数电脉搏计数器电路课程设计.docx
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数电脉搏计数器电路课程设计
烟台南山学院
数字电子技术课程设计
题目脉搏计数电路设计
姓名：
___XXXXXX___
所在学院：
_工学院电气与电子工程系
所学专业：
_自动化
班级：
___电气工程XXXX
学号：
___XXXXXXXXXXXXXX
指导教师：
_____XXXXXXXX___
完成时间：
____XXXXXXXXXXXXX
数电课程设计任务书
一、基本情况
学时：
40学时学分：
1学分适应班级：
12电气工程
二、进度安排
本设计共安排1周，合计40学时，具体分配如下：
实习动员及准备工作：
2学时
总体方案设计：
4学时
查阅资料，讨论设计：
24学时
撰写设计报告：
8学时
总结：
2学时
教师辅导：
随时
三、基本要求
1、课程设计的基本要求
数字电子技术课程设计是在学习完数字电子课程之后，按照课程教学要求，对学生进行综合性训练的一个实践教学环节。
主要是培养学生综合运用理论知识的能力，分析问题和解决问题的能力，以及根据实际要求进行独立设计的能力。
初步掌握数字电子线路的安装、布线、焊接、调试等基本技能；熟练掌握电子电路基本元器件的使用方法，训练、提高读图能力；掌握组装调试方法。
其中理论设计包括总体方案选择，具体电路设计，选择元器件及计算参数等，课程设计的最后要求是写出设计总结报告，把设计内容进行全面的总结，若有实践条件，把实践内容上升到理论高度。
2、课程设计的教学要求
数字电子技术课程设计的教学采用相对集中的方式进行，以班为单位全班学生集中到设计室进行。
做到实训教学课堂化，严格考勤制度，在实训期间累计旷课达到6节以上，或者迟到、早退累计达到8次以上的学生，该课程考核按不及格处理。
在实训期间需要外出查找资料，必须在指定的时间内方可外出。
课程设计的任务相对分散，每3名学生组成一个小组，完成一个课题的设计。
小组成员既有分工、又要协作，同一小组的成员之间可以相互探讨、协商，可以互相借鉴或参考别人的设计方法和经验。
但每个学生必须单独完成设计任务，要有完整的设计资料，独立撰写设计报告，设计报告雷同率超过50%的课程设计考核按不及格处理。
四、设计题目及控制要求
设计题目：
脉搏计
要求：
1、实现15s内测1min的脉搏数并显示其数字
2、正常人脉搏数一般为60~150次
五、设计报告
设计完成后，必须撰写课程设计报告。
设计报告必须独立完成，格式符合要求，文字（不含图形、程序）不少于2000字，图形绘制规范。
设计报告的格式如下：
1、封面
2、内容提要
3、目录
4、正文
（1）所作题目的意义、本人所做的工作及系统的主要功能；
（2）方案选择及论证；
（2）设计步骤及原理图；
（3）元器件的选择；
（4）设计过程中出现问题的解决方法；
5、心得体会
6、参考文献
六、考核方法
数电课程设计的考核方式为考查，考核结果为优秀、良好、中等、及格和不及格五等，分数在90-100之间为优秀，80-89分之间为良好，70-79分之间为中等，60-69分之间为及格，60分以下为不及格。
考核分三个方面进行：
平时表现20%；设计过程25%；设计报告40%；设计答辩15%。
有下列情形之一者，课程设计考核按不及格处理：
1、设计期间累计迟到、早退达8次；
2、设计期间累计旷课达6节；
3、设计报告雷同率超过50%或无设计报告；
4、不能完成设计任务，达不到设计要求。
序言
数字电子时钟电路设计系统，以AT89C51单片机为控制核心，由键盘显示、LED共阴极数码管和LED灯显示等功能模块组成。
基于题目基本要求，本系统对时间显示进行了重点设计。
本系统大部分功能由软件来实现，吸收了硬件软件化的思想，大部分功能通.过软件来实现，使电路简单明了，系统稳定性大大提高。
本文首先对基础电路进行介绍，通过对按键输入电路、时钟电路、复位电路、蜂鸣器驱动电路、显示电路、LED段码驱动电路等知识的学习，加深了对电子时钟的认识。
让后利用汇编语言进行编程，控制时钟的正常运行，最终完成了课题的设计。
本文讨论的单片机多功能时钟系统的核心是目前应用极为广泛的51系列单片机，配置了外围结构，构成了一个可编程的及时定时系统，具有体积小，可靠性能高，功能多等特点，不仅能满足所需要求而且还有很多功能可供扩展，有着广泛的应用领域。
第1章系统方案设计
设计任务及要求
实现15s测出1min的脉搏数，并显示其数字。
正常人脉搏数在60~150之间。
第2章电路方案设定
数字脉搏计电路原理框图
图
信号放大电路
将5mv正弦信号放大1000倍，以驱动CMOS芯片
因为直接放大1000倍难以做到，故采用三级放大，此为用运放LM324的反相放大电路。
图
滤波电路
本电路要求的通频带是~50Hz，因此需设计一个电路将频率高于200Hz的高频信号和频率低于的低频信号滤掉。
本部分电路用的是带通滤波器，由一个高通滤波器及一个低通滤波器串联而成，原理图如下：
图
参数为：
低通部分：
R1=223欧，R2=455欧，R01=Rf1=678欧，C3=C4=10uF高通部分：
R3=欧，R4=欧，R01=Rf2=欧，C1=C2=10uF
整形电路
放大滤波之后的信号仍需从模拟量转化为数字量，此功能使用整形电路完成。
方案一：
滞环电压比较器整形电路由滞环电压比较器构成，如图，由于LM339属于集电极开路输出，使用时输出端应加2k欧的上拉电阻R3。
二极管VD的作用是电平转换，将比较器输出的正负脉冲信号变换成正脉冲输出。
方案二：
施密特触发器可以很好的完成整形功能，触发器可用555定时器或CMOS构成，又或集成施密特触发器，为方便起见，此处使用集成施密特触发器74LS14
倍频电路
为提高脉冲信号的频率，从而缩短测量时间，使用锁相环倍频电路达到此效果。
CD4046是目前常见的集成锁相环，用CD4046实现的一种N倍频电路如下图所示。
CD4046是可预置数的4位二进制计数器，用来实现N分频。
改变置数值，可以改变N。
若要在5s在完成测量，需将信号频率加大12倍，倍频部分应采用12倍频电路（N=1011），若要在15s内完成测量，需将信号频率加大4倍，倍频部分应采用4倍频电路（N=0011）。
计数电路
选用芯片CD4518。
引脚图如下：
图
引脚功能说明：
CD4518为16脚2/10进制同步加计数器,,其功能引脚分别为1-7,9-15.该计数器是单路系统脉冲输入〔1脚或2脚；9脚或10脚）4路BCD码信号输出,（3-6,11-14脚）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端为低吨平（0）,同时复位端Cr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。
译码电路
选用芯片CD4511，引脚图如下：
图
引脚功能说明：
BI：
4脚是消隐输入控制端，当BI=0时，数码管不显示任何东西。
LE：
锁定控制端，当LE=0时，允许译码输出，LE=1时译码器处于锁定保持状态。
LT：
3脚是测试信号的输入端，当BI=1时，LT=0时，数码管将全部显示，这主要用于测试7段数码管有没有物理损坏。
A3,A2,A1,A0为8421BCD码输入端，高位到低位依次为A3~A0。
A，b，c，d，e，f，g为译码输出端，输出高电平有效。
因此将CD4518的3-6引脚或11-14引脚接到CD4511的A，B，C，D四个引脚，再将CD4511的a~g引脚接在数码管的8个引脚处，便可实现译码，计数，显示过程。
数码管显示电路
直接用数码管即可，需要注意在连线过程中要将数码管com端与地相连。
故计数过程这部分的总原理图如下：
图
总结
经过两个星期的努力，课程设计终于大告成功了。
通过这次的设计使我认识到我对单片机方面的知识知道的太少了，对于书本上的很多知识还不能灵活运用，有很多我们需要掌握的知识在等着我去学习，我会在以后的学习生活中弥补我所缺少的知识。
本次的设计使我从中学到了一些很重要的东西，那就是如何从理论到实践的转化，怎样将我所学到的知识运用到我以后的工作中去。
此次最大的困难是如何利用软、硬件配合的方式产生中断，对中断的初始化、具体设置、中断返回还不是很清楚，程序设计一度陷入停滞状态，最后在同学的帮助下，我才完成了该实验，实现了数字电子时钟的基本功能。
经过这次课程设计，也总结了很多问题：
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.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。
我觉得课程设计反映的是一个从理论到实际应用的过程，但是更远一点可以联系到以后毕业之后从学校转到踏上社会的一个过程。
在大学的课堂的学习只是在给我们灌输专业知识，而我们应把所学的用到我们现实的生活中去，此次的电子时钟设计给我奠定了一个实践基础，我会在以后的学习、生活中磨练自己，使自己适应于以后的竞争。
参考文献
1.王萍.电子技术实验［M］.天津大学出版社
2.周跃庆.数字电子技术基础教程［M］.天津大学出版社
3.周跃庆.模拟电子技术基础教程［M］.天津大学出版社
4.网络上的各个论坛和资料
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