基于multisim仿真的电子脉搏测量系统设计

一、设计任务与要求

1． 实现在15 s 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、方案设计与论证

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。通过对信号的放大，显示，对身体脉搏进行模拟测试。电子脉搏计分成以下6部分：

1 函数信号发生器——将脉搏跳动信号转换为与此相对应的电脉冲信号，通过正弦波模拟人体的脉搏跳动。

2 放大整形电路——把传感器的微弱电流，微弱电压放大。

3倍频器——将整形后所得到的脉冲信号的频率提高。如将15s内传感器所获得的信号频率4倍频，即可得到对应一分钟的脉冲数，从而缩短测量时间。

4控制电路——用555定时器以保证在基准时间控制下，使4倍频后的脉冲信号送到计数、显示电路中。

5 计数、译码、显示电路——用来读出脉搏数，并以十进制数的形式由数码管显示出来。

6 电源电路——按电路要求提供符合要求的直流电源。

三、原理说明

拟脉搏信号从函数信号发生器发出，经过OP07运放器运放电路，放大10倍后，进入一个延时电容、3个与或门的延时分频。采用4070BD异或门芯片，通过UTHREEa和UTHREEb构成二倍频电路，UFOURa和UFOURb亦构成二倍频电路；两个二倍频串联组成四倍频电路。利用第一个异或门的延迟时间对第二个异或门产生作用，当输入由“0”变成“1”或由“1”变成“0”时，都会产生脉冲输出。，倍频后的频率直接送入到74160N解码，解码后就到达七段数码管进行显示。

打开定时器的开关之后，定时的过程实际上就是电容不断充电的过程。电容上的电压从0到2/3Ｖｃｃ这段时间就是我们要定时的时间（15s）。开始，555定时器out端口为高电平，74160N开始工作,此后，电源经外部电阻不断向向 C 充电，当 C 上电压升到＞ 2 /3 V DD 时，THR、TRI两端为2/3Vcc，输出V0 翻转，变为0；74160N停止工作。故74160N工作的时间为：T=1.1RC=15s。

这样就可以以电脉冲信号发生代替脉搏跳动信号测出15 s的每分钟脉搏数。