天津大学数字脉搏计课程设计：电路原理与实现

天津大学自动化学院2016级自动化专业的大三学生进行了一项关于数字脉搏计的课程设计实验。该设计的主要目标是创建一个能够精确测量人体脉搏频率（40-200次/分），并在短时间内（如5秒或15秒）给出每分钟脉搏数的设备，其测量误差控制在±4次/分以内。设计要求包括两种工作模式：一种是实时显示计数过程并允许手动清零，另一种是自动清零后自启动计数，仅显示最终结果。 在电路实现方面，设计者采用了一个包含信号放大、滤波和整形的系统。首先，设计了一个三级放大电路，利用LM324反向放大器，通过选择合适的电阻值（R1-R6）实现30*10*10的放大，理论上将1mV的正弦信号放大至3000倍。尽管实际放大倍数难以达到，但通过仿真结果显示了理想的效果。输入信号（万用表XMM1）和放大后的信号（万用表XMM2）波形清晰可见，放大后的信号波形幅度显著减小，但频率保持不变。 随后的滤波整形部分使用了低通和高通滤波器，以去除噪声并保持信号的纯净度。低通部分由530Ω和530Ω的电阻配合两个10μF电容构成，高通部分则由100kΩ和100kΩ的电阻以及两个10μF电容组成。为了确保信号整形准确，设计采用了施密特触发器，它能将正弦信号转化为幅值恒定且频率一致的方波，满足了设计的精度要求。 最后，设计要求放大电路部分不仅要能驱动CMOS芯片，还需要具有宽广的通频带（0.15Hz~30Hz），这表明电路设计需兼顾信号的精确传输和带宽的适宜性。整个设计过程体现了学生对信号处理和电路设计的理解，以及在实际操作中的应用能力，对于理解模拟信号的放大、滤波和数字信号处理技术具有较高的学习价值。