1.数字式心率计的论文谁有
基于FPGA的数字式心率计 来源:电子技术应用\庆国 奉华成2006-04-08 点击:381 根据瞬时心率计算公式及图1,瞬时心率的计算应以1kHz的时钟频率作为时间基准,测量相邻两次心跳之间的时间,然后做除法运算。
因此,瞬时心率计算电路应包括一个12位的二进制计数器和一个16位的二进制除法电路。平均心率的计算应根据测量结束前最后测得的16次心率值求平均,因此心率计算电路还应包括一个能完成12位二时制数加法的电路和一个能完成12位二进制数除法的电路,这个除法运算可通过移位寄存器右移四次来实现。
计数器、加法器和移位寄存器在FPGA中用VHDL语言实现都很容易。下面主要讨论测量的实现方法。
瞬时心率计算公式是一个抛物线函数,分母中计数值N是一个变量,这个除法运算不能通过简单的移位寄存器来实现;而设计16位二进制除法运算电路,无论采用组合电路还是采用时序电路,都将耗费很多的芯片资源。另一方面,人的正常心率为60~120跳/分钟,即使心率出现异常,也不会超过 20~200跳/分钟,因此所测量的心率值只有有限个数据。
这样,可根据每一个可能出现的心率值,预先求出N的变化范围,制作一张表,存入ROM中。实际测量时,再根据测到的N值,选择相应的心率数据。
假设心率的变化范围为20~200,则N的变化范围为3077~300。瞬时心率值IHR与计数值N的关系如表1所示。
瞬时心率值IHR与计数值N的关系 心率计算电路除了完成上述功能外,还要将瞬时心率值和平均心率值转换为七段显示代码,再送入LED显示器进行数字显示。 2.3 告警控制电路 告警控制电路的功能是根据心率计算电路得到的瞬时心率值来判断心率的状态:心跳到否正常、是否过快或过慢、是否心率不齐。
如果心率处于 60~120的范围,则心跳正常;如果心率小于60,则心跳过慢,如果心跳大于120,则心跳过快;如果相邻两次测量的心率值认为心率不齐。这些判断是由一系列比较器完成的,用VHDL语言实现比较简单,这里不再详述。
完成比较判断后,告警控制电路将代表不同心率状态的字母E(正常)、F或S(过快或过慢)及I(心率不齐)的七段显示代码以8Hz的频率分别送到三个LED显示器进行报警显示,同时将不同心率状态信号以8Hz的频率分别送到三个不同颜色的发光二极管进行报警显示。 2.4 时钟分频电路 时钟分频电路的功能是将系统提供的主时钟进行分频,提供其它模块电路所需的两个时钟(1kHz和8kHz)。
其中,周期计数器的时钟(clk1)决定了周期计数器的位数。当心率测量范围为20~200跳/分钟时,对庆的心率周期T为3~0.3秒。
若时钟信号clk1的频率f0= 1kHz,则在最低心率(20跳/分钟)时的计数值N=3/10 -3=3000,因此计数器的位数为12位。由下面的性能评价佛标分析可知,更高的时钟频率可扩大心率测量范围并提高测量分辨率,但同时分增加电路的复杂性;而报警控制电路的时钟(clk2)决定了显示闪烁的快慢。
在FPGA中,时钟分频电路一般是通过VHDL语言的进程语句由计数器实现的。 3 性能评价指标 心率计数能评价指标主要包括测量误差和分辨率。
由表1可知,由于计数值N的边办取值对应于相邻两个心率值的中点,故在20~200跳/ 分钟范围内测量的每一个显示心率值的误差都为0.5跳/分钟。最大相对误差(用百分比表示)如图5所示。
相对误差的最大值发生在最低心率20跳/分钟处,随着心率值的增加,相对误差减小。当心率值大于或等于50跳/分钟时,相对误差小于1%,而当心率值大于100跳/分钟时,相对误差小于0.5%。
显示心率相对误差 另一个性能指标是仪器的分辨率。由瞬时心率IHR=6*10 4/N和表1可知,当周期计数值N较小时,N变化一个单位(增大或减小1)对应瞬时心率变化比较大。
因此,高心率处的分辨率较差,而低心率处的分辨率较好。在瞬时心率接近200跳/分钟时,N值很小,分辨率为1跳/分钟;在较低的瞬时心率时,分辨率小于1跳/分钟。
如果将时钟频率提高到8kHz,同时将周期计数器的位数提高到16位,分辨率将会大幅提高。此时,在瞬时心率接近200跳/分钟处,分辨率会小于0.1跳/分钟,而在瞬时心率较低处,分辨率将进一步变好。
因此,在20~200跳/分钟的心率范围内,可以0.1跳/分钟的分辨率显示所有心率。不过,将周期计数器从12位提高到16位会增加电路的复杂性。
另外,在实际心率测量中,人们习惯1跳/分钟的分辨率,更高的分辨率没有必要。 基于FPGA的数字心率计测量精度高,测量范围宽,在20~200跳/分钟的测试范围内,最大误差为2.5%,而当心率大于50跳/ 分钟时,误差小于1%,而且它的工作稳定性和可靠性好、功耗低、不需要电路参数校正和灵敏度调节,能够测量瞬时心率和平均心率,并具有心率异常报警功能。
因此,与文献中报道的其它心率计相比,具有更好的性能。
2.数字式心率计的论文谁有
基于FPGA的数字式心率计 来源:电子技术应用\庆国 奉华成2006-04-08 点击:381 根据瞬时心率计算公式及图1,瞬时心率的计算应以1kHz的时钟频率作为时间基准,测量相邻两次心跳之间的时间,然后做除法运算。
因此,瞬时心率计算电路应包括一个12位的二进制计数器和一个16位的二进制除法电路。平均心率的计算应根据测量结束前最后测得的16次心率值求平均,因此心率计算电路还应包括一个能完成12位二时制数加法的电路和一个能完成12位二进制数除法的电路,这个除法运算可通过移位寄存器右移四次来实现。
计数器、加法器和移位寄存器在FPGA中用VHDL语言实现都很容易。下面主要讨论测量的实现方法。
瞬时心率计算公式是一个抛物线函数,分母中计数值N是一个变量,这个除法运算不能通过简单的移位寄存器来实现;而设计16位二进制除法运算电路,无论采用组合电路还是采用时序电路,都将耗费很多的芯片资源。另一方面,人的正常心率为60~120跳/分钟,即使心率出现异常,也不会超过 20~200跳/分钟,因此所测量的心率值只有有限个数据。
这样,可根据每一个可能出现的心率值,预先求出N的变化范围,制作一张表,存入ROM中。实际测量时,再根据测到的N值,选择相应的心率数据。
假设心率的变化范围为20~200,则N的变化范围为3077~300。瞬时心率值IHR与计数值N的关系如表1所示。
瞬时心率值IHR与计数值N的关系 心率计算电路除了完成上述功能外,还要将瞬时心率值和平均心率值转换为七段显示代码,再送入LED显示器进行数字显示。 2.3 告警控制电路 告警控制电路的功能是根据心率计算电路得到的瞬时心率值来判断心率的状态:心跳到否正常、是否过快或过慢、是否心率不齐。
如果心率处于 60~120的范围,则心跳正常;如果心率小于60,则心跳过慢,如果心跳大于120,则心跳过快;如果相邻两次测量的心率值认为心率不齐。这些判断是由一系列比较器完成的,用VHDL语言实现比较简单,这里不再详述。
完成比较判断后,告警控制电路将代表不同心率状态的字母E(正常)、F或S(过快或过慢)及I(心率不齐)的七段显示代码以8Hz的频率分别送到三个LED显示器进行报警显示,同时将不同心率状态信号以8Hz的频率分别送到三个不同颜色的发光二极管进行报警显示。 2.4 时钟分频电路 时钟分频电路的功能是将系统提供的主时钟进行分频,提供其它模块电路所需的两个时钟(1kHz和8kHz)。
其中,周期计数器的时钟(clk1)决定了周期计数器的位数。当心率测量范围为20~200跳/分钟时,对庆的心率周期T为3~0.3秒。
若时钟信号clk1的频率f0= 1kHz,则在最低心率(20跳/分钟)时的计数值N=3/10 -3=3000,因此计数器的位数为12位。由下面的性能评价佛标分析可知,更高的时钟频率可扩大心率测量范围并提高测量分辨率,但同时分增加电路的复杂性;而报警控制电路的时钟(clk2)决定了显示闪烁的快慢。
在FPGA中,时钟分频电路一般是通过VHDL语言的进程语句由计数器实现的。 3 性能评价指标 心率计数能评价指标主要包括测量误差和分辨率。
由表1可知,由于计数值N的边办取值对应于相邻两个心率值的中点,故在20~200跳/ 分钟范围内测量的每一个显示心率值的误差都为0.5跳/分钟。最大相对误差(用百分比表示)如图5所示。
相对误差的最大值发生在最低心率20跳/分钟处,随着心率值的增加,相对误差减小。当心率值大于或等于50跳/分钟时,相对误差小于1%,而当心率值大于100跳/分钟时,相对误差小于0.5%。
显示心率相对误差 另一个性能指标是仪器的分辨率。由瞬时心率IHR=6*10 4/N和表1可知,当周期计数值N较小时,N变化一个单位(增大或减小1)对应瞬时心率变化比较大。
因此,高心率处的分辨率较差,而低心率处的分辨率较好。在瞬时心率接近200跳/分钟时,N值很小,分辨率为1跳/分钟;在较低的瞬时心率时,分辨率小于1跳/分钟。
如果将时钟频率提高到8kHz,同时将周期计数器的位数提高到16位,分辨率将会大幅提高。此时,在瞬时心率接近200跳/分钟处,分辨率会小于0.1跳/分钟,而在瞬时心率较低处,分辨率将进一步变好。
因此,在20~200跳/分钟的心率范围内,可以0.1跳/分钟的分辨率显示所有心率。不过,将周期计数器从12位提高到16位会增加电路的复杂性。
另外,在实际心率测量中,人们习惯1跳/分钟的分辨率,更高的分辨率没有必要。 基于FPGA的数字心率计测量精度高,测量范围宽,在20~200跳/分钟的测试范围内,最大误差为2.5%,而当心率大于50跳/ 分钟时,误差小于1%,而且它的工作稳定性和可靠性好、功耗低、不需要电路参数校正和灵敏度调节,能够测量瞬时心率和平均心率,并具有心率异常报警功能。
因此,与文献中报道的其它心率计相比,具有更好的性能。
3.毕业设计课题是心率计的设计
基于FPGA的数字式心率计
摘要:心率计是常用的医学检查设备。实时准确的心率测量在病人监控、临床治疗及体育竞赛等方面都有着广泛的应用。本心率计采用FPGA实现,减少了元器件使用数量,提高了测量精度和可靠性。该设计能够实时采集并测量人体的瞬时和平均心率,发现非正常心率信号并能及时报警。本设计包括三个模块:心电信号预处理模块、FPGA的信号处理模块和显示模块。心电信号预处理模块,进行心电信号采集、放大、滤波,然后将处理后信号传入系统的处理模块。FPGA的信号处理模块,计算输入心电信号的心率值和判断心率值是否正常,输出心率值及预警信号,同时附属时钟功能。显示模块实现已计算出的心率信号的显示和预警。本设计主要完成心率信号的预处理及FPGA中心处理模块的仿真。
关键词:心电采集;心率测量;VHDL
基于以上的研究及分析我们可以很清楚的发现心律监护在实际生活重的重要性。目前监护仪在我国的普及程度正在提高,现代 ICU 已把监护仪作为基本设备。随着我国步入老龄化社会,心血管疾病的发病率有升高的趋势,所以对生理监护仪提出了迫切的要求。随着电子技术的飞速发展,出现了许多高性能、低功耗的新器件,这为研制心电监护系统提供了良好的技术支持。本文针对心率检测仪器进行了一系列的研究,提出了系统的软硬件设计方案。论文的主要研究内容如下:
1) 可提取心率信号的前期传感方式的选择。
2) 对已提取信号的预处理方法
3) 对处理后的信号的信息提取方法
4) 预警信号的显示
5) 课题总结
4.基于51单片机的数字频率计 毕业论文
第1节 引言 2
1.1 数字频率计概述2
1.2 频率测量仪的设计思路与频率的计算2
1.3 基本设计原理3
第2节 数字频率计(低频)的硬件结构设计4
2.1系统硬件的构成4
2.2系统工作原理图4
2.3AT89C51单片机及其引脚说明 5
2.4信号调理及放大整形模块7
2.5时基信号产生电路7
2.6显示模块8
第3节 软件设计12
3.1 定时计数 12
3.2 量程转换 12
3.3 BCD转换12
3.4 LCD显示15
第4节 结束语 16
参考文献 20
附录 汇编源程序代码28
5.数字频率计的设计论文有什么创新和难点
频率,是单位时间内完成振动的次数,是描述振动物体往复运动频繁程度的量,常用符号f或v表示,单位为秒-1。为了纪念德国物理学家赫兹的贡献,人们把频率的单位命名为赫兹,简称“赫”。每个物体都有由它本身性质决定的与振幅无关的频率,叫做固有频率。频率概念不仅在力学、声学中应用,在电磁学和无线电技术中也常用。频率测量一般原理,是通过相应的传感器,将周期变化的特性转化为电信号,再由电子频率计显示对应的频率,如工频、声频、振动频率等。
单位
交流电的频率是指它单位时间内周期性变化的次数,单位是赫兹(Hz),与周期成倒数关系。日常生活中的交流电的频率一般为50赫兹或60赫兹,而无线电技术中涉及的交流电频率一般较大,达到千赫兹(KHz)甚至兆赫兹(MHz)的度量。
工频
而像中国使用的电是一种正弦交流电,其频率是50Hz,也就是它速度惊人的地方,一秒钟内做了50次周期性变化。交流电的频率,工业术语叫做工频。2013年,全世界的电力系统中,工频有两种,一种为50Hz,还有一种是60Hz。
声频
声音是机械振动,能够穿越处于各种物态的物质。这些能够传播声音的物质称为介质。声音不能传播于真空。我们听到的声音也是一种有一定频率的声波。人耳听觉的频率范围约为20-20000HZ,超出这个范围的就不为我们人耳所察觉。低于20Hz为次声波,高于20kHz为超声波。声音的频率越高,则声音的音调越高,声音的频率越低,则声音的音调越低。
潮汐频率
在天文潮汐学中,由于各种天体活动周期长,以赫兹的单位显示不便,频率常用的单位为:cph,即cycle per hour。如最常见的M2分潮的周期约为12.42小时,则其频率通常表示为0.08051cph(次/小时)。
角频率
交流电周期的倒数叫做频率(用符号f表示),即 f = 1/T。
它表示正弦交流电流在单位时间内作周期性循环变化的次数,即表征交流电交替变化的速率(快慢)。频率的国际单位制是赫兹(Hz)。角频率与频率之间的关系为:ω = 2πf。
猜想:由于组成物质的原子与分子始终在做无规则运动,因此可以猜想物质本身始终在一定频率范围内振动。由于不存在绝对静止,而且物质始终振动,所以人类已知的频率范围远远不及实际存在的频率范围。已知空间不存在真正的“空”,则空间必由物质所填充,物质的振动同时可引起空间共振,因此空间在振动,而由其频率的不同,从形成不同层面的空间.不同层面的空间所具有的频率不同,因此其空间所在光波频率非人类可见光波频率,所以不同层面空间不可见。
6.关于心率测试计的设计
基于FPGA的数字式心率计 摘要:心率计是常用的医学检查设备。
实时准确的心率测量在病人监控、临床治疗及体育竞赛等方面都有着广泛的应用。本心率计采用FPGA实现,减少了元器件使用数量,提高了测量精度和可靠性。
该设计能够实时采集并测量人体的瞬时和平均心率,发现非正常心率信号并能及时报警。本设计包括三个模块:心电信号预处理模块、FPGA的信号处理模块和显示模块。
心电信号预处理模块,进行心电信号采集、放大、滤波,然后将处理后信号传入系统的处理模块。FPGA的信号处理模块,计算输入心电信号的心率值和判断心率值是否正常,输出心率值及预警信号,同时附属时钟功能。
显示模块实现已计算出的心率信号的显示和预警。本设计主要完成心率信号的预处理及FPGA中心处理模块的仿真。
关键词:心电采集;心率测量;VHDL 基于以上的研究及分析我们可以很清楚的发现心律监护在实际生活重的重要性。目前监护仪在我国的普及程度正在提高,现代 ICU 已把监护仪作为基本设备。
随着我国步入老龄化社会,心血管疾病的发病率有升高的趋势,所以对生理监护仪提出了迫切的要求。随着电子技术的飞速发展,出现了许多高性能、低功耗的新器件,这为研制心电监护系统提供了良好的技术支持。
本文针对心率检测仪器进行了一系列的研究,提出了系统的软硬件设计方案。论文的主要研究内容如下: 1) 可提取心率信号的前期传感方式的选择。
2) 对已提取信号的预处理方法 3) 对处理后的信号的信息提取方法 4) 预警信号的显示 5) 课题总结。
7.谁有《数字温度计毕业论文》
基于AT89S2051单片机的单总线数字温度计设计摘要】介绍了使用AT89S2051单片机及DS18B20的数字温度计的设计,以及如何用单片机和数字温度传感器构造一个小型的温度测量系统。
【关键词】单片机;温度传感器;温度控制温度是一种最基本的环境参数,人民的生活环境与温度息息相关,因此研究温度的测量方法和装置具有重要意义,测量温度的关键是温度传感器,本文将介绍新型的智能集成温度传感器DS18B20的使用方法,以及用单片机AT89C2051对DS18B20的编程实现温度测量。1单线数字温度计DS18B20介绍Dallas半导体公司的数字化温度传感器DS18B20是世界上第一片支持“一线总线”接口的温度传感器。
DS18B20数字温度计提供9位(二进制)温度读数,指示器件的温度。信息经过单线接口送入18B20或从18B20送出,因此从主机CPU到DS18B20仅需一条线(和地线)。
DS18B20的测量范围从-55℃到+125℃,增量值为0.5℃,在-10~+85°C范围内,精度为±0.5°C。可在1秒钟(典型值)内把温度变换成数字。
DS18B20的性能是新一代产品中最好的,性能价格比也非常出色。让我们可以构建适合自己的经济的测温系统。
2 DS18B20的内部结构及温度表示DS18B20内部结构主要由四部分组成:64位光刻ROM、温度传感器、非挥发的温度报警触发器TH和TL、配置寄存器。DS18B20的管脚排列如下:DQ为数字信号输入/输出端;GND为电源地;VDD为外接供电电源输入端。
DS18B20中的温度传感器可完成对温度的测量,以12位转化为例:用16位符号扩展的二进制补码读数形式提供,以0.0625℃/LSB形式表达,其中S为符号位。(见表一)。
这是12位转化后得到的12位数据,存储在18B20的两个8比特的RAM中,二进制中的前面5位是符号位,如果测得的温度大于0,这5位为0,只要将测到的数值乘以0.0625即可得到实际温度;如果温度小于0,这5位为1,测到的数值需要取反加1再乘以0.0625即可得到实际温度。例如+125℃的数字输出为07D0H,+25.0625℃的数字输出为0191H,-25.0625℃的数字输出为FF6FH,-55℃的数字输出为FC90H。
3用单片机AT89C2051及数字温度传感器DS18B20构建一个温度测量系统根据DS18B20的通讯协议,主机控制DS18B20完成温度转换必须经过三个步骤:每一次读写之前都要对DS18B20进行复位,复位成功后发送一条ROM指令,最后发送RAM指令,这样才能对DS18B20进行预定的操作。复位要求主CPU将数据线下拉500微秒,然后释放,DS18B20收到信号后等待16~60微秒左右,后发出60~240微秒的存在低脉冲,主CPU收到此信号表示复位成功。
对于DS18B20的读时序分为读0时序和读1时序两个过程: 在实际制作过程中考虑到芯片的体积(AT89C2051的大小仅为AT89C51的四分之一),及对一般的气温测量只需精确到一摄氏度,我们选用了AT89C2051和两位一体共阳极7段数码管,通过对DS18B20的编程(使用汇编语言),在KEIL软件中编译通过,用万能板制作成功,实现温度的测量,用单片机AT89C2051和DS18B20构成测温系统,用两位共阳数码管显示温度值,读取DS18B20及用两位共阳数码管显示温度的汇编语言程序如下:ORG0000H单片机内存分配申明TEMPER_LEQU29H;用于保存读出温度的低8位TEMPER_H EQU28H;用于保存读出温度的高8位FLAG1 EQU38H;是否检测到DS18B20标志位a_bit equ 20h;数码管个位数存放内存位置b_bit equ 21h;数码管十位数存放内存位置MAIN:LCALLGET_TEMPER;调用读温度子程序MOVA,29HMOVC,40H;将28H中的最低位移入CRRCAMOVC,41HRRCAMOVC,42HRRCAMOVC,43HRRCAMOV29H,ALCALLDISPLAY;调用数码管显示子程序AJMP MAIN;循环显示INIT_18B20:;这是DS18B20复位初始化子程序SETBP3.2NOPCLR P3.2MOVR1,#3;主机发出延时537微秒的复位低脉冲TSR1:MOVR0,#107DJNZR0,$ DJNZR1,TSR1SETBP3.2;然后拉高数据线NOPNOPNOPMOVR0,#25HTSR2:JNBP3.2,TSR3;等待DS18B20回应DJNZR0,TSR2LJMP TSR4;延时TSR3:SETBFLAG1;置标志位,表示DS18B20存在LJMP TSR5TSR4:CLR FLAG1;清标志位,表示DS18B20不存在LJMP TSR7TSR5:MOVR0,#117TSR6:DJNZR0,TSR6;时序要求延时一段时间TSR7:SETBP3.2RETGET_TEMPER:;读出转换后的温度值SETBP3.2LCALLINIT_18B20;先复位DS18B20JBFLAG1,TSS2RET;判断DS18B20是否存在?若DS18B20不存在则返回TSS2:;DS18B20已经被检测到!MOVA,#0CCH;跳过ROM匹配LCALLWRITE_18B20MOVA,#44H;发出温度转换命令LCALLWRITE_18B20这里通过调用显示子程序实现延时一段时间,等待AD转换结束,12位的话750微秒LCALLDISPLAYLCALLINIT_18B20;准备读温度前先复位MOVA,#0CCH;跳过ROM匹配LCALLWRITE_18B20MOVA,#0BEH;发出读温度命令LCALLWRITE_18B20LCALL READ_18B20;将读出的温度数据保存到35H/36HRETWRITE_18B20:;写DS18B20的子程序(有具体的时序。
8.跪求数字钟的设计与制作毕业论文一篇
摘要
第一章绪论
第二章数字时钟简介
1.1振荡器
1.2分频器电路
1.3计数器
1.4 译码显示电路
1.5校时电路
1.6报时电路
第三章设计步骤与方法
3.1振荡电路
3.2分频器电路
3.3计数器
3.3.1计数器六十进制的接法
3.3.2二十四进制计数器的接法
3.4译码显示电路
3.5校时电路
3.6整点报时电路
3.6.1控制门电路部分
3.6.2音响电路部分
第四章组装与调试
4.1接通电源逐步调试
4.2按顺序对电路连线和调试
总结
致 谢
参考文献
9.数字钟的论文
摘要(数字钟)实际上是一个对标准频率(1HZ)进行计数的计数电路。
(数字钟论文)我们使用石英晶体振荡器电路构成数字钟。以10进制计数器74HC390来实现时间计数单元的计数功能。
采用CD4511作为显示译码电路。选择LED数码管作为显示单元电路。
(数字钟论文)由CD4511把输进来的二进制信号翻译成十进制数字,再由数码管显示出来。用COMS与或非门实现的时或分校时电路。
该电路还有在整点前10秒钟内开始整点报时的功能。报时电路可选74HC30来构成。
时间以12小时为一个周期。(数字钟论文) 关键词数字钟;石英晶体振荡器;计数;校时电路 摘要 ……………………………………………………………………2关键字 …………………………………………………………………2一、设计目的……………………………………………………………3二、设计要求……………………………………………………………3三、原理框图……………………………………………………………3四、元器件………………………………………………………………7五、各功能块电路图…………………………………………………10六、总接线元件布局简图……………………………………………14七、设计体会…………………………………………………………15八、参考文献…………………………………………………………15 数字钟 一、设计目的数字钟是一种用数字电路技术实现时、分、秒计时的装置,与机械式时钟相比具有更高的准确性和直观性,且无机械装置,具有更更长的使用寿命,节省了电能。
因此得到了广泛的使用。数字钟是一种典型的数字电路,包括了组合逻辑电路和时序电路。
通过设计加深对刚刚学习了的数字电子技术的认识。我们此次设计数字钟是为了了解数字钟的原理,加深对我们所学知识的了解和认识、以及知识迁移的能力。
而且通过数字钟的制作进一步的了解各种在制作中用到的中小规模集成电路的作用及实用方法。且由于数字钟包括组合逻辑电路和时叙电路,通过它可以进一步学习与掌握各种组合逻辑电路与时序电路的原理与使用方法,以及各种电路之间的怎样联系起来的。
(数字钟论文)二、设计要求(1)设计指标 ① 时间以12小时为一个周期。② 显示时、分、秒。
③ 具有校时功能,可以分别对时及分进行单独校时,使其校正到标准时间。④ 计时过程具有报时功能,当时间到达整点前10秒进行蜂鸣报时。
⑤ 为了保证计时的稳定及准确须由晶体振荡器提供表针时间基准信号。(2)设计要求① 画出电路原理图。
② 元器件及参数选择。③ 电路仿真与调试。
(3)编写设计报告,写出设计与制作的全过程,附上有关资料和图纸,有心得体会。三、原理框图 (数字钟论文)1.数字钟的构成数字钟实际上是由一个对标准频率(1HZ)进行计数的计数电路为主要部分构成的。
由于计数的起始时间不可能与标准时间(如北京时间)一致,故需要在电路上加一个校时电路,同时标准的1HZ时间信号必须做到准确稳定。通常使用石英晶体振荡器电路来构成数字钟的标准时间基准信号。
数字钟的组成框图如下图所示。 2.晶体振荡器电路(数字钟论文)晶体振荡器电路给数字钟提供一个频率稳定准确的32768Hz的方波信号,它可以保证数字钟的走时准确及稳定。
不管是指针式的电子钟还是数字显示的电子钟都使用了晶体振荡器电路。一般输出为方波的数字式晶体振荡器电路通常有两类,一类是用TTL门电路构成;另一类是通过CMOS非门构成的电路,本次设计采用了后一种。
如图(b)所示,由CMOS非门U1与晶体、电容和电阻构成晶体振荡器电路,U2实现整形功能,将振荡器输出的近似于正弦波的波形转换为较理想的方波。输出反馈电阻R1为非门提供偏置,使电路工作于放大区域,即非门的功能近似于一个高增益的反相放大器。
电容C1、C2与晶体构成一个谐振型网络,完成对振荡频率的控制功能,同时提供了一个180度相移,从而和非门构成一个正反馈网络,实现了振荡器的功能。由于晶体具有较高的频率稳定性及准确性,从而保证了输出频率的稳定和准确。
(数字钟论文)CMOS 晶体振荡器的图形如下 3.时间记数电路(数字钟论文)一般采用10进制计数器如74HC290、74HC390等来实现时间计数单元的计数功能。本次设计中我们选择的是74HC390。
其内部逻辑框图如右上图。由其内部逻辑框图可知,其为双2-5-10异步计数器,并每一计数器均有一个异步清零端(高电平有效)。
秒个位计数单元为10进制计数器,无需进制转换,只需将QA与CPB(下降沿有效)相连即可。CPA(下降没效)与1HZ秒输入信号相连,Q3可作为向上的进位信号与十位计数单元的CPA相连。
秒十位计数单元为6进制计数器,我们需要对它进行进制转换。将10进制计数器转换为6进制计数器的电路连接方法如图 2.4所示,其中Q2可作为向上的进位信号与分个位的计数单元的CPA相连。
分个位和分十位计数单元电路结构分别与秒个位和秒十位计数单元完全相同,只不过分个位计数单元的Q3作为向上的进位信号应与分十位计数单元的CPA相连,分十位计数单元的Q2作为向上的。