可穿戴醫(yī)療設(shè)備電子電路圖集錦TOP13 - 全文

　　Top1? 可穿戴型下肢助力機(jī)器人感知系統(tǒng)傳感電路

　　電路原理： 電路由檢測(cè)電路、信號(hào)放大電路和穩(wěn)壓電源電路組成。其中檢測(cè)電路由電阻RH、晶體管VT以及電阻R1、R2組成；信號(hào)放大電路由A1、RP1、RP2、 R3、R4、R6、R5、R8、VD3組成；穩(wěn)壓電源電路由VD1、VD2、 R7、R9、R10、R11組成，為檢測(cè)電路提供2.5V的穩(wěn)壓電源。而電阻 RH可以采用硅電阻，因?yàn)楣柙?5攝氏度時(shí)響應(yīng)時(shí)間小于5S。 其中電路中采用了兩個(gè)TL431，TL431是一個(gè)有良好的熱穩(wěn)定性能的三端可調(diào)分流基準(zhǔn)源。它的輸出電壓用兩個(gè)電阻就可以任意地設(shè)置到從2.5V到 36V范圍內(nèi)的任何值。該器件的典型動(dòng)態(tài)阻抗為0.2Ω，在很多應(yīng)用中可以用它代替齊納二極管，例如，數(shù)字電壓表，運(yùn)放電路、可調(diào)壓電源，開(kāi)關(guān)電源等等。

　　當(dāng)傳感器穿戴身上時(shí)，由于溫度不同，使得傳感器的RH阻值也不同，這個(gè)電阻成為VT的基極偏流電阻。偏流電阻的不同，使基級(jí)的電流也不同，從而改變了 VT 的集電極電流，也就改變了VT發(fā)射極電流，發(fā)射極的電流流經(jīng) R2，在R2上將發(fā)射極電流轉(zhuǎn)換成電壓，并將該電壓送到A1的同相輸入端，經(jīng)A1放大后輸出，并由VD3控制輸出電壓，使得輸出電壓在5V以內(nèi)。

　　Top2 ?可穿戴式人體呼吸狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)前置放大電路

　　電路原理：人體呼吸信號(hào)具有生物電信號(hào)阻抗高、信號(hào)微弱、頻率低等特點(diǎn)，所以呼吸信號(hào)模擬測(cè)量電路中前置放大是整個(gè)信號(hào)放大電路設(shè)計(jì)中至關(guān)重要的環(huán)節(jié)，關(guān) 系到整個(gè)模擬采集部分的工作性能。前置放大器的選擇要考慮高輸入阻抗、低噪聲和低溫漂等要素。AD620是一種低功耗的儀用放大器，特別適合做小信號(hào)的前 置放大級(jí)，經(jīng)AD620放大后的小信號(hào)失真度很小，加一級(jí)AD620組成的前置放大，同樣可以把系統(tǒng)誤差控制在系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求的范圍內(nèi)，前置放大電路如圖。

　　由于正弦信號(hào)發(fā)生器的輸出信號(hào)峰峰值在1V左右，和網(wǎng)絡(luò)負(fù)載串聯(lián)的取樣電阻上的電壓降很小，要對(duì)取樣后的信號(hào)進(jìn)行放大。運(yùn)用兩級(jí)放大，前置放大級(jí)使用 AD620。AD620是一種低功耗的儀用放大器，特別適合做小信號(hào)的前置放大級(jí)，經(jīng)AD620放大后的小信號(hào)失真度很小，加一級(jí)AD620組成的前置放 大，同樣可以把系統(tǒng)誤差控制在系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求的范圍內(nèi)。

　　Top3? 基于MSP430便攜式心率測(cè)量系統(tǒng)電路

　　HRV測(cè)量系統(tǒng)與常見(jiàn)的健身設(shè)備心率測(cè)量系統(tǒng)相似。測(cè)量心率的常用技術(shù)有兩種：一種基于心電圖 （EKG），另一種則基于光脈沖拾波器（如同在脈搏血氧計(jì)系統(tǒng)中那樣）。EKG是最常用的技術(shù)，因?yàn)樗谌魏吻闆r下都能夠?yàn)榕浯髡咛峁┛煽康男阅?，不管?戶處在何種狀態(tài)（例如：搖動(dòng)或休息）都不受影響。這種系統(tǒng)需要將電極連接至用戶的胸部或手臂。EKG易于開(kāi)發(fā)且能連續(xù)工作，主要是因?yàn)镋KG信號(hào)的幅度通 常為1 mV。借助新式低成本電子器件，對(duì)該過(guò)程的操控已變得的相當(dāng)簡(jiǎn)單。在現(xiàn)用的EKG型心率測(cè)量設(shè)備中，胸帶運(yùn)動(dòng)手表是一個(gè)很好的例子。

　　一個(gè)采用MSP430G2452的EKG型心率測(cè)量系統(tǒng)的參考設(shè)計(jì)。

　　該電路可輕松擴(kuò)展以執(zhí)行HRV測(cè)量。計(jì)算HRV的另一種方法是采用常常和脈搏血氧計(jì)一起使用的技術(shù)來(lái)測(cè)量心率。為基于脈搏血氧計(jì)技術(shù)的光脈沖拾波器系統(tǒng)。
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　　Top4 穿戴式醫(yī)療監(jiān)測(cè)智能系統(tǒng)與藍(lán)牙模塊電路圖

　　監(jiān)測(cè)傳感器電路原理：在輸出端輸出經(jīng)過(guò)放大和整形的電信號(hào)，這樣就直接將傳感器的輸出端接 入ADμC7024內(nèi)部集成的12位ADC進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換。再經(jīng)過(guò)軟件處理得到血壓值。該傳感器采用離子注入工藝，內(nèi)部集成了放大器，濾波器等信號(hào)處理單元 電路，外部只需要很少的元件即可工作?？紤]到本系統(tǒng)可穿戴式的特點(diǎn)，在傳感器的選型方面，盡量選用集成化，靈敏度和精度高的產(chǎn)品，這樣既能減少系統(tǒng)電路的 面積，便于穿戴，又能提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。

　　血壓采集模塊采用MPXV5050GP壓電傳感器，將其置于衣袖中部肘關(guān)節(jié)內(nèi)側(cè)，這樣可以直接將動(dòng)脈血液對(duì)血管壁的壓力轉(zhuǎn)換為輸出電信號(hào)，具體電路如圖所示。

　　藍(lán)牙模塊電路原理：本系統(tǒng)采用藍(lán)牙模塊實(shí)現(xiàn)與內(nèi)嵌藍(lán)牙功能的外部設(shè)備的數(shù)據(jù)交換。為減小系統(tǒng)體積、減輕系統(tǒng)質(zhì)量和降低功耗，本藍(lán)牙模塊采用Class-2設(shè)計(jì)方案，USB 輸出，傳輸距離為10 m，支持藍(lán)牙2．0版本協(xié)議能夠滿足系統(tǒng)的需求。藍(lán)牙芯片采用CSR公司的BC417413，芯片內(nèi)部集成了8 MB 閃存，主要存放的是基帶、鏈路管理層和主機(jī)控制接口的軟件，還包括一些API，用于對(duì)芯片進(jìn)行配置。前端射頻帶通濾波器選用MDR771F- CSR- T，巴倫采用TDK公司的HHM-1517完成系統(tǒng)的差分射頻信號(hào)和天線輸入輸出信號(hào)之間的轉(zhuǎn)換。具體設(shè)計(jì)方案原理圖如圖5所示。

　　Top5? 可穿戴腕式電子血壓計(jì)傳感電路

　　電路原理：本電路采用BP01型壓力傳感器和運(yùn)放MAX4472。BP01型壓力傳感器是為檢測(cè)血壓而專門(mén) 設(shè)計(jì)的，主要用于便攜式電子血壓計(jì)。它采用精密厚膜陶瓷芯片和尼龍塑料封裝，具有高線性、低噪聲和外界應(yīng)力小的特點(diǎn)；采用內(nèi)部標(biāo)定和溫度補(bǔ)償方式，提高了 測(cè)量精度、穩(wěn)定性和重復(fù)性，在全量程范圍內(nèi)，精度為±1%、零點(diǎn)失調(diào)不大于±300μV。MAX4472是MAXIM公司的一款集成了四個(gè)運(yùn)算放大器的低 功耗放大芯片。本系統(tǒng)中內(nèi)部集成運(yùn)放A 接恒流源，為壓力傳感器提供恒定的電流，運(yùn)放B和運(yùn)放C，運(yùn)放D組成差分輸入、單端輸出放大電路，直接輸入ADC0 監(jiān)視血壓直流分量。

　　Top6 可穿戴醫(yī)療設(shè)備語(yǔ)音報(bào)警電路

　　電路原理： 電路如圖所示，主要由集成語(yǔ)音芯片ISD2560組成。ISD2560是Winbond公司生產(chǎn)的一款具有較強(qiáng)功能的語(yǔ)音錄放芯片，是一種永久記憶型語(yǔ)音 錄放電路，錄音時(shí)間為60s，可重復(fù)錄放10萬(wàn)次。該芯片采用多電平直接模擬量存儲(chǔ)專利技術(shù)，能夠非常真實(shí)、自然地再現(xiàn)語(yǔ)音。通過(guò)事先錄制好的聲音，實(shí)現(xiàn) 血壓測(cè)量值的自動(dòng)聲音提示，如果血壓高出正常血壓的上下限值，還會(huì)發(fā)揮報(bào)警，提醒使用者就醫(yī)。具體做法：經(jīng)過(guò)一段時(shí)間（大概為正常人的一個(gè)月）的精確測(cè) 量，在電腦上處理數(shù)據(jù)，得到血壓的正常范圍，將其上下限設(shè)置為報(bào)警范圍，時(shí)時(shí)監(jiān)控佩戴者的血壓值，如果血壓超出正常范圍，則開(kāi)始計(jì)時(shí)，將日期時(shí)間等數(shù)據(jù)都 要記錄下來(lái)，如果超出正常范圍的時(shí)間超出五分鐘，則開(kāi)始報(bào)警提醒，提示內(nèi)容為：尊敬的用戶您好，此時(shí)您的血壓偏高低，建議您立即進(jìn)行電壓測(cè)量，并服用相應(yīng) 的藥物！

　　Top7? 常見(jiàn)可穿戴血壓計(jì)電路

　　電路原理：用 BP01構(gòu)成的便攜式電子血壓計(jì)的原理電路如圖所示，它由偏置電源電路（A1、A2）、前置處理電路（A3～A6）、顯示電路（A7）和壓力傳感器 （BP01）組成，該血壓計(jì)的血壓測(cè)量范圍為0～200mmHg，分辨率為0．1mmHg，工作電源為一節(jié)9V迭層電池。現(xiàn)將血壓計(jì)中各主要電路的工作原 理分述如下：

　　偏置電源電路：電源電路由帶有內(nèi)置參考電壓的雙運(yùn)放LM10組成，A1構(gòu)成同相放大器，A2構(gòu)成跟隨器，它們的作用是將內(nèi)置的參考電壓放大后用作壓力傳感器BP01的偏置 電壓Vs，其Vs的值由下式?jīng)Q定：Vs＝Vref（1＋R2／R3） 式中：Vref為L(zhǎng)M10的內(nèi)置參考電壓。其值為200mV，將此值連同電路中的R2和R3的值代入上式即可求得偏置電壓Vs的值為5V。

　　前置處理電路：前 置處理電路由A3～A6四個(gè)運(yùn)算放大器組成，其中A3構(gòu)成失調(diào)偏置電路以對(duì)電路失調(diào)進(jìn)行補(bǔ)償;A5構(gòu)成跟隨器，用于對(duì)壓力傳感器BP01的輸出信號(hào)進(jìn)行隔 離緩沖;A4、A6構(gòu)成放大電路，其增益 AV由下式?jīng)Q定AV＝1＋（R1／RT） 若忽略失調(diào)，前置處理電路的輸出電壓Vout為： Vout＝2（1＋R1／RT）VIN 式中：VIN為壓力傳感器BP01的輸出電壓。

　　顯示電路：顯示電路選用三位半的顯示驅(qū)動(dòng)器。工作時(shí)，壓力傳感器BP01的輸出經(jīng)前置處理電路放大后，由顯示驅(qū)動(dòng)電路來(lái)驅(qū)動(dòng)LCD，以讀出測(cè)量的血壓值。

　　Top8? 可穿戴脈搏測(cè)試儀模塊電路　

? 　? 有源濾波電路： 由于放大后的脈搏信號(hào)同時(shí)還含有雜波，須進(jìn)行濾波。由于脈搏信號(hào)頻率約在1Hz左右，而干擾最大的信號(hào)為50Hz?？刹捎枚A壓控有源低通濾波電路，其上限頻率設(shè)成為20Hz，電路如圖所示，其中R值均為24k，電容值為330pf。

　　整形電路： 利用555觸發(fā)器連接成整形電路，電路的上限頻率為8v，小限頻率為4v，電路如圖所示。

　　計(jì)數(shù)、譯碼、顯示電路： 本電路的作用是將整形電路得到的脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，以十進(jìn)制的形式通過(guò)數(shù)碼管顯示出來(lái)，計(jì)數(shù)器用74ls160，鎖存器用74hc373，數(shù)碼管用7SEG—BCD，電路如圖所示。

　　定時(shí)器電路： 電路采用555定時(shí)器構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，產(chǎn)生1min基準(zhǔn)時(shí)間。電路如圖5 所示，其中R1=3M，R31=10k，C2=0.01uF，C1=17.7uF。

　　電路運(yùn)行正常，能測(cè)試出一分鐘的脈搏數(shù)。由于此電路的基準(zhǔn)時(shí)間是1min，測(cè)試時(shí)間較長(zhǎng)，可以在電路中加入倍頻器，在較短的時(shí)間內(nèi)完成測(cè)試，但是這樣測(cè) 量誤差較大。脈搏測(cè)試儀主要是由兩個(gè)大的部分組成，模擬的信號(hào)放大濾波整形部分和數(shù)字的計(jì)數(shù)譯碼顯示部分，數(shù)字部分需要對(duì)每個(gè)集成塊的功能要有明確的認(rèn) 識(shí)，這樣才不會(huì)把電路連錯(cuò)同時(shí)也會(huì)為電路的簡(jiǎn)化和設(shè)計(jì)有很大的幫助。相比之下模擬部分除了要對(duì)電路的功能熟悉和理解以為還需要結(jié)合實(shí)際的情況來(lái)確定各個(gè)元 器件的參數(shù)，同時(shí)要避免失真。 在做運(yùn)放的時(shí)候，若開(kāi)始選的是AD620這個(gè)運(yùn)放器很難實(shí)現(xiàn)運(yùn)放，用LM324構(gòu)成了方向比例放大電路，才比較好。

　　Top9? 穿戴式血糖測(cè)試模塊電路圖

　　電路原理：為了檢測(cè)葡萄糖氧化酶和葡萄糖反應(yīng)所生成的自由電子數(shù)，需要在電極兩端施加一固定偏壓， 而后檢測(cè)該偏壓驅(qū)動(dòng)自由電子產(chǎn)生的電流來(lái)計(jì)算血糖質(zhì)量濃度值。根據(jù)測(cè)試片上所涂化學(xué)材質(zhì)的不同，所需要的偏置電壓也不相同，本設(shè)計(jì)中該偏置電壓是由液晶驅(qū) 動(dòng)模塊的VLL1引腳輸出的1V穩(wěn)壓通過(guò)電阻分壓而得，偏置電壓在273mV左右。正常人的血液與葡萄糖氧化酶反應(yīng)后生成的電流大小為nA至μA級(jí)別，為 了能將該電流量轉(zhuǎn)換成電壓量并且準(zhǔn)確測(cè)量出來(lái)，需要信號(hào)變換及電壓放大電路。 圖2所示是由比較器實(shí)現(xiàn)的放大電路，使用的是LL16芯片自身所帶的比較器模塊。比較器的正端接273mV的偏置電壓，該偏置電壓由LL16的LCD模塊 提供的VLL1通過(guò)R6、R5和R4三個(gè)電阻分壓而得，濾波電容C4是為了濾除VLL1自身帶有的高頻噪聲，以保證偏置電壓的穩(wěn)定。比較器的負(fù)端連接試紙 的酶電極，即四號(hào)引腳，電極上的自由電子在偏置電壓的驅(qū)動(dòng)下定向流動(dòng)，等效于一個(gè)電阻Rx，Rx阻值越小，血糖質(zhì)量濃度越高，計(jì)算出該等效電阻阻值同樣可 以計(jì)算出血糖質(zhì)量濃度值。

　　數(shù)據(jù)深入分析：待測(cè)電阻Rx的阻值范圍為18k Ω至300kΩ，3V電池供電最低電壓為2.3V左右，為了保證比較器的最大輸出不能超出最低供電電壓，要求放大電路的放大倍數(shù)不能過(guò)大，所以取R3為 120k Ω，這樣當(dāng)待測(cè)電阻為18kΩ時(shí)，放大電路的輸出電壓為2.1V，小于電池供電最低電壓。由于設(shè)計(jì)中放大電路的核心器件是比較器，此電路中比較器輸出為方 波信號(hào)，比較器輸出端的電阻R和電容C1就是一階低通濾波電路，可以將高頻方波中的諧波信號(hào)濾除，得到一個(gè)比較穩(wěn)定的直流信號(hào);同樣為了避免比較器的輸出 不超過(guò)正端極限，R1取值不能過(guò)大，同時(shí)為了達(dá)到比較好的濾波效果，其取值也不 能過(guò)小，所以取比較適中的15k Ω。為了盡可能的濾除高頻信號(hào)，C1的容值不能過(guò)小，但是如果C1取值過(guò)大，那么比較器負(fù)端就會(huì)有幅度比較大的紋波。經(jīng)過(guò)實(shí)際測(cè)試，C1取1 μF可以獲得比較好的整體效果。盡管R1和C1組成的濾波電路已經(jīng)對(duì)比較器的輸出信號(hào)進(jìn)行了一定程度的濾波，C1正端的信號(hào)仍有高頻紋波，為了保證血糖質(zhì) 量濃度測(cè)量值的準(zhǔn)確度和一致性，R2和C2再一次對(duì)放大電路的輸出信號(hào)進(jìn)行濾波，由于是濾除高頻諧波，考慮到電容的最佳濾波頻率范圍，C2取10 μF，而R2取值10kΩ。

　　Top10 采用MSP430單片機(jī)的可穿戴式血糖儀電路

　　血糖測(cè)試電路原理：在酶電極兩端滴入血液后，會(huì)產(chǎn)生自由電子。由于電極兩端存在激勵(lì)電壓，就會(huì)有定向電流流過(guò)電極。該激勵(lì)電壓是由ADC模塊提供的1.5V穩(wěn)壓通過(guò)電阻分壓而 產(chǎn)生的，大約在300mV左右，它能產(chǎn)生μA級(jí)別的定向電流。由于A/D轉(zhuǎn)換模塊測(cè)量的是電壓，所以需要將該定向電流轉(zhuǎn)換成電壓，并且進(jìn)行一定的放大。本 系統(tǒng)采用圖2所示的電路來(lái)實(shí)現(xiàn)電流到電壓的轉(zhuǎn)換和放大。運(yùn)算放大器LM358的反相端連接血糖試紙上的 酶電極，當(dāng)有血液滴入時(shí)，該電極與地之間為等效電阻 Rx，流過(guò)該電阻的電流正比于血液中的血糖濃度值。

　　MSP430的A/D模塊輸出1.5V的穩(wěn)壓通過(guò)R2 和R3分壓，產(chǎn)生300mV的激勵(lì)電壓，該電壓通過(guò)運(yùn)放的正端加到電極兩端。R4起到反饋放大的作用，它將運(yùn)放的輸出范圍限定在A/D模塊的轉(zhuǎn)換范圍內(nèi)。 在PCB板布線時(shí)，由于運(yùn)放輸出和MSP430的ADC模塊輸入I/O口之間的走線比較長(zhǎng)，為了確保測(cè)量值的準(zhǔn)確，需要對(duì)測(cè)試電壓進(jìn)行濾波，C21就是用 來(lái)起濾波作用的，以減少走線過(guò)長(zhǎng)所引入的外來(lái)干擾對(duì)血糖測(cè)試的影響。而運(yùn)放直接接電容負(fù)載容易引起輸出震蕩，R14的作用就是隔離運(yùn)放和電容。由于電阻 R14上會(huì)有電流流過(guò)，這樣電阻兩端就有壓降存在，電壓信號(hào)會(huì)受此影響而變化，為了不影響血糖測(cè)試的精度，R14 的值不能取得過(guò)大。跟據(jù)經(jīng)驗(yàn)值取50Ω。

　　溫度檢測(cè)電路：由于血糖測(cè)試是利用生物電化學(xué)反應(yīng)，而影響 該反應(yīng)的重要因素是溫度。在不同的溫度下，葡萄糖氧化酶的活性不同。即使是相同血糖濃度的血液，采用相同的激勵(lì)電壓，在不同溫度下，由葡萄糖氧化酶氧化產(chǎn) 生的電流大小也不同。所以需要根據(jù)溫度進(jìn)行補(bǔ)償以獲得正確的血糖濃度值。當(dāng)溫度過(guò)高或過(guò)低時(shí)，葡萄糖氧化酶就會(huì)完全失去活性，此時(shí)血糖儀需要給出報(bào)警，提 示用戶儀表不能在該溫度下進(jìn)行操作，避免得出錯(cuò)誤的檢測(cè)值。溫度測(cè)試電路如圖3所示。

　　圖中，R9是熱敏電阻ET833，該電阻具有負(fù)溫度特性。 R10是阻值為83k Ω的高精電阻。R9上 端接的是由MSP430的A/D轉(zhuǎn)換模塊輸出的 1.5V穩(wěn)壓，由 于該1.5V穩(wěn)壓也是 A/D轉(zhuǎn)換模塊的參考電壓，因此這種接法能夠消除A/D參考電壓抖動(dòng)所引起的轉(zhuǎn)換誤差。血糖儀正常工作時(shí)，通過(guò)測(cè)得P6.1端口的電壓，計(jì)算出熱敏電阻 R9的大小，然后根據(jù)ET833的特型曲線，推算出溫度值，以進(jìn)行溫度補(bǔ)償。

　　數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路：為了方便用戶能隨時(shí)查看血糖的變化情況，本血糖儀具有存儲(chǔ)血糖值的功能。用戶不僅能查詢每次測(cè)量的歷史值，還能夠查詢最近28d內(nèi)的血糖值的變化趨勢(shì)，根據(jù)血糖變化趨勢(shì)，制定正確的用藥方式，達(dá)到控制血糖濃度的目的。

　　本系統(tǒng)最多能夠存儲(chǔ)1000個(gè)歷史數(shù)據(jù)，每個(gè)歷史數(shù)據(jù)需要8B來(lái)保存，數(shù)據(jù)包含血糖值濃度及測(cè)試日期這兩個(gè)信息，這樣就需要8000B的存儲(chǔ)空間。 24LC64是微芯公司出產(chǎn)的一片E2 PROM芯片，能夠存儲(chǔ)8KB，因此選取一塊24LC64芯片即足夠。E2 PROM和單片機(jī)之間的具體接線方式如圖所示，P4.0～P4.3都是MSP430的數(shù)字I/O口。P4.1是寫(xiě)保護(hù)引腳，用來(lái)避免由于外部干擾或者程序 出錯(cuò)對(duì)EPROM的誤寫(xiě)操作。P4.2和P4.3是24LC64和MSP430進(jìn)行通信的連接口。P4.0用于對(duì)24LC64供電，利用I/O口對(duì)該芯片 供電的目的是為了降低系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)的整體功耗，此外，還節(jié)省了電子開(kāi)關(guān)，降低了成本，有利于布線。

　　Top11 可穿戴緊急呼叫器電路

　　當(dāng)某一路有呼叫信號(hào)輸入時(shí)，該信號(hào)會(huì)被送到編碼器（74LS148）中進(jìn)行編碼，編碼器信號(hào)經(jīng)過(guò)反相器（74LS04），經(jīng)驅(qū)動(dòng)芯片 （CD4511）輸出到顯示電路，顯示這一路的編碼。同時(shí)觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)電路，產(chǎn)生2s的高電平，使多諧振蕩器工作，使LED和蜂鳴器產(chǎn)生2S警報(bào)信號(hào)，報(bào)警 狀態(tài)可以通過(guò)手動(dòng)按鍵消除。 八路呼叫器的電路主要由編碼/鎖存/譯碼/顯示電路、單穩(wěn)態(tài)電路、報(bào)警電路/手動(dòng)控制電路組成。 其中，CD4511是自帶鎖存功能的七段數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)芯片。

　　編碼/鎖存/譯碼/顯示電路

　　電路原理： 電路由按鍵、8-3線優(yōu)先編碼器74LS148、反相器 74LS04、驅(qū)動(dòng)器CD4511、七段數(shù)碼管及保護(hù)電阻構(gòu)成。 當(dāng)J1至J8中某一個(gè)按鍵按下時(shí)，表明該路有呼叫。在74LS148的輸出端有相應(yīng)的編碼（反碼）輸出。通過(guò)反相器輸入CD4511譯碼驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管顯示相 應(yīng)的按鍵數(shù)。例如，當(dāng)J3按鍵按下時(shí)，表明J3所在的這一路有呼叫，這時(shí)J3的低電平輸入74LS148進(jìn)行編碼。經(jīng)反相器74LS04反相后輸入 CD4511譯碼驅(qū)動(dòng)，數(shù)碼顯示器顯示數(shù)碼2. 顯示電路只需要將CD4511鎖存端EL 連接到單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器輸出端，即可實(shí)現(xiàn)顯示電路顯示相應(yīng)時(shí)間（EL高電平鎖存）。注釋： 因?yàn)?4LS148只能編碼0—7，而使用74LS30（8與非）經(jīng)反相器連接CD4511 A4引腳，可將輸出的“0”的以“8”顯示在數(shù)碼管上。

　　延時(shí)2S報(bào)警電路

　　電路原理： 電路由按鍵、8與非門(mén)74LS30、單穩(wěn)態(tài)電路、與非門(mén)74LS04、反相器、多諧振蕩器、LED和蜂鳴器組成。 當(dāng)J1至J8 中某一個(gè)按鍵按下時(shí)，表明該路有呼叫。使得74LS30輸出高電平，經(jīng)反相器，產(chǎn)生低電平觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)電路，產(chǎn)生2S高電平延時(shí)，經(jīng)兩個(gè)反相觸 發(fā)多諧振蕩器4 RST引腳，使其振蕩，從而控制LED和蜂鳴器工作，產(chǎn)生警報(bào)。 其中，手動(dòng)消除警報(bào)電路，由鎖存器74LS374，與非門(mén)74LS00構(gòu)成，在 2S期間可手動(dòng)使多諧振蕩器4 RST引腳置低，從而不工作，即消除警報(bào)。

　　報(bào)警電路/手動(dòng)控制電路

　　電路原理：電路由按鍵、2輸入四與門(mén)74LS00、六反相器74LS04、三極管、LED發(fā)光二級(jí)管以及保護(hù)電阻構(gòu)成。 此處LED燈極為模擬的簡(jiǎn)要報(bào)警裝置。當(dāng)按鍵按下時(shí)低電平輸入經(jīng)反相器使其清零，LED燈熄滅。 其中J9、R17、VCC、GND實(shí)際中被74LS374等效代替，實(shí)現(xiàn) 2S期間手動(dòng)消除警報(bào)功能。

　　Top12 ?可穿戴立體眼鏡電路

　　立體眼鏡是一個(gè)穿透液晶鏡片，通過(guò)電路對(duì)液晶片開(kāi)、關(guān)的控制，開(kāi)可以控制眼鏡鏡片全黑，以便遮住一眼圖像；關(guān)可以控制眼鏡鏡片為透明的，以便另 一眼看到另一眼該看到的圖像。立體電視模仿真實(shí)的狀況，使左、右眼畫(huà)面連續(xù)互相交替顯示在屏幕上，并同步配合立體眼鏡，加上人眼視覺(jué)暫留的生理特性，就可 以看到較為真實(shí)的立體圖像。電路系統(tǒng)圖：

　　紅外接收電路：為了使系統(tǒng)更加穩(wěn)定地接收和傳送信號(hào)，實(shí)際的電路中我們又外加了一系列保護(hù)措施，RM38A的最大接收距離約為15m，受控范圍-40～+40deg。

　　控制信號(hào)產(chǎn)生電路：控 制信號(hào)產(chǎn)生電路是本系統(tǒng)的核心電路。 立體電視的50Hz的同步信號(hào)通過(guò)紅外接收電路傳送至此單元后，要求本部分電路將其作為同步觸發(fā)信號(hào)（sClk）的同時(shí)，利用EPM1270T144C5 芯片和其外部50MHz有源晶振（MinClk）產(chǎn)生三個(gè)控制信號(hào)，即左眼控制信號(hào)（lCtrl）、右眼控制信號(hào)（rCtrl）和公共端控制信號(hào) （comCtrl）。 其中的8位撥動(dòng)開(kāi)關(guān)用于改變延時(shí)時(shí)間和開(kāi)關(guān)頻率，LED顯示則用于信號(hào)的輸出指示。

　　開(kāi)關(guān)液晶片：本 次設(shè)計(jì)所用的液晶片是TN（扭曲向列型）液晶片，它的電光特性曲線。該類液晶片在沒(méi)有電場(chǎng)的情況下讓光透過(guò)，加上電場(chǎng)的時(shí)候光被關(guān)斷，因此叫做常通型光開(kāi) 關(guān)，又叫做常白模式。若外加電場(chǎng)高于2V時(shí)，則構(gòu)成常黑模式。 開(kāi)關(guān)液晶片在這兩種模式之間的轉(zhuǎn)換是需要時(shí)間的，轉(zhuǎn)換為了不影響觀看時(shí)的效果這就體現(xiàn)在后面的延時(shí)程序中。

　　Top13 ?可穿戴式心率信號(hào)采集預(yù)處理電路

　　心率信號(hào)采集預(yù)處理電路：脈搏信號(hào)采集預(yù)處理電路主要是將脈搏波轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，并進(jìn)行初步高頻濾波預(yù)處理。 其關(guān)鍵部分就是光電式脈搏傳感器。光電式脈搏傳感器按光的接收方式可分為透射式和反射式兩種。反射式不僅可以精確測(cè)得血管內(nèi)容積變化，而且在實(shí)際應(yīng)用中反 射式只需將傳感器接觸身體任何部位，當(dāng)照射部位的血流量隨心臟跳動(dòng)而改變時(shí)，紅外線接收探頭便接收到隨心臟周期性地收縮和舒張的動(dòng)脈搏動(dòng)光脈沖信號(hào)，從而 采集到心臟搏動(dòng)信號(hào)。

　　電路原理：本設(shè)計(jì)采用了反射式紅外傳感器。光電式脈搏傳感器采用紅外對(duì)管 KP-2012F3C和KP-2012P3C，反射式排列。KP-2012F3C 具有良好的表皮照明度，電流一般設(shè)在20mA，亮度由軟件通過(guò)PWM電流來(lái)進(jìn)行控制，這樣能夠使紅外LED工作在飽和區(qū)域，發(fā)出穩(wěn)定光強(qiáng)的光。

　　KP-2012P3C晶體管采用交流耦合結(jié)構(gòu)來(lái)增強(qiáng)對(duì)微弱信號(hào)放大。經(jīng)晶體管檢測(cè)出來(lái)的信號(hào)采樣時(shí)分兩路。一路是直流信號(hào)線路。它是晶體管輸出經(jīng)射隨輸 入單片機(jī)的A/D轉(zhuǎn)換通道口0，可用來(lái)檢測(cè)晶體管是否處于有效工作狀態(tài)；另一路是交流信號(hào)線路。它是先經(jīng)一射極跟隨器輸入到兩級(jí)濾波成形電路然后再輸入單 片機(jī)的A/D轉(zhuǎn)換通道1.該濾波電路為兩級(jí)帶通濾波電路，由于脈搏波的頻譜蘊(yùn)含豐富病理信息，特別是在5~40Hz這個(gè)區(qū)間的頻譜攜帶了大量與冠心病病變 有關(guān)的信息，故考慮到今后功能的擴(kuò)展，預(yù)處理電路的上下限頻率設(shè)計(jì)為48Hz和0.86Hz。