单片机课程设计报告-AVR与虚拟仪器.doc

【单片机课程设计报告-AVR与虚拟仪器】 本次课程设计的目标是开发一款基于Mega16单片机的心率计，旨在简化心率测量过程，提供自动化且便携的解决方案。心率计的设计主要围绕两种信号采集方法展开：一是通过红外发光二极管和红外光电管的配合，二是采用压电陶瓷片。最终，由于压电陶瓷片可能引入的误差，设计选择了红外发光二极管方案，但在实际操作中遇到了困难，转而采用了压电陶瓷传感器。 **硬件设计** 系统的核心是Mega16单片机，它处理由传感器收集的心率数据。传感器部分，选用压电陶瓷片作为信号源，通过压电效应将脉搏振动转化为电压信号。信号经过LM324芯片组成的功率放大电路和低通滤波电路进行处理，以减少噪声。LM324芯片的IC1a用于放大，IC1b用于滤波。数据显示则采用LA1602液晶模块，提供清晰直观的数字读数。此外，系统还配备了5V蜂鸣器，以声音形式提示计数结束。 **软件设计** 软件部分，主要利用Mega16的定时器T0进行心率信号的捕捉。当检测到脉冲变化的上升沿和下降沿时，T0会在下降沿触发计数。为了消除压电陶瓷传感器受到的环境干扰，设计了低通滤波器电路，滤波后信号通过放大电路（A=1+R2/R1，R1=10K，R2=5欧）提升信噪比。由于实际电阻限制，使用了两个10欧电阻并联。计数器T0在心率范围内不会溢出，同时，计时器采用CVAVR的延时程序，确保计时精度。当计时达到1分钟，蜂鸣器会发出声音提醒。系统还配备复位键，便于重新开始计数。采集到的数据通过PA口发送到SMC1602，实现数字显示。SMC1602不仅可以显示实时心率，还能进行心律分析。 **总结** 这个设计展示了如何结合单片机技术、传感器技术和信号处理技术来创建一个实用的心率监测设备。通过比较和选择不同的信号采集方案，最终确定了一种能够适应实际操作的解决方案。设计中考虑了干扰过滤、信号放大以及数据的实时处理和显示，体现了对硬件和软件协同工作的理解。此外，该设计也反映了在遇到问题时的灵活调整能力，以及对实际应用中的性能优化。通过这样的课程设计，学生能够深入理解单片机系统的设计和实现，以及在医疗健康领域的应用。