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1、单片机课程设计报告 石天卓、孙虎、李其鲁摘要：以Mega16芯片为核心，以SMA1602为显示设备，以压电陶瓷片为信号采集设备的心率计关键字：Megga16 SSMA16002 压电电陶瓷片一设计的系统统的目的、用用途、功能我们通常看到在在许多小型医医院，对心率率的测定仍采采用人工听诊诊器的方式，为为了方便心率率的采集，我我们决定利用用Mega116单片机为为主芯片制造造一简单易用用易携的心率率计，能够实实现自动计录心跳跳次数并数字字化形象直观的显显示出来。为为此，其中心心率计特色功功能的实现主主要靠有效稳稳定的信号采采集模式，我我们通过查阅阅资料发现主主要的心率采采集有两种方方法：通过一一对
2、红色发光光二极管实现现和通过压电电陶瓷芯片实实现。方案一：检测的的基本原理：随着心脏的的搏动，人体体组织半透明明度随之改变变。当血液送送到人体组织织时，组织的的半透明度减减小；当血液液流回心脏，组组织的半透明明度增大。这这种现象在人人体组织较薄薄的手指尖、耳耳垂等部位最最为明显。因因此，本心率率计将红外发发光二极管产产生的红外线线照射到人体体的上述部位位，并用装在在该部位另一一侧或旁边的的红外光电管管来检测机体体组织的透明明程度并把它它转换成电信信号。由于此此信号的频率率与人体每分分钟的脉搏次次数成正比，故故只要把它转转换成脉冲并并进行整形、计计数和显示，就就能实现实时时检测脉搏次次数的目的。
3、方案二：检测的的基本原理：随着心脏的的搏动，人体体手腕的脉搏搏和颈部的搏搏动较为明显显，我们采用用压电传感器器放于上述部部位，把压电电传感器测得得的信号转换换成脉冲并进进行整形、计计数和显示，就就能实现实时时检测脉搏次次数的目的。二硬件设计思思想和电原理理图心率计精华即有有效稳定的信信号采集模式式，我们通过过查阅资料发发现主要的心心率采集有两两种方案：通通过一对红色色发光、接受受二极管实现现和通过压电电陶瓷芯片实实现。由于压压电陶瓷芯片片会不可避免免得产生误差差，有时是和和信号相似的的低频率波形形，即便通过过低通滤波电电路仍不可完完全消除，因因而我们首选选了红色发光光、接受二极极管作为我们们的
4、设计方案案，检测原理理如下： 随着心脏的搏动动，人体组织织半透明度随随之改变。当当血液送到人人体组织时，组组织的半透明明度减小；当当血液流回心心脏，组织的的半透明度增增大。这种现现象在人体组组织较薄的手手指尖、耳垂垂等部位最为为明显。因此此，将红外发发光二极管产产生的红外线线照射到人体体的上述部位位，并用装在在该部位另一一侧或旁边的的红外光电管管来检测机体体组织的透明明程度并把它它转换成电信信号。由于此此信号的频率率与人体每分分钟的脉搏次次数成正比，故故只要把它转转换成脉冲并并进行整形、计计数和显示，就就能实现实时时检测脉搏次次数的目的。以下是我们的红外线二极管方案的采集电路部分： 但由于红外
5、二极极管发射和接接受端总是不不能有效得检检测出脉冲波波形，我们又又缺乏对红外外二极发射和和接受管的了了解，最后不不得以放弃原原有的设计方方案，改为选选用我们的第第二套方案压电陶瓷瓷传感器法。以以下是我们的的实验原理：随着心脏的搏动动，人体手腕腕的脉搏和颈颈部的搏动较较为明显，我我们采用压电电传感器放于于上述部位，压电陶瓷片将脉搏振动转化为电压信号，我们将压电陶瓷片测得的信号转换成脉冲并进行整形、计数和显示，从而实现实时检测脉搏次数的目的。虽然采取了滤波电路，但人体手腕的运动或颈部的运动如说话仍然会对信号采集产生影响，我们在采集信号的过程中仍需小心。三硬件单元的的使用说明：功能：选用压电陶瓷片片
6、为我们的传传感器，用LLM324芯芯片IC1a和2个电电阻组成我们们的功率放大大电路，用LLM324芯芯片IC1b组成成我们的低通通滤波电路，运运用megaa16作为我我们的处理器器，选择LAA1602作作为我们显示示装置，选择择普通的5VV蜂鸣器作提提示使用，电电路图如下： 其中，信信号采集部分分的电路图为为：四、软件设计思思想：心脏跳动时会引引起脉冲的变变化，必然会会产生上升沿沿与下降沿，因因此在这里我我们采用T00的下降沿触触发。但压电电陶瓷受外界界的影响较大大，电路中还还设计连接了了由IC1aa、R4、CC4组成的截截止频率为110Hz左右右的低通滤波波器电路，以以便进一步滤滤除干扰。
7、滤滤波后的信号号太过微弱，我我们需要对它它进行信号放放大。放大电电路采用LMM324放大大倍数A=11+R2/RR1。电R11,R2分别别为10K，55欧。由于没没有买到5欧欧的电阻，我我们用了两个个10欧的并并联代替。放放大后的信号号通过T0口口进入Megga16。当当有下降沿到到来时TCNNT0会自动动计数。人的的心律一般在在50150之之间，我们不不用担心TCCNT0会自自动溢出。另另外我们计时时采用的是CCVAVR的的延时程序，有有误差但很小小。当一分钟钟到时蜂鸣器器会响一声，提提示我们计数数已经结束。为为了方便计数数我们还用了了复位键，当当Mega116开始计数数时，蜂鸣器器一样会响
8、一一下。Megga16采集集到的信号我我们通过PAA口输出到SSMC16002中。SMMC16022是一种液晶晶数字显示模模块，可以通通过对其变成成来实现显示示内容。我们们不但通过它它显示出了心心率而且能够够分析出被测测者心律的好好坏。五、软件流程图图取结果显示脉搏次数低了高了正 常显示具体示数一分 钟到蜂鸣 器响开 始初始化开始计数SMC1602显示六、系统测试过过程及测试数数据我们采用红外线线发射、接受受二极管作为为我们的采集集装置时，SSMA16002工作正常常，但显示测测得的心率总总为0，错误误的可能无非非两种：程序序的错误和硬硬件采集电路路的错误。为为控制单一变变量，我们对对单片机P
9、BB0口输入方方波脉冲，实实验LCD屏屏成功精确显显示出了脉冲冲个数，说明明程序编写正正确，而硬件件采集电路存存在错误。后后来，李其鲁鲁又多次检测测电路焊接，石石天卓和孙虎虎多次检测电电路设计原理理，均没有发发现错误。不不得以，我们们将自己焊接接的电路拿到到实验室用示示波器进行检检测，发现错错误出现在右右图所示部分分：Q1端没有电流流变化。那么么可以确定，问问题出在红外外线二极发射射与接受管上上，于是，我我们查了它们们具体的参数数，D1的工工作电压为44V，工作电电流20mAA,Q1的工工作电压为55V，工作电电流60mAA,在调试中中，我们发现现开始的设计计R1取值不不当，后改为为滑动变阻器
10、器，在R2下下面也串联了了红外发光二二极管作为指指示灯，Q11导通，但仍仍然没有电流流变化。直到现在，我们们仍然没有放放弃此信号采采集电路，又又去买了带增增益功能的红红外线接受管管（如右图），后后来又一次失失望最后，不得以买买了压电陶瓷瓷片作为我们们的传感器来来使用。我们们先在实验室室通过示波器器检测了压电电陶瓷片的压压电特性，接接着设计了相相应的放大电电路和低通滤滤波电路，连连接到Megga16的PPB0口并进进行检测后，发发现结果: Perfeect!一切切正常，虽然然我们没有得得到最想得到到的结果，但但我们心中还还是充满了成成就感。这次我们还是带带着遗憾完成成了这次总结结，因为我们们在红
11、外二极极发射、接受受管方案上作作出了巨大的的努力，最后后却以失败而而告终，并且且，因为干扰扰信号的因素素，压电陶瓷瓷片作为传感感器远远不如如红外二极发发射、接受管管方案精确，因因为通过两级级滤波电路，基基本可以完全全排除杂波干干扰，这里我我们衷心希望望能够看到下下一级的学弟弟学妹们完成成第一种方案案的设计。七、设计所需的的全部资源：（一）硬件清单单：LM324芯片片： Megga16芯片片 蜂鸣器器一个 直流电电源一个 电阻若若干 电容若若干 SMCC1602液液晶显示器 1m20列导导线一根20cm*100cm电路版版一块八成员分工，工作情况及参考文献石天卓 负责责软件部分LLCD显示的的开
12、发、电路路图的绘制及及论文、网页页、PPT、心得得的编写孙虎 负负责软件部分分计数、定时时、蜂鸣器等等功能的开发发及软件设计计思想的编写写、电路的调调试、资料查查询等工作李其鲁 负责责硬件焊接、PProtell电路图的绘绘制、元件的的购买、电路路检测等工作作 在课题制制作过程中，大大家优势互补补，齐心协力力，互相帮助助，最终共同同完成了课程程设计的制作作。我们切实体会到到了：1.完成项目时时前所未有的的快乐。2.Doingg hardd thinngs iss whatt makees youu bettter!参考文献：1.网站资料hhttp:/www.avrvii.sdu.edu.ccn2.C语言程程序设计 谭浩强编 清华大学出出版社3.模拟电路路 童诗白白 华成英 主编 高等等教育出版社社4.AVR单单片机嵌入式式系统原理与与应用实践 马潮编著 北京航空航航天大学出版版社5.单片机原原理及接口技技术实验讲义义 李茂奎奎著
