基于单片机红外线心率计装调实训

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1、电子实习第四讲综合实践能力实训—基于单片机心率计装调实训主要思考及解决的问题采用什么电路把人体心率脉动变成电信号?怎样把微弱的模拟电信号转换成幅度足够大的数字信号？怎样测量与心率对应的数字信号,并在数码管上显示出来？心率测量时间怎样进行设置?基于单片机心率计基本要求掌握常用元器件在电路中应用掌握整机电路工作原理掌握电路布局规范、整机电路安装调试运用电路原理，分析、解决电路调试过程中所遇到的问题主要教学内容整机原理框图组成直流电源电路原理及安装调试光电转换电路原理及安装调试放大滤波整形电路原理及安装调试单片机控制电路原理及安装调试整机电路原理

2、及调试分6个单元介绍(参见教材206-209页)基于单片机心率计单片机软件的设计光电转换电路放大滤波整形电路单片机输入+8-13V电压输出+5V电压电源电路234驱动电路1基于单片机心率计原理框图单片机控制电路直流电源电路当JK之间加入+(8～13)V电压，UAB=5V当JK之间加入-(8～13V)电压，UAB=0V78XX稳压条件：输入1脚与输出3脚的电压压差大于2V以上,但不要超过20V。普通的塑料封装输出电流为1.5A,金属封装的为5A。工作原理12378XX引脚排列图直流电源电路安装调试⑴电路装配完成后,根据电路检查安装是否正确;⑵

3、如正确，电路通电,发光管发光。调节J、K之间的电压（8-13V变化），用数字表DC20V测量A、B之间的电压应为+5V不变。返回链接光电转换电路通过红外光电传感器，把手指血液脉动转变成微弱的电信号(信号幅度为2mV,频率为0.7～3Hz）,并将此信号送到放大电路进行放大。工作原理红外发光二极管（发射管）光敏三极管（接收管）当发光二极管加上正向电压，红处发光二极管发光，光敏三极管接收到光线，C、E间电流增大而导通。光敏三极管接收到的光线越强，Ic电流越大组成红外发光二极管的正向导通压降U正=1.0V左右发射管接收管光电传感器反射型光电传感器光

4、电转换电路接收管C、E极判别若表头有几十k或几百k的阻值显示，红表捧接的为C极，黑表捧接的为E极。若表头显示为0.9～1.1V,红笔接的是正极，黑笔接的是负极。发射管正负极判别若表头显示为“1”红笔接的是负极光电转换电路传感器检测光电转换电路①在实验板上完成元器件及短路线的安装;③如正确，加入5V电压，用示波器测量光电传感器接收管c极的波形，应为幅度为5V左右的一条直线，用手指触摸传感器，这条直线会明显向下移动。②根据电路图检查电路是否安装正确;安装调试光电转换电路⑴用数字万用表测量A点电压为5V（正常为1V）电路故障分析断电，先检查发射管

5、的负极与直流地是否接通，如接通，则发射管开路，更换发射二极管。⑵用数字万用表测量A点电压为0V（正常为1V）。断电，先检查发射管的正极与R2、R2与5V是否接通，如接通，则发射管击穿，更换发射二极管。⑶把手放在传感器上，用数字万用表测量A点电压为1V，B点电压5V不变断电，先检查接收管的E极与直流地是否接通，如接通，则接收管损坏。返回放大滤波整形电路①来自光电转换电路的信号很微弱（频率为0.7Hz～3Hz，幅度为2mV左右），必须对微弱信号进行放大，因此需先考虑放大电路。②而放大后的信号有招很多干扰信号，因此需要低通滤波电路：既可采用无源滤

6、波器，也可采用有源滤波器。③放大滤波后的信号为模拟信号，而单片机处理的信号为数字信号，因此还需模数转换电路。？放大滤波整形电路放大滤波整形电路由两级放大电路,二阶RC低通滤波电路及整形(A/D转换）电路组成，如下图所示。电路组成由虚短可以得出:放大滤波整形电路放大电路两级放大电路采用单电源供电下面根据运算放大器的特点推导放大电路的放大倍数：741内部结构图741外形放大滤波整形电路其中XC1为电容C1的容抗,对于交流信号Ui，XC1较小，而对于直流信号VCC，XC1为无穷大，因此I1为由虚断可以得出:I1=I2放大电路放大滤波整形电路滤波电

7、路由于来自光电转换电路的心率信号频率很低（0.7—3Hz左右）,通过放大电路后,叠加了各种频率的干扰信号，应设法对不必要的成份衰减到足够小,将需要的信号提取出来,低通滤波器是解决前述问题的方法之一。低通滤波器可分为有源、无源等，下面主要介绍无源二阶低通滤波器（如下图）放大滤波整形电路滤波电路⑵⑶放大滤波整形电路滤波电路由公式1、2可画出电路的幅频和相频特性曲线，参见下图。幅频特性相频特性放大滤波整形电路滤波电路幅频曲线表明该网络具有低通滤波特性，其转折频率fc可令求得即R取值范围为一般几k～几十kΩ如R取10k，C的容量为0.47μFfc≈

8、12.7Hz⑷电路功能：将通过放大、滤除干扰后的模拟信号转换成数字信号提供单片机进行处理。放大滤波整形电路整形电路对来自光电转换电路的信号进行放大（第一、二级放大倍数=？），再通