.2 定时功能的实现
电路上电后按照设定的初始值开始运行，我们可以按实际需求先设定。
电路能在设定的时间。这是因为当系统到了我们设定的时间时，控制蜂鸣器的
P3.6口就会发出如下图所示频率的方波，所以蜂鸣器会发出“嘀-嘀——嘀-嘀”的响声，从而实现定时响铃的效果。
1.2.3 硬件框图
本电路的定时器和脉冲电路可通过两个按键来进行调整,并由14个电阻降压。
硬件框图如下
40110 为十进制可逆计数器/锁存器/译码器/驱动器，具有加减计数，计数器状态锁存，七段显示译码输出等功能。
cd40110引脚图
图1
555无稳电路
无稳电路有 2 个暂稳态，它不需要外触发就能自动从一种暂稳态翻转到另一种暂稳态，它的输出是一串矩形脉冲，所以它又称为自激多谐振荡器或脉冲振荡器。 555 的无稳电路有多种，这里介绍常用的 3 种。
（ 1 ）直接反馈型 555 无稳
利用 555 施密特触发器的回滞特性，在它的输入端接电容 C ，再在输出 V 0 与输入之间接一个反馈电阻 R f ，就能组成直接反馈型多谐振荡器，见图 7 （ a ）。用等效触发器替代 555 电路后可画成图 7 （ b ）。现在来看看它的振荡工作原理：
刚接通电源时， C 上电压为零，输出 V 0 =1 。通电后电源经内部电阻、 V 0 端、 R f 向 C 充电，当 C 上电压升到＞ 2 /3 V DD 时，触发器翻转 V 0 =0 ，于是 C 上电荷通过 R f 和 V 0 放电入地。当 C 上电压降到＜ 1 /3 V DD 时，触发器又翻转成 V 0 =1 。电源又向 C 充电，不断重复上述过程。由于施密特触发器有 2 个不同的阀值电压，因此 C 就在这 2 个阀值电压之间交替地充电和放电，输出得到的是一串连续的矩形脉冲，见图 7 （ c ）。脉冲频率约为
f=0.722 ／ R f C 。
（ 2 ）间接反馈型无稳
另一路多谐振荡器是把反馈电阻接在放电端和电源上，如图 8 （ a ），这样做使振荡电路和输出电路分开，可以使负载能力加大，频率更稳定。这是目前使用最多的 555 振荡电路。
这个电路在刚通电时， V 0 =1 ， DIS 端开路， C 的充电路径是：电源→R A →DIS→R B →C ，当 C 上电压上升到＞ 2 /3 V DD 时， V 0 =1 ， DIS 端接地， C 放电， C 放电的路径是：C→R B →DIS→ 地。可以看到充电和放电
时间常数不等，输出不是方波。 t 1 =0.693 （ R A ＋ B B ） C 、 t 2 =0.693R B C ，脉冲频率 f=1.443 ／（ R A ＋ 2R ） C
（ 3 ） 555 方波振荡电路
要想得到方波输出，可以用图 9 的电路。它是在图 8 的电路基础上在 R B 两端并联一个二极管 VD 组成的。当 R A =R B 时， C 的充放电时间常数相等，输出就得到方波。方波的频率为 f=0.722 ／ R A C （ R A =R B ）
在这个电路的基础上，在 R A 和 R B 回路内增加电位器以及采用串联或并联二极管的方法可以得到占空比可调的脉冲振荡电路。
555 脉冲振荡电路常被用作交流信号源，它的振荡频率范围大致在零点几赫到几兆赫之间。因为电路简单可靠，所以使用极广。
只要按上述步骤细心分析核对，一定能很快地识别 555 电路的类别和了解它的工作原理。下面的问题就比较好办了，例如定时时间、振荡频率等都可以按给出的公式进行估算。
用门电路组成的多谐振荡器(包括由反相器、与非门和或非门)在各种电子电路中几乎都能见到，它们最主要的用途是用来作时钟脉冲发生器，用来驱动计数器或脉冲分配器，使电路的各组成部分能够按照所设定的工作程序有条不紊地工作。用与非门和或非门组成的多谐振荡器如图所示。
第2章硬件电路设计
2.1数电路的选型及外围电路设计
选用cd40110及对其介绍：
CD40110能完成十进制的加法、减法、进位、借位等计数功能，并能直接驱动小型七段LED数码管，其逻辑功能见表1，其引脚排列如图1（a）所示。
R（5脚）为清零端，R＝1时，计数器异步清零。
CP为时钟端，CPu（9脚）为加法计数时钟，CPD（7脚）为减法计数时钟。
Qco（10脚）加计数进位输出，QBO（11脚）减计数借位输出。
TB（4脚）为触发器使能端，TE＝0时，计数器工作，TE＝1时，计数器处于禁止状态，即不计数。
LE（6脚）为锁存控制端，LE＝1，显示数据保持不变，但它的内部计数器仍正常工作。
a，b，c，d，e，f，g（1，15，14，13，12，3，2脚）为信号输出端，与七段显示器连接。
表1 CD4O110逻辑功能表
2.2 显示电路的设计
2.2.1 动态显示简介
本设计采用动态显示方式。LED数码管的所有段码连接在同一个8位的I/O口线上,每一个LED数码管的位码则单独使用一个I/O口，如图2.3示。这样N位动态显示LED数码管只需占用6+N位I/O口线。此电路的突出特点是占用较少硬件资源(I/O),功耗相对于静态显示来将大大减低,需占用系统的软件资源。
2.2.2 LED动态显示的原理
首先向LED显示器段码数据口发送第一个8位数据,向位码数据口发送第一个位码数据,此时由于只有P0.7为高电平,因此只有第1个数码管显示该数码。延时一段时间后可以发送第二个数据,同样应使其对应的位码为高电平且保证其它位为低电平。依此类推对各显示器进行扫描,显示器分时轮流工作。虽然每次只有一个显示器显示,但由于人的视觉暂留现象我们仍会感觉所有的显示器都在同时显示。由于单片机的驱动能力比较弱，不能直接驱动数码管，因此，要加上驱动电路，如下图所示：
2.5电路原理图
第4章实物制作调试说明
4.1 实物制作
4.1.1 元件安装步骤：
电阻器→晶体二极管→晶振→电容器→DIP底座→数码管→晶体三极管→电解电容器→按钮→蜂鸣器→发光二极管→电源插座→将单片机插入底座
4.2.2 实物制作过程
1. 根据我们的程序画出电路图，查找有关资料看我们所需元件是类型；
2. 根据我们的电路图买到我们所需的元件；
3. 根据元件的封装来画电路图的PCB图；
4. 制作电路板，压制PCB图；
5. 钻孔，安装元件；
6. 焊上元件（过程如上所述）；
7. 进行实物调试。
4.2 调试说明
1、把压电陶器片放到脉搏上，借以检测硬件是否有连线错误，是否有断路和虚焊。结果发现有两个数码管不能显示。断开电源，仔细检查线路，发现那两个数码管的位选端有断线现象。用电烙铁将其焊接好，通电再次检查，显示一切正常，显示电路检查完毕。
2、进行总体调试：将程序烧写到单片机内，通电试机，发现时间走时很慢，大约8秒钟秒单元才加一。断定是1秒定时程序出错。经检查修改程序后，重新测试，再次通电试机，1秒计时正常工作。接下来检查调时功能，分别按下各功能键，观看数码管的显示结果，当在调整时钟的分单元时，发现当减到59时就又变成调整小时单元了。再次检查程序，在调时程序里有跳转错误的地方，更正后再次测试，通电检查调时功能，所有调时功能都实现了。最后就是测试
第5章使用说明
工作原理：压电陶瓷片HTD作为脉搏传感器，将它贴在人身测试部位时，便把人体的脉搏信号转换为电信号，由于该电信号很微弱，故由与非门IC1－1，R1，C1组成的线性放大器进行放大，放大的信号再由与非门IC1-2进行整形，
然后送人IC
3，IC
4
CD40110进行计数，IC3，IC4与数码管共同组成两位加法计
数显示电路，IC3、IC4的TB（4脚）为低电平时，允许计数脉冲输人，当TB为高电平时，计数器被禁止，不能计数。由IC2 555集成定时器、C2、R2成定时电路，其输出端（3脚）与IC3，IC4的TE（4脚）相连接。平时，IC2的输出为高电平，使IC3，IC4计数禁止；当按下S2时，IC2的输出变为低电平，C2经R2充电，定时开始。与此同时，IC3，IC4允许开始计数脉冲进入，60秒后，IC2的输出又变为高电平，使计数器停止计数，此时，数码管显示的计数结果即为一
分钟内脉搏跳动的次数。C
4，R
3
组成清零电路，用来保证在电源接通瞬间，IC3，
IC4自动复位清零。
第6章结束语
在此次课程设计中，我主要是负责找好电路、画PCB图以及组装焊接调试等。由于第一次做单片机在制作的过程中遇到了很多问题，比如不知道如何编写程序，如何使用编程器烧写程序到芯片等。通过这次程序的编写和在编写程序过程中所遇到的种种问题，我总结了在编写程序时需要注意的一些事项：
1.在设计程序之前，务必要对所用单片机的内部结构有一个系统的了解，知道该单片机片内有哪些资源；
2.设计程序采用什么编程语言并不是非常重要，关键要有一个清晰的思路和一个完整的软件流程图；
3.在设计程序时，不能妄想一次就将整个程序设计好，“反复修改，不断改进”是程序设计的必经之路；
4.要养成注释程序的好习惯，一个程序的完美与否不仅仅是实现功能，而应该让人一看就能明白你的思路，这样也为资料的保存和交流提供了方便；
5.在设计程序过程中遇到问题是很正常的，但我们应该将每次遇到的问题记录下来，并分析清楚，以免下次再碰到同样的问题。
经过这两周的课程设计，使我对单片机系统有了更深的认识，对单片机有了更浓厚的学习热情，特别是锻炼了我对所学知识的认知应用能力，在答案师兄的指导下，让我顺利完成了这一次课程设计，使我们认识到课程的重要性，同时也感受到理论与实践之间的差距，促进今后的学习热情。
附录
附录一元件清单
医学电子仪器原理与设计课程设计报告 设计名称：便携式电子血压计设计 2011-6-1
第一部分功能设计 1.1 电子血压计的设计目的 当今社会人们迫切希望一套成形的人体生理参数测量系统。血压是人体的重要生理参数，是人们了解人体生理状况的重要指标。测量血压的仪器称为血压计，血压计分为水银血压计、弹簧表式血压计、电子血压计三种。其中电子血压计是一种医用范围十分广泛的医疗设备，它外观轻巧、携带方便、操作简单、显示清晰，对提高人们的生活质量发挥了重要的作用。 我们想通过此设计来达到以下目的： 1.通过设计加深对单片机的认识、了解及掌握，掌握模数转换部分、中断部分以及数码显示部分的应用，能够达到软硬件相结合的程度。 2.加深对硬件电路的了解以及掌握，学会根据系统要求设计电路，学会动手焊接电路。 3.复习相关知识，加深对以往学过的知识点的理解程度（特别是软件编程的能力）。 4.锻炼自己发现问题、分析问题、解决问题的能力，培养团队意识，锻炼分工合作以及协调能力。 1．2电子血压计的主要功能 我们的血压计基于示波法原理，根据课程实验所发传感器US9116-006N实现较准确的压力传感，使用8位单片机ATmege16对信号进行处理，将收缩压和舒张压的值在LED上显示出来。 第二部分系统设计 2.1设计摘要 血压是人体重要的生理参数，准确的测量血压对人体的健康起着十分重要的作用。我们的血压计基于示波法原理，选用传感器US9116-006N实现压力传感，使用8位单片机ATmege16对信号进行处理，将收缩压和舒张压的值在LED上显示出来。整套仪器具有易于携带、测量方便的特点。 2.2血压测量原理 临床上血压测量技术一般分为直接法和间接法。前者的优点是测量值准确，并能连续监测，但它必须将导管置入血管内，是一种有创的测量方法；后者是利
摘要 系统以16位超低功耗的MSP430G2553作为脉搏测试仪的控制核心模块，利用红外发射管发射红外信号，透过人体手指或耳垂，通过硅光电池接收红外发射管发射的红外信号，利用人体组织的透明度随心脏搏动而改变，从而提取相应的微弱脉搏信息，通过放大与滤波将检测的微弱脉搏信号进行放大处理，通过信号调理电路对信号进行整形，输出脉冲波形送单片机，单片机通过I/O口的中断捕获功能获取脉搏信号周期，结合软件处理，计算出每分钟的脉搏数。另外该系统还包含电源电路、按键电路、显示电路、声光报警电路等。系统采用3.7V电池供电，并利用单片机的低功耗休眠模式降低工作电流，实现低功耗效果。系统通过128X64点阵屏的主菜单栏和分级菜单栏实现各项功能管理，使系统可操作性强、人机交互友好。本系统工作可靠，功能完备，并加入了自己设计的创新点。
便携式脉搏测试仪 一、方案比较与论证 1、单片机的选型 本设计使用MSP430G2553单片机为主控芯片，其内部主要资源包括：低功耗16位MSP430微处理器、16KB的Flash存储器，512B的RAM、两个分别带三个捕获功能的定时器模块TA、支持SPI和I2C通信的通用串行接口USCI、10位200-ksps模数A/D转换器、时钟系统和一定数量通用IO口。 该款单片机继承了MSP430系列单片机的优点：低电源电压范围：1.8V~3.6V；超低功耗：运行模式--230 μA 在 1 MHz频率和2.2V电压条件下,待机模式--0.5 μA，关闭模式（保留RAM）--0.1 μA；拥有五种节电模式；低于1us的待机唤醒速度；内部超低功耗的低频振荡器，32KHz的晶振，外部数字时钟源；串行板上编程；2线制Spy-Bi-Write 接口的片上仿真逻辑电路等。 综上所述，由于该设计需要实现低功耗的特点和利用单片机内部的A/D转换器对信号进行模拟采集等，因此适合使用MSP430G2553单片机为主控芯片对系统进行控制。 2、光电传感的选择与论证 方案一：采用光敏晶体管光电传感器 光敏二极管的伏安特性相当于平移了普通的二极管，光敏三极管的伏安特性和光敏二极管的伏安特性类似，但光敏三极管的光电流比同类的光敏二极管大好几十倍，零偏压时，光敏二极管有光电流输出，而光敏三极管则无光电流输出。 方案二：采用硅光电池光电传感 硅光电池是目前使用最为广泛的光伏探测器之一，具有宽广的光谱响应范围特性，并且它输出的电流与光的强度呈线性关系，同时拥有机械强度高，使用寿命长，稳定性好，可靠性强等诸多优点。 由于系统需要输出的电流与光的强度呈线性关系，综合比较，采用方案二。 3、显示方式的选择 方案一：TFT彩屏 采用TFT屏，可以显示更多的信息，并且其响应时间比较短，色彩艳丽,在市场逐渐成为主流显示器，但与单片机通讯时需要的IO接口多。 方案二：12864串行液晶屏 12864液晶显示器是一种具有 4 位/8 位并行、3 线串行多种接口方式，内部含有自带的中文字库点阵图形液晶显示模块。可以显示 8×4 行 16×16 点阵的汉字，也可完成图形显示，低电压低功耗是其又一显著特点。 综合考虑，该系统需要液晶屏与单片机通讯时IO接口较少故采用方案二。 二、理论分析与计算 1、光电发射接收参数分析与计算
毕业论文设计（论文）题目：心率测试仪设计
摘要 心脏的每一次搏动都会导致手指皮肤毛细血管产生一次充盈和收缩，该血脉变化信号可用于检测心率。本课题设计了一种基于反射式光电传感器的心率测试仪，由反射式光电传感器提取出手指皮肤处的微弱脉搏信号并加以处理，使心率的测量显得更简便更精确。 本设计主要由六部分组成，包括测量电路、放大电路、滤波整形电路、倍频电路、控制电路和计数译码显示电路。该设计的首要任务是测量电路中传感器的选取，其次就是信号的放大及滤波整形电路的设计，关键点是计数译码显示电路中计数和译码方式的选择。 该设计利用外置恒流源电路的反射式光电传感器，将人体的脉搏信号转变为可处理的电信号，再将所得电信号经过电压放大、滤除高频、A/D转换和倍频等处理得到数字脉冲信号，接着在由555定时器组成的闸门控制电路的控制下，经过计数器、译码器的处理，最终将心率测试结果用数码管显示出来。 利用Mulitisim仿真软件，可以对此心率测试仪实现仿真。本设计只需要被测人把手指放在传感器内不足10秒钟就可以精确测量出心率值，测量结果用三位七段数码管显示。本设计在仿真实验中，当输入1Hz正弦信号时，经过6次测试，心率平均值为60次/分钟，最大误差1.67%；当输入2Hz正弦信号时，经过6次测试，心率平均值为119次/分钟，最大误差1.68%。仿真结果满足课题要求的当心率大于50次/分钟时，误差小于5%，仿真实验成功，所设计心率测试仪达到预期目的。 【关键词】心率测试仪反射式传感器Mulitisim仿真软件数字脉冲信号
ABSTRACT The heart beat of each time will cause the capillaries of finger skin have a filling and shrinkage, the changes of blood signal can be used for the detection of heart rate, which causes the finger skin producing the weak vibration. The vibration signal can be used to test the heart rate This topic designs a heart rate tester which is based on reflecting photoelectric sensor, By reflecting photoelectric sensor extracts the pulse signal from finger skin and process it, at last making the heart rate measurement appears more simple and precise. This design mainly by six parts, including measuring circuit, amplifying circuit, filtering plastic circuit, times frequency circuit, control circuit and count decode display circuit. As for the design , the selection of sensor is the primary task in the measurement circuit, followed by signal amplifier and filtering plastic circuit design, the key point is that the count of the counter decoder circuit and the choice of the ways of decoding. This design uses reflecting photoelectric sensor whose outer is constant current source circuit, this design makes the human body pulse signal into the electrical signals which can be handled, and then through the electrical signal voltage amplifier, filtering hf, A/D conversion and frequency doubling processing get digital pulse signal, and then process it under the control of the gate control circuit which is composed by 555 timing device, followed by the counter, decoder, eventually display the heart rate test results with A digital tube. Using Mulitisim simulation software can realize the simulation about the heart rate tester. This design only needs to the man putting his finger in the sensor less than 10 seconds to measure the value of heart rate, the measured results will be displayed with three seven period of digital pipe. This designed simulation results show that when the input 1 Hz sine signals, after six times test, average heart rate for 60 times/minutes, the maximum error 1.67%; When the input 2 Hz sine signals, after six times test, heart rate average of 119 times a minute, the maximum error of 1.68%. The simulation results meet requirements when the subject is greater than 50 / minutes heart rate, the error is less than 5%, the simulation experiment is successful, and the design of the heart rate tester achieved the expected purpose. 【Key words】Heart rate tester Reflecting sensor Mulitisim simulation software Digital pulse signal
便携式酒精测试仪开题报告 1. 引言 酒精饮驾是一种严重的交通违法行为，给道路交通安全和人身财产安全带来了 巨大的威胁。为了减少酒驾和提高交通安全，便携式酒精测试仪在日常生活中得到了广泛的使用。该设备可以快速、准确地检测一个人体内的酒精浓度，并根据检测结果提醒驾驶人员是否适合驾驶。 本开题报告将探讨设计和开发一款便携式酒精测试仪的可行性和必要性。我们 将分析目前市场上的酒精测试仪产品，在用户需求和技术可行性的基础上提出设计方案，并进行实际测试和评估。 2. 目标和研究内容 2.1 目标 本项目的目标是设计和开发一款便携式酒精测试仪，具有以下特点：•准确性：通过高精度传感器和先进的检测算法，实现对酒精浓度的准确测量。 •可靠性：保证测试结果的稳定性和可靠性，避免误判和误报。 •便携性：外观小巧轻便，易于携带和使用。 •可视化显示：使用LCD屏幕或LED显示器，直观地显示酒精浓度结果。 2.2 研究内容 为实现上述目标，本项目的研究内容包括以下几个方面： 2.2.1 传感器技术研究 通过调研和分析市场上常用的酒精传感器技术，选取适合的传感器来实现酒精 浓度的测量。我们将研究不同传感器的灵敏度、准确性和稳定性，并进行实验验证。 2.2.2 算法设计和开发 基于传感器的测量数据，我们将设计和开发酒精浓度检测算法。该算法将根据 测量数据，考虑体重、性别等因素，计算出相对准确的酒精浓度。我们将借鉴现有的算法，并进行适当的优化和改进。
2.2.3 硬件设计和开发 便携式酒精测试仪需要一个小巧轻便的外观设计，以便用户能够随身携带和使用。我们将进行硬件设计和开发，包括电路设计、元器件选择和外壳设计等。 2.2.4 软件开发 为了直观地显示酒精浓度结果，我们将进行软件开发，设计用户界面和控制逻辑。我们将使用嵌入式开发平台，并采用现代化的软件开发工具和方法。 2.2.5 测试和评估 设计和开发完成后，我们将进行实际测试和评估。我们将与已有设备进行比较，对酒精测试仪的准确性、可靠性、便携性和用户体验等方面进行评估。 3. 预期结果和创新点 预期的结果是开发出一款准确、可靠、便携的酒精测试仪，并在实际测试中验 证其性能和可行性。我们将通过对比现有产品，评估本项目的创新点和竞争优势。 本项目的创新点主要有以下几个方面： 1.准确性和可靠性：采用先进的传感器技术和算法，实现对酒精浓度的 准确测量，并保证测试结果的稳定性和可靠性。 2.便携性：重点考虑外观设计，使酒精测试仪外形小巧轻便，方便用户 随身携带和使用。 3.可视化显示：使用LCD屏幕或LED显示器，直观地显示酒精浓度结 果，避免用户需要连接其他设备或APP查看结果。 4. 计划和进度安排 本项目的计划和进度安排如下： •第1-2周：调研，分析市场上的酒精测试仪产品，确定设计和开发方案。 •第3-4周：研究传感器技术，选择合适的传感器并进行实验验证。 •第5-6周：设计和开发酒精浓度检测算法，并进行测试和优化。 •第7-8周：进行硬件设计和开发，包括电路设计、元器件选择和外壳设计等。 •第9-10周：进行软件开发，设计用户界面和控制逻辑。 •第11-12周：进行实际测试和评估，并对项目进行总结和报告撰写。
五邑大学 电子系统课程设计 题目：脉搏心率测试仪测试与制作 院系信息工程学院 专业电子信息工程 学号 学生姓名 指导教师陈鹏讲师 报告日期2013年1月
脉搏心率测试仪测试与制作 引言 脉搏波所呈现出来的形态、强度、速率和节律等方面的综合信息，能反映出人体心血管系统中许多生理疾病的血流特征。本系统是采用STC89C52单片机为核心而制作的一种实用型脉搏测量仪。采用红外发射管和接收管对人体的脉搏心率进行数据采集，得到的信号滤波放大整形后送入STC89C52单片机进行采集和处理。单片机将采集到的脉搏心率在液晶LCD1602上实时显示出来。本文将首先描述本设计的整体思路，然后介绍各个部分设计中的细节，最后列出完善的计算和处理方式与结果。 1.设计解析与设计方案介绍 平均心率值是指一分钟内心脏实际跳动的次数，本心率测量仪是测试平均心率值，测量方法主要有两种: 一种是心电测量. 即根据心电图上相邻二次波形之间的间隔时间来计算心率值; 另一种是脉搏测量。通常心脏的跳动与脉搏的跳动是同步的, 因此只需测出脉搏跳动次数就可以知道心率值测量脉搏是通过记录处理脉搏传感器发出的指脉电信号来实现的。本方案选择的比较简单直接的脉搏测量方式。 目前脉搏波检测系统有以下几种检测方法：光电容积脉搏波法、液体耦合腔脉搏传感器、压阻式脉搏传感器以及应变式脉搏传感器。近年来, 光电检测技术在临床医学应用中发展很快, 这主要是由于光能避开强烈的电磁干扰, 具有很高的绝缘性, 且可非侵入地检测病人各种症状信息。本系统设计了指套式的透射型光电传感器, 实现了光电隔离,减少了对后级模拟电路的干扰。采用指套式的透射型光电传感器模块对人体实行心率数据采集，采集所得信号通过放大电路模块实行电信号放大，然后信号通过滤波电路模块进行滤波（特别滤除50Hz市电干扰），再通过整形稳压电路进行整形后，得到幅值在0~5v的正弦信号，再最后将信号通过斯密特比较器NE555形成矩形波并送入单片机控制显示电路模块实现平均心率结果显示。 其具体总体结构框架如图1.1：
模电数电综合实验 指导书 浙江理工大学 2012年1月
目录 一.设计目的 (1) 二.设计要求 (1) 三.设计内容 (1) 四.设计指标 (2) 五．设计方案 (2) 六．时间安排 (3) 七．参考资料 (4) 八．报告格式 (4)
一. 设计目的 电子技术综合设计是综合应用模拟电子技术、数字电子技术、电子设计自动化（EDA）技术进行电子系统的综合设计。本课程设计通过电子脉搏测试仪的设计，要求学生熟悉电子系统设计的方法、步骤，包括参数计算、元器件选择、仿真、画原理图和印制电路板图、焊接、模拟电路的调试、数字电路的调试，以及整机通调等。通过本产品的制作，可以使学生掌握常用模拟、数字集成电路（运算放大器、非门、555定时器、计数器、译码器等）的应用。 二. 设计要求 脉搏测试仪是用来测量一个人心脏跳动次数的电子仪器，也是心电图测量的主要组成部分。本次课程设计要求用红外线传感器检测出手指中动脉血管的微弱波动，由计数器计算出每分钟波动的次数。 三. 设计内容 1. 模拟电路的设计与仿真：模拟电路的任务是将心脏脉动信号转换成数字脉冲信号，完成这个过程一般需包括检测电路、放大电路、滤波电路及整形电路。检测电路是选择合适的传感器，将非电物理量转换成电信号，本设计中，需将心脏脉动信号转换成电信号。由于检测电路输出的电信号比较微弱，必须加以放大，以达到整形电路所需的电压，一般为几伏。放大倍数将由整形电路所需电压值与传感器输出电压值决定。滤波电路的作用是把脉搏信号中的高频干扰信号去掉。经过放大滤波后的脉搏信号仍是不规则的脉冲信号，且有低频干扰，仍不满足计数器的要求，必须采用整形电路。 2. 模拟电路的装配与调试：将设计好的放大电路、滤波电路、整形电路先后在实验平台上装配与调试，即先装配与调试放大电路，调试时先不用检测电路的检测信号，可先用20mVpp、200Hz的正弦波信号作为输入信号。在确保放大电路正确的情况下，再继续装配与调试滤波电路，在确保前两个电路正确的情况下，再继续装配与调试整形电路。在确保以上三个模块电路完全正确的情况下，再把检测电路加上去进行调试。 3．数字电路的设计与仿真：数字电路的任务是对模块电路转换所得的数字脉冲信号在30s内进行计数，并将计数所得结果用数码管显示出来。完成这个过程一般需包括定时电路、计数电路、译码电路及显示电路。为了缩短测量心跳时间，本设计规定30s测量时间，但要求显示1分种的心跳次数，因此需将测得的心跳次数乘2。定时电路提供30s定时，当定时器开始定时，同时启动计数器计数，定时30ｓ结束，关闭计数器。计数器的作用是在30ｓ时间内，对脉冲进行计数。译码电路是将计数所得的十进制BCD码译码成七
五邑大学 电子系统设计开题报告题目：便携式心率测试仪 院系信息工程学院 专业电子信息工程 学号 学生姓名 指导教师 开题报告日期
一、课题来源、国内外研究现状与水平及研究意义、目的。 1．课题来源 便携式心率测试仪 2．国内外研究现状与水平 便携式医疗设备正不断改进数以百万计患者的医疗保健条件。现在外国的先进运动手表甚至能够无线记录用户的心率。未来，还将有众多能显著改善医疗实施及其效果的创新型医疗应用产品。 满足便携式医疗领域的微处理器需求给半导体企业带来了挑战。虽然工程设计无外乎是在相对立的功能、规范以及空间限制条件之间进行取舍，但是这种平衡取舍在便携式医疗领域往往非常棘手。医疗市场的相关需求往往很难协调，如小尺寸与高功能性、低功耗与高性能模拟，以及超长电池使用寿命与高处理能力等。这些产品需要模数转换器 (ADC)、可调节增益、电源管理以及液晶显示屏 (LCD) 等。这些都将是需要我们更多的去研究和发展。 3．研究意义和目的 以往专门测量心率值的仪器较少，人们为了知道自己的运动或者劳动强度是否超负荷，尤其是老年人或运动员等，他们都得赶到医院而不能实时测量和预知。为了观测“预防为主”的方针，为了实现人人能享受基本医疗保健的目标，把过去的以医院为轴心的医疗服务体系过度到以家庭为基础的社区卫生服务体系已成为必 然趋势。所以便携式医疗仪器已相继问世。便携式心率测试仪属于一种集轻型化、一体化、可视化等优点的测试仪；同时它适合在家庭和社区条件下使用。心电诊断仪、心率计的应用在心血管疾病的研究和诊断方面发挥出显著的作用，它们所记录的心脏活动时的生物电信号，已成为临床诊断的重要依据。该心率仪可用于临床心率监护；并为体力劳动者劳动强度测定、运动员及士兵训练强度测定等提供确凿的和必不可少的生理指标。 二、研究内容，拟采取的研究方法、实验过程、预期成果。（附主要参考文献）1．研究内容 将脉搏通过传感器转为电压信号，再通过不同的集成芯片将电压信号完成放大、滤波、整流等一系列工作，然后利用单片机进行处理计算。实现在任何地点任何时间都能快速检测出人体的心率，达到集轻型化、一体化、可视化等优点于一身的系统。 2．拟采取的研究方法 了解课题所需知识点，然后翻阅相关资料和教材，通过网页搜索查找相关资料，计算各参数，了解各元器件的功能作用，设计电路图，用相关的仿真软件进行仿真，最后进行实物调试。
数字式电阻测试仪电路设计方案 1系统概述 1.1设计思路： 数字式电阻测试仪的基本工作原理是将待测的数字信号转化为模拟信号，在通过计数、译码，由数码管直接将阻值显示出来。本设计是通过555芯片与74LS160芯片共同协作来完成的。接通电源后多谐振荡器开始工作，此时给555单稳态触发器一个负脉冲，使其工作，产生的脉冲宽度为Tw，两输出端相与后接74LS160计数器，记录的就是Tw宽度多谐产生的高电平个数。因待测电阻R 与单稳态的脉冲宽度Tw呈线性关系，给定参数后，高电平数即为待测电阻值。最后通过译码显示，显示出最终的结果。 1.2设计方案的分析与选择： 本次设计要求进行电阻测量并将结果在数码管上显示出来，期间要进行单位的选择，其实就是进行数字式欧姆表的设计。如何将模拟信号转换为数字信号成为本次设计的一个难点。考虑到555单稳态触发器可以实现模数的转换，因此我们决定采用555电路来完成。下面给出四种设计方案进行可行性分析： 方案一：用场效应管运算放大器和A\D转换实现。 使用场效应管运算放大器组成线性欧姆表电路。运算放大器的同向端接稳压二极管，输出经待测电阻Rx反馈到反向输入端，反向输入端经一电阻R接地。由于电流表的一端接在运算放大器的同向端，因此运算放大器输出与待测电阻Rx成正比。如果电流表满量程则代表Rx=R。这样待测电阻的阻值可以很容易的根据R 来确定，只需改变R值即可轻易获得待测电阻值。将获得的电阻值经A\D转换后与数码管连接，则数码管显示电阻值。 其电路基本原理图如下图所示：
图1.1 方案一原理图 方案二：利用桥式电路和A\D转换实现。 待测电阻Rx和R=1000,R1,R2,P1组成一个电阻电桥，其中P1是用来完成校准过程的。运算放大器的输出电压与（R-Rx）/（R+Rx）成正比，待测电阻大小可通过电压表或电流表指示出来。R和Rx可通过驱动指示灯LED1和LED2显示，当R 大于1000时，运算放大器输出低电平，LED1亮，否则LED2亮。也可以通过电表的正负指示电阻的大小。将测量出的电阻值通过A\D转换电路实现数制的转换，并将其连接至数码显示管，最终的测量结果将在数码管上显示出来。其原理图如下图所示： 图1.2. 方案二原理图 方案三：用555单稳态触发器和A\D转换实现。 根据555单稳态触发器的基本工作原理可知，输出脉冲宽度Tw与电阻R有关系Tw=1.1RC,给定C值，R将与Tw成正，R的值可通过Tw指示出来。将其通过A\D 转换后与76LS160连接，结果将在数码显示管上体现出来。 其原理图如下图所示：
数显式脉搏测试仪课程设计与制作 专业：学号：姓名： 一．设计题目： 为更好的运用所学的知识，加深对电子电路的掌握，达到创新的目的。通过实践制作一个数字频率计，学会合理的利用集成电子器件制作电路基于数字电路和模拟电路的课程设计与制作 二．设计要求及技术指标 脉搏测试仪是用来测量一个人心脏跳动次数的电子仪器，也是心电图的主要组成部分。它是用来测量频率较低的小信号（传感器输出电压一般为几个毫伏）。 要求： 1、实现在30~60内秒测量1分钟的脉搏数，并且显示其数字。正常人脉搏数为60~80次/min，为90~100次/min,老人为100~150次/min.。 2、用传感器将脉搏的跳动转换为电压信号，并加以放大整形和滤波。 3、测试误差不小于2次/min。 4、要求完成的任务：设计电路，在时间允许的情况下要安装测试，分析实验结果，写出设计说明书。 四．设计成果形式： 1．设计说明书一份（不少于4000字） 2. 样品一套（制作成本不高于40元）。 目录 引言 (5) 第1章方案选择及总体设计 (6) 1.1 方案选择 (6) 1.2 总体设计 (7)
1.2.1 功能描述 (7) 1.2.2 定时功能的实现 (7) 1.2.3 图 (8) 第2章硬件电路设计 (9) 2.1单片机的选型及外围电路设计 (9) 2.2 显示电路的设计 (9) 2.3按键及接口电路的设计 (10) 2.4 发音电路 (11) 2.5电路原理图 (12) 第3章软件设计 (13) 3.1 基本思路 (13) 3.2按键子程序设计 (13) 3.2.1键功能及实现思路 (13) 3.2.2 程序框图 (14) 第4章实物制作及调试说明 (23) 4.1 实物制作 (23) 4.1.1 元件安装步骤 (23) 4.2.2 实物制作过程 (23) 4.2 调试说明 (23) 第5章使用说明 (24) 第6章结束语 (25) 附录 (26) 附录一元件清单 (26) 附录二参考文献 (27)
脉搏测试仪设计报告 摘要：本系统以ST12C5A60S2单片机为核心，利用红外线发射二极管和接收二极管作为信号检测传感器，通过LM324信号放大电路，最终使用四位一体数码管作为显示器件。系统利用红外对管将人体心脏跳动使血管中血液饱和程度的变化将引起光的强度发生的变化，红外接收二极管的电流也跟着改变，导致红外发射管输出脉冲信号，经过由LM324构成的放大电路将脉冲信号放大整形，传送至单片机进行信号计算处理，最后将数据结果送到数码管进行显示。由此来对人体心率的数据进行测量。 关键词：ST12C5A60S2、红外线发射二极管、接收二极管、LM324、MY3641AH
Abstract：The system is based on the ST12C5A60S2 single-chip microcomputer as the core, with the infrared emitting diode and receive diode as sensor, signal amplifier circuit with LM324 as the core device, with 2MY3641AH four in one as a digital control display device. Through infrared to control the human beating heart vascular blood saturation degree of change will cause the light intensity changes, the infrared receiving diode current also change, resulting in the infrared emission tube output pulse signal, after which is composed of LM3243stage amplifying circuit amplifies the pulse signal is transmitted to the single chip microcomputer, signal processing, finally the data sent to the digital tube display. According to the data measured on human heart rate. Key words: ST12C5A60S2, infrared emitting diode, receiving diode, LM324, MY3641AH 目录
2023年全国赛区大学生电子设计TI 杯竞赛试 题（F 题） 参赛注意事项 （1）20xx 年x 月xx 日8:00竞赛正式开始。本科组参赛队只能在A 、B 、 C 、 D 、 E 题目中任选一题；高职高专组参赛队原则上在 F 、 G 、 H 题中任选一题，也可以选择其他题目。 （2）参赛者必须是有正式学籍的全日制在校本、专科学生，应出示能够 证明参赛者学生身份的有效证件（如学生证）随时备查。 （3）每队严格限制3人，开赛后不得中途更换队员。 （4）竞赛期间，可使用各种图书资料和网络资源，但不得在学校指定竞 赛场地外进行设计制作，不得以任何方式与他人交流，包括教师在内的非参赛队员必须迴避，对违纪参赛队取消评审资格。 （5）20xx 年x 月xx 日20:00竞赛结束，上交设计报告、制作实物及《登 记表》，由专人封存。 便携式脉搏测试仪（F 题） 【高职高专组】 一、任务 设计并制作一个便携式人体脉搏测试仪，该测试仪采用红光或红外光发射接收技术，从人体手指或耳垂处采样获取脉搏信息，并能实时显示被测者每分钟的脉搏数。其系统框图如图1所示，其中A 、B 为2处信号观测点用于作品评测。 光电脉搏探头 光电传感 放大 滤波 信息处理 显示 信号调理 A B 图1 脉搏测试仪系统方框图 二、要求
1、基本要求 （1）设计制作光电脉搏探头，发射红外光或红光作为探测信号，照射到指尖等人体组织后，接收其透射或反射信号。 （2）设计制作脉搏信号调理电路与信息处理电路，测量并显示被测人每分钟脉搏次数，以医学仪器产品同时测量值为对照，测量误差不大于±3次。 （3）测试仪必须采用3.6V电池供电，并尽量降低待机电流与工作电流。作品应留有电池供电电流测试点以便评测时测量功耗。 （4）测试仪能在白天室内日常亮度环境下正常工作。 （5）测试仪在测量状态时，能在光电探头达到合适测试部位时自动启动测量，1分钟完成测量后自动待机，直至撤离探头并再次达到测试部位时自动启动下一次测量。 2、发挥部分 （1）可预置脉搏次数上下告警门限，当脉搏次数测量值超出告警限时，测试仪告警。 （2）可将测试仪设置为监护状态或回放状态。在监护状态，测试仪进行定时、连续长时间测量并保存测量数据，在回放状态，回放所保存测量数据。记录数据时应包括其测量时间。 （3）可在不小于128×64点阵的屏幕上实现光电脉搏信号波形动态显示。 （4）其它。
广东石油化工学院 课程设计阐明书 （小初号字距4磅黑体加黑居中） 课程名称：模拟电子技术课程设计 题目：三极管β值数显式测量电路设计 学生姓名： 专业： 班级： 学号： 指引教师： 日期：年月日
三极管β值数显式测量电路设计 一、设计任务与规定 ⑴ 可测量NPN 硅三极管旳直流电流放大系数β值（设β<200）。测试条件如下： ① ,10A I B μ=容许误差为±2%。 ② V V V CE 1614≤≤，且对于不同β值旳三极管，CE V 旳值基本不变。 ⑵ 该测量电路制作好后，在测试过程中不需要进行手动调节，便可自动满足上述测试条件。 ⑶ 用二只LED 数码管和一只发光二极管构成数字显示屏。发光二极管用来显示最高位，它旳亮状态和暗状态分别代表“1”和“0”，二只数码管分别用来显示拾位和个位，即数字显示屏可显示不超过199旳正整数和零。 ⑷ 测量电路应设有E 、B 和C 三个插孔。当被测管插入插孔后，打开电源，显示屏应自动显示出被测三极管旳β值，响应时间不超过两秒钟。 ⑸ 在温度不变（200C ）旳条件下，本测量电路旳误差之绝对值不超过 1100 5 +N ，这里旳N 是数字显示屏旳读数。 ⑹ 数字显示屏所显示旳数字应当清晰，稳定、可靠。 二、方案设计与论证 由于β值范畴为0-199，因此百位数只有0和1两种状况，因此百位显示可以考虑不用译码管直接输出显示（0时无显示，1时显示1），总共只用两个译码管即可示可以 。根据三极管电流I C =βI B 旳关系，当I B 为固定值时，I C 反映了β旳变化，电阻RC 上旳电压V RC 又反映了IC 旳变化， 这样，被测三极管就可以通过β-V 转换电路把三极管旳β值转换成相应旳电压。
电子技术课程设计 报告 专业: xxxx 班级： xxxxx 姓名： xxx 学号： xxxxxxxx 指导教师： xxx 完成日期： xxxx年x月x日
目录 一、设计目的------------------------------3 二、设计要求------------------------------3 三、设计指标------------------------------3 四、设计框图及整机概述--------------------3 五、各单元电路的设计及仿真-----------------4 1、检测电路-----------------------------4 2、放大电路-----------------------------5 3、滤波电路-----------------------------5 4、整形电路-----------------------------6 5、倍频电路-----------------------------6 6、定时电路-----------------------------7 7、计数电路-----------------------------7 8、译码电路-----------------------------8 9、显示电路-----------------------------9 六、电路装配、调试与结果分析---------------9 七、设计、装配及调试中的体会---------------10 八、附录（包括整机逻辑电路图和元器件清单）-10 九、参考资源-------------------------------11
第一章课题综述 1.1课题背景速度素质是指人体进行快速运动的能力，即在单位时间内迅速完成某一动作或通过某一距离的能力。反应速度是指人体对刺激发生反应的快慢。从生理机制分析，反应快慢取决于“反射弧”的五个环节：感受器—传入神经—神经中枢—传出神经—效应器。下面以MCS-8051 单片机为核心，设计出测试人体反应速度的仪器用以测试人的反应时间。我们学习的是单片机理论知识，而课程设计则是对我们学习的理论知识的实践和巩固。1.2设计要求 基于MCS-8051 单片机的人体反应速度测试仪设计要求如下： 1.按下“开始”按钮，红灯亮，按钮一直保持按下状态。 2.红灯持续点亮一段随机时间，然后熄灭，灯熄灭时人松开按钮。 3.计算灯熄灭的时间和按钮被松开的时间之差，显示出来。 4.若测试者在红灯熄灭之前松开按钮，则显示出错信息。 1.3面对的问题 1.对MCS-8051 单片机的了解和应用。 2.对八段数码管的特性的了解和使用。 1.4需解决的关键技术课题主要通过控制红灯的状态，通过测试按钮的状态来间接计算人体反应速度。要了解每一段数码管与MCS-8051 单片机的连接，数码管显示数字的段码，各个芯片的输入输出关系，单片机内部定时器的原理与控制，必须通过查阅资料确定。必须了解数码管显示器的显示原理。
第二章系统分析 2.1涉及的基础知识通过学习和查阅资料，本课题需要掌握和了解如下知识： 1.MCS-8051 单片机各输入输出端口的功能特性。 2.MCS-8051 单片机复位电路工作原理及设计。 3.MCS-8051 单片机晶振电路工作原理及设计。 4.测试按钮、测试灯电路设计。 5.驱动器74LS244、反相器74LS04 的特性及使用。 6.数码管显示器的特性及使用。 7.MCS-8051 单片机引脚。 8.单片机内部定时器原理及使用。 9.单片机C 语言及程序设计。 2.2MCS-8051 单片机简介随着超大规模集成电路技术的发展，在一个集成电路芯片上集成了中央处理器CPU 、数据存储器RAM、程序存储器ROM或EPROM、各种I/O 接口等，构成了一个计算机，称为单片机。也就是说，单片机是集成在一块集成电路芯片上的计算机。单片机以其较高的性价比、较高的集成度、较高可靠性、较强控制功能以及低电压、低功耗、偏于携带等优点收到广大用户的青睐。 MCS-51 系列单片机以其典型的结构和完善的总线专用寄存器的集中管理，众多的逻辑位操作功能及面向控制的丰富指令系统，堪称为一代“名机”，为以后的其他单片机发展奠定了基础。MCS-51 系列单片机具有品种全、兼容性强、软硬件资料丰富等特点，因此应用非常广泛，直到现在MCS-51 系列单片机仍为单片机中的主流机型，也是高档单片机的基础。 8051是MCS-51 系列单片机中的代表产品，它内部集成了功能强大的中央处理器，包含了硬件乘除法器、21个专用控制寄存器、4KB的程序存储器、128 字节的数据存储器、4组8位的并行口、两个16位的可编程定时/ 计数器、一个全双工的串行口以及布尔处理器。8051 中集成了完善的各种中断源，用户可十分方便的控制和使用其功能，使得它的应用范围加大，可以说它可以满足绝大部分的应用场合。 2.3MCS-8051 单片机引脚图 MCS-8051 单片机采用40 条引脚的双列直插式封装，引脚配置如图2—1 所示。单片机电源引脚接入单片机的工作电源：V CC引脚接+5V 电源，V SS引脚接地。单片机时钟由引脚XTAL1 和XTAL2 接外部时钟配置电路组成。 单片机复位，当振荡器运行时，在RST 引脚加上两个机器周期的高电平使单片机复位。 MCS-8051 单片机具有4 个8 位的输入/输出口，P0、P1、P2 和P3 口。 P0 口是双向8 位三态I/O 口，此口常作为地址总线低8 位及数据总线分时复用口，可带8 个LSTTL 负载。 P1 口是8 位准双向I/O 口，可带4 个LSTTL 负载。 P2口是8位准双向I/O 口，常作地址总线高8 位使用，可驱动4 个LSTTL负载。 P3 口是8 位准双向I/O 口，为双功能复用口，可驱动4 个LSTTL 负载。 2.4数码管显示器 2.4.1数码管显示器的特性1.发光响应快，亮度强，高频特性好；而且随着材料的不同，数码管还能发出红、黄、绿、蓝、橙等多种颜色的光。
1 绪论 1.1 选题背景 电阻、电容、电感是电工领域中最基本的物理量。对于从事电气技术的工作者、生产人员，电容测量仪是不可缺少的常用仪表。任何一种仪器、仪表在保证一定的技术指标的前提下，结构简单、使用方便、工作可靠、价格低廉是评价其优劣的一项综合指标。 各种各样的电容器，它们在电路中分别起着不同的作用。与电阻器相似，通常简称其为电容，用字母C表示。顾名思义，电容器就是“储存电荷的容器”。尽管电容器品种繁多，但它们的基本结构和原理是相同的。两片相距很近的金属中间被某物质（固体、气体或液体）所隔开，就构成了电容器。两片金属称为的极板，中间的物质叫做介质。电容器也分为容量固定的与容量可变的。但常见的是固定容量的电容，最多见的是电解电容和瓷片电容。 由于电容元件本身的储能特性，因此它被广泛地应用于整流，滤波，耦合，振荡等电路中，几乎成为现代整机产品中不可或缺的分立元器件。因此，无论是对电容生产厂商或整机设计维修工程师来讲，通过电容测量仪准确地了解电容元件的参数特性都非常有必要，尤其是模拟电路和射频电路设计工程师。 电容器在电子线路中得到广泛的应用，它的容量大小对电路的性能有重要的影响，此次我的课程设计就是用数字显示方式对电容进行测量。 1.2 设计要求 1.2.1 基本部分 (1) 被测电容的容量在0.01μF至100μF范围内。 (2) 设计测量量程。 (3) 用3位数码管显示测量结果，测量误差小于20%。 1.2.2 发挥部分（选做） (1) 另增一个测量量程，使被测电容的容量扩大到100PF至100μF范围内。 (2) 测量误差小于10%。
数字电容测试仪 第1页 2系统概述 2.1 方案的选择及可行性分析 数字式电容测量仪的作用是以十进制数码的方式来显示被测电容的大小，从而判断电容器质量的优劣及电容参数。由给出的指标设计，它的设计要点可分为俩部分：一部分是数码管显示，另一部分就是要将C x 值进行转换。 能满足上述设计功能的方案很多，我们共总结出下面四种参考方案： 方案一：把电容量通过电路转换成电压量，然后把电压量经模数转换成数字量显 示。 可由555集成定时器构成单稳态触发器、多谐振荡器等电路，当单稳态触发器输出电压的脉宽为：tw=RC ㏑3≈1.1RC 。从式中可以看出，当固定时，改变电容C 则输出脉宽tw 跟着改变，由tw 的宽度就可以求出电容的 大小。把单稳态触发器的输出电压V o 取平均值，由于电容量的不同，tw 的宽度也不同，则V o 的平均值也不同，由V o 的平均值大小可以得到电容C 的大小。如果把平均值送到A/D 转换器，经显示器显示的数据就是电容的大小。但是我们对A/D 转换器的掌握程度还不够充分，设计有一些困难。 方案二：用阻抗法测R 、L 、C 有两种实现方法：永恒流源供电，然后测元件电压；永 恒压源供电，然后测元件电流。由于很难实现理想的恒流源和恒压源，所以它们适用的测量范围很窄。 方案三：像测量R 一样，测量电容C 的最经典方法是电桥法，如图2.1所示。只是电容 C 要用交流电桥测量。电桥的平衡条件是： Z 1*Zn *exp[j （φ1+φn ）] =Z 2*Z x*exp[j （φ2+φx ）]