АННОТАЦИЯ

В курсовом проекте разработана схема электрическая принципиальная оптического датчика пульса, а также программа для микроконтроллера PIC16F628, позволяющая обрабатывать данные, получаемые с датчиков, и выводить обработанные данные на индикацию.

СОДЕРЖАНИЕ

АННОТАЦИЯ 3

ВВЕДЕНИЕ 5

1. АНАЛИЗ РАБОТЫ СИСТЕМЫ 6

1.1.Описание принципа работы измерителя пульса 6

2. ВЫБОР ЭЛЕМЕНТНОЙ БАЗЫ 7

2.1 Выбор микроконтроллера 7

Advertisement
Узнайте стоимость Online
  • Тип работы
  • Часть диплома
  • Дипломная работа
  • Курсовая работа
  • Контрольная работа
  • Решение задач
  • Реферат
  • Научно - исследовательская работа
  • Отчет по практике
  • Ответы на билеты
  • Тест/экзамен online
  • Монография
  • Эссе
  • Доклад
  • Компьютерный набор текста
  • Компьютерный чертеж
  • Рецензия
  • Перевод
  • Репетитор
  • Бизнес-план
  • Конспекты
  • Проверка качества
  • Единоразовая консультация
  • Аспирантский реферат
  • Магистерская работа
  • Научная статья
  • Научный труд
  • Техническая редакция текста
  • Чертеж от руки
  • Диаграммы, таблицы
  • Презентация к защите
  • Тезисный план
  • Речь к диплому
  • Доработка заказа клиента
  • Отзыв на диплом
  • Публикация статьи в ВАК
  • Публикация статьи в Scopus
  • Дипломная работа MBA
  • Повышение оригинальности
  • Копирайтинг
  • Другое
Прикрепить файл
Рассчитать стоимость

2.2 Выбор диодов 8

2.3 Выбор усилителя 8

2.4 Выбор индикатора 8

2.5 Выбор транзисторов 8

2.6 Расчет и выбор резисторов 8

2.7 Выбор конденсаторов 9

2.8 Выбор трансформатора 9

2.9 Выбор диодного моста 9

2.10 Выбор микросхемы 9

2.11 Выбор кварцевого резонатора 10

3. РЕАЛИЗАЦИЯ СИСТЕМЫ 11

3.1 Алгоритм программы 11

4. ЛИСТИНГ ПРОГРАММЫ 14

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 16

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 17

Приложение 1 Схема электрическая принципиальная 18

Приложение 2 Перечень элементов….20

Внимание!

Это ОЗНАКОМИТЕЛЬНАЯ ВЕРСИЯ работы №3498, цена оригинала 1000 рублей. Оформлена в программе Microsoft Word.

ОплатаКонтакты.

ВВЕДЕНИЕ

Существует множество методов для измерения пульса человека. Это можно сделать акустически (стетоскоп), механически (сфигмоманометр), электрически (электрокардиограмма) и оптически.

Оптическая техника использует свойство крошечных подкожных капилляров любой части тела (кончики пальцев, мочки ушей, пр.) расширяться и сокращаться синхронно с сердцебиением.

В хирургической практике методом вариационной пульсометрии принято оценивать результаты анестезии. Плоды этого труда мы видим сейчас в контроллерах спортивных тренажеров, медицинском оборудовании кардиомониторинга операционных, палат интенсивной терапии и (к сожалению, далеко не всегда) автомобилей бригад «Скорой медицинской помощи». И даже в мобильных телефонах «для людей, ведущих активный образ жизни».

Главные критерии, определившие вид датчика:

 комфортность для пациента;

 минимальное воздействие на гемодинамику человека в точке установ-ки;

 надежность крепления;

 привлекательный внешний вид и эстетичность;

 применение современных материалов;

 обеспечение оптимальных условий для работы оптической системы датчика.

1. АНАЛИЗ РАБОТЫ СИСТЕМЫ

1.1. Описание принципа работы измерителя пульса

Рис. 1.1 Функциональная схема измерителя пульса

Используя свойство крошечных подкожных капилляров любой части тела (кончики пальцев, мочки ушей, пр.) расширяться и сокращаться синхронно с сердцебиением, обычная пара инфракрасный светодиод-фотодиод может чувствовать эти ритмические сокращения как небольшие, но заметные изменения контраста кожи.

Если легко прижать эту пару к коже (слишком большое давление прижмет ка-пилляры), то некоторая часть излучения от VD1 будет отражаться на VD2, вызывая фототок Iф. Это даст на выходе усилителя напряжение, близкое к нулю. Когда фототока нет (это означает, что в данный момент прошел импульс, и следовательно в результате изменения контраста кожи, а именно потемнения, излучение от светодиода не попало на фотодиод), схема фотодиод-усилитель работает как эмиттерный повторитель и на выходе усилителя напряжение 3 В.

Эти изменения напряжения попадают с выхода усилителя на компаратор (встроенный в микроконтроллер), который и выделяет цифровой сигнал пульса. Причем компаратор отсчитывает каждое изменение сигнала (точки а и б (рис 1.2)), в течение 15 секунд.

Полученное количество изменений удваиваем (программным путем) и получаем количество импульсов в минуту. Результат затем выводится на трехразрядный светодиодный индикатор.

2. ВЫБОР ЭЛЕМЕНТНОЙ БАЗЫ

2.1 Выбор микроконтроллера

Для упрощения и удешевления системы целесообразно выбрать в качестве основы устройства программируемый микроконтроллер. С учетом исходных данных контроллер должен иметь количество свободных внешних линий вво-да/вывода, достаточное для приема сигнала с усилителя и вывода конечного ре-зультата на световой индикатор. Кроме того, желательно, чтобы для данного типа микроконтроллера имелись доступные средства разработки и отладки управляющей программы.

С учетом вышеизложенного выбираем микроконтроллер PIC16C628 фирмы Microchip. Данный микроконтроллер обладает следующими основными характеристиками (таблица 2.1):

Таблица 2.1

PIC16F628

Быстродействие Максимальная тактовая частота (МГц)

20

Память Flash память программ (слов) 2048

Память данных (байт) 224

EEPROM память данных 128

Периферия Таймеры TMR0, TMR1, TMR2

Компараторов 2

Модулей ССР 1

Последовательный интерфейс USART

Дополнительные

характеристики Число источников прерываний 10

Число портов ввода/вывода 16

Напряжение питания (В) 3.0 – 5.5

Детектор пониженного напря-жения питания

Есть

Корпус 18-выводный DIP, SOIC

20-выводный SSOP

В состав микроконтроллера также входит сброс по включению питания PWRT, сторожевой таймер WDT, программируемая защита кода программы и высокая нагрузочная способность портов ввода/вывода.

2.2 Выбор диодов

В качестве светодиода VD1 возьмем отечественный недорогой АЛ107Б,

Технические характеристики АЛ107Б

Параметр Значение

Тип прибора Светодиод

Максимальная длина волны излучаемого света Lmax 965 нм

Максимально допустимый постоянный прямой ток через диод Iпр 100 мА

Максимальное падение напряжения на диоде Uпр 38565 В

Минимальная длина волны излучаемого света Lmin 940 нм

Мощность светового излучения Pи 9 мВт

Фотодиод VD2 — ФД27К

2.3 Выбор усилителя

Усилитель возьмем MCP604-I/P фирмы Microchip.

2.4 Выбор индикатора

По техническому заданию необходим трехразрядный индикатор. Для этого вполне подойдет семисегментный светодиодный трехразрядный индикатор GNT-4031 30,1×16 мм (рис 2.4.1)

2.5 Выбор транзисторов

VT1, VT2, VT3 – транзисторы берем KT3102BМ (Philips-BC546B/B).

Характеристики данного транзистора: Uкэ 65В, Iк-100mА, hоэ — 100, P-500mВт

2.6 Расчет и выбор резисторов

R1 = R3 = ; (резисторы типа ОМЛТ ряда Е24)

R2 = ; (резистор типа ОМЛТ ряда Е24)

Зная, что у светодиода Lmax = 965 нм = 0,965 мкм и Lmin = 940 нм = 0,940 мкм, находим по графику (рис.2.5.1), что чувствительность фотодиода составляет примерно 60% — 90%, а это соответствует 0,6 – 0,9 мкА/лк. Взяв максимальную чувствительность, рассчитаем R4:

R4  3,3 МОм (резистор типа ОМЛТ ряда Е192);

Исходя из того, что Uоп = 2В, рассчитаем R5 и R6:

R5 = ; (резистор типа ОМЛТ ряда Е24)

R6 = ; (резистор типа ОМЛТ ряда Е24)

R7 – R10 = R14 – R16 = ; (резисторы типа МЛТ ряда Е192)

R11 – R13 = (резисторы типа ОМЛТ ряда Е24);

2.7 Выбор конденсаторов

С1 = С2 = 33 пФ (К10-57-100В-33 пФ ± 5%);

С3 = 14 мкФ / 16 В ± 10% (конденсатор типа К-53-18);

С4 = 1 мкФ / 16 В ±10% (конденсатор типа К-53-18);

С5 = 0,1 мкФ / 40 В ±10% (конденсатор типа К-53-18).

2.8 Выбор трансформатора

Трансформатор ТПП216-217/220-50

2.9 Выбор диодного моста

Диодный мост КЦ302Г

2.10 Выбор микросхемы

Микросхема КР142ЕН5А

2.11 Выбор кварцевого резонатора

Кв.рез. 4.000 МГц L 1гар. HC-49U, (05-07г.):

Резонансная частота,кГц: 4000

Номер гармоники: 1

Точность настройки dF/Fх10-6: 15

Температурный коэффициент, Ктх10-6: 30

Рабочая температура, С: -40…70

Корпус: HC-49U

Длина корпуса L.,мм: 13.5

Диаметр (ширина) корпуса, D(W),мм: 11.5

Производитель: Россия

3. РЕАЛИЗАЦИЯ СИСТЕМЫ

Так как аппаратные средства контроллера недоступны для изменения, и все режимы его работы определяются заложенной программой, то основной частью разработки является написание управляющей программы. Для ускорения ее создания воспользуемся пакетом разработки MPLAB IDE, имеющем в своем составе отладчик и компилятор высокоуровневого языка С в коды ассемблера для PIC16C628.

3.1 Алгоритм программы

Прежде чем написать программу для микроконтроллера, рассчитаем некоторые параметры:

— расчет ТMR0: Fвнутр = Fosc/4 = 4/4 = 1 МГц

где: Fosc – тактовая частота внешнего генератора;

Частота прерывания таймера f:

256-156 = 100 – заносим в TMR0,

OPTION = 0b 0000 0100 // или 4 (делитель 1:32 к TMR0)

4. ЛИСТИНГ ПРОГРАММЫ

// микроконтроллер PIC 16F628

// тактовая частота 4 МГц

// измеритель пульса

char Puls = 0;

int Time = 0;

char Katod = 0;

const Dig [10] = {0,0x3f,0x06,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f};

char P[3];

 

PORTA = K[Katod];

PORTB = Dig [P[Katod++]];

if(Katod= =3)

Katod = 0;

return;

}

}

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате выполнения курсового проекта была разработана схема электрическая принципиальная оптического датчика пульса. Использование в качестве основы устройство современного микроконтроллера компании Microchip позволило создать систему, обеспечивающую компактность, надежность и дешевизну при обеспечении высокой скорости передачи данных.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Горячева Г.А., Добромыслов Е.Р. Конденсаторы: Справочник.- М.: Радио и связь, 1984. – 88с., ил. – (Массовая радиобиблиотека. Вып. 1079).

2. Титце У., Шенк К., Полупроводниковая схемотехника: Справочное руководство. Пер. с нем.-М.: Мир, 1982,-512с., ил.

3. Тутевич В.Н. «Телемеханика» М., Высшая школа, 1985 г.

4. Резисторы: Справочник/В.В.Дубровский, Д.М.Иванов, Н.Я.Пратусевич и др.; Под ред. И.И.Четвертакова и В.М.Терехова. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Радио и связь, 1991. – 528с.:ил.

5. PIC16F62X Однокристальные 8-разрядные FLASH CMOS микроконтроллеры компании Microchip Technology Incorporated; перевод с технической документации DS40300В компании Microchip Technology Incorporated, USA. ООО «Микро-Чип», М, 2001