【TB作品】脉搏测量，ATMEGA8单片机，Proteus仿真，ATmega8控制脉搏测量与显示系统

news2024/11/29 2:49:36

硬件组成：
LCD1602+脉搏测量电路（带灯）+蜂鸣器报警+按键设置+AT24C02

功能：
（1）LCD1602主页显示脉搏、报警上限、报警下限；
（2）五个按键：按键1：切换设置上限和设置下限；
按键2：查看存的脉搏数值；
按键3：设置的时候加数值功能，查看存储的时候上翻页功能；
按键4：设置的时候减数值功能，查看存储的时候下翻页功能；
（3）脉搏不在上下限范围就报警；
（4）在正常测量中，每次测量出一次脉搏后，程序自动保存此次测量结果。
（5）使用AT24C02芯片存储100组脉搏信息，可以掉电保存；同时也存储设置的上下限，可以掉电保存；

随意加个时间显示

在这里插入图片描述

实验报告：ATmega8控制脉搏测量与显示系统

实验目的

设计并实现一个基于ATmega8微控制器的脉搏测量与显示系统，主要功能包括脉搏测量、上下限设置、报警功能和数据存储。

背景与原理

在本实验中，我们使用ATmega8微控制器、LCD1602显示器、DS1302时钟芯片以及AT24C02存储芯片构建了一个简易的脉搏测量与显示系统。系统通过脉搏测量电路获取脉搏信号，并在LCD1602上显示测量结果和设定的上下限值。当脉搏不在设定范围内时，系统会触发报警。此外，测量数据会存储在AT24C02芯片中，即使断电也能保持数据完整。

硬件组成

  • ATmega8微控制器
  • LCD1602显示器
  • DS1302时钟芯片
  • AT24C02存储芯片
  • 脉搏测量电路
  • 蜂鸣器报警
  • 按键

电路连接

  1. ATmega8与LCD1602连接：
    • 数据线：PD0-PD7
    • 控制线：PC0（RS）、PC1（RW）、PC2（E）
  2. DS1302与ATmega8连接：
    • RST：PC5
    • SCLK：PD6
    • IO：PD5
  3. AT24C02与ATmega8连接：
    • SDA：PC4
    • SCL：PC5
  4. 脉搏测量电路：通过模拟输入端口连接到ATmega8
  5. 蜂鸣器与按键：分别连接到ATmega8的不同IO端口

软件设计

主要模块介绍

  1. 初始化模块：

    • 初始化LCD1602、DS1302和AT24C02。
    • 设置定时器和中断。

  2. I2C通信模块：

    • 实现I2C通信的启动、停止、读写等基本功能，用于与AT24C02存储芯片通信。

  3. 脉搏测量与显示模块：

    • 通过定时中断测量脉搏频率。
    • 实时显示脉搏值和上下限设定值。
    • 判断是否超出设定范围并触发报警。

  4. 数据存储与读取模块：

    • 将每次测量的脉搏值存储到AT24C02中。
    • 读取存储的历史数据供用户查看。

  5. 按键处理模块：

    • 处理按键输入，实现上下限设置、历史数据查看等功能。

程序原理

主程序流程
  1. 初始化各模块。
  2. 进入主循环，不断监测按键输入并处理。
  3. 定时获取脉搏测量数据并更新显示。
  4. 判断是否超出设定范围，触发报警。
  5. 存储测量数据。
关键函数
  1. x24c02_init：初始化I2C通信和AT24C02存储芯片。
  2. ds1302_init：初始化DS1302时钟芯片。
  3. get_time：获取当前时间。
  4. x24c02_read/write：读写AT24C02芯片中的数据。
  5. deal_key：处理按键输入。
  6. display：更新LCD1602显示内容。

程序代码

#include <iom8v.h>
#include <macros.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include "lcd1602.h"

// 函数声明
void flash_24c02(void);
void x24c02_init(void);
void start(void);
void stop(void);
void writex(unsigned char j);
unsigned char readx(void);
void ack(void);
unsigned char x24c02_read(unsigned char address);
void x24c02_write(unsigned char address, unsigned char info);
void ds1302_init(void);
void get_time(struct RTCTIME *p);
void time_write_1(unsigned char time_tx);
unsigned char time_read_1(void);
unsigned char getKeyBoardValue(void);
void display(void);
void deal_key(unsigned char button);
void main(void);

// 全局变量
unsigned int xinlv_cnt;
unsigned char xinlv, xinlv_h, xinlv_l, index, sum_xinlv, page;
struct RTCTIME rtctime;

// 主程序
void main(void) {
    // 初始化代码
    LCD_init();
    DDRD &= ~(0x08 + 0x03 + 0x10);
    DDRD |= 0x80; // BEEP
    SREG = 0x80; // 使能全局中断
    TIMSK |= (1 << TOIE1); // 使能定时溢出中断
    TCCR1A = 0x00; // 配置定时器工作在普通模式
    TCCR1B = 0x01; // 无分频
    TCNT1H = (65535 - 20000) / 256; // 5ms
    TCNT1L = (65535 - 20000) % 256; // 5ms
    MCUCR &= ~( (1 << ISC01) | (1 << ISC00) ); // 低电平触发中断
    GICR = (1 << INT0); // 使能外部中断0请求
    ds1302_init();
    LCD_write_str(0, 0, "                ");
    LCD_write_str(0, 1, "                ");
    x24c02_init();
    delay_nms(10);
    xinlv_h = x24c02_read(100);
    delay_nms(10);
    xinlv_l = x24c02_read(101);
    delay_nms(10);
    index = x24c02_read(102);
    delay_nms(10);
    sum_xinlv = x24c02_read(103);

    while (1) {
        // 按键检测与处理
        unsigned char button = getKeyBoardValue();
        if (button) {
            deal_key(button);
            while (getKeyBoardValue());
        }
        // 定时获取时间与脉搏数据
        static unsigned char timecyc = 0;
        timecyc = (timecyc + 1) % 10;
        if (timecyc == 0) {
            get_time(&rtctime);
            static unsigned char temp_sec;
            if (temp_sec != rtctime.miao) {
                temp_sec = rtctime.miao;
                display();
                if((xinlv < xinlv_l) || (xinlv > xinlv_h)) {
                    PORTD &= ~0x80;
                } else {
                    PORTD |= 0x80;
                }
            }
        }
        delay_nms(5);
    }
}

// 定时器中断服务程序
#pragma interrupt_handler Timer1_ovf:9
void Timer1_ovf(void) {
    TCNT1H = (65535 - 20000) / 256; // 5ms
    TCNT1L = (65535 - 20000) % 256; // 5ms
    xinlv_cnt++; // 时间加5ms
}

// 外部中断服务程序
#pragma interrupt_handler int0:2
void int0(void) {
    if (xinlv_cnt != 0) {
        xinlv = 60000 / (xinlv_cnt * 5); // 计算出心率
        x24c02_write(index, xinlv); // 写入心率
        index++;
        if (index == 100) {
            index = 0;
            sum_xinlv = 1;
            x24c02_write(103, sum_xinlv);
            flash_24c02();
        }
        x24c02_write(102, index);
    }
    xinlv_cnt = 0;
}

结果与分析

系统成功实现了脉搏测量与显示功能，并且可以通过按键设置报警上下限。当脉搏不在设定范围内时，系统能够正确触发报警。此外，测量数据能实时存储并掉电保持。

总结

本实验通过硬件与软件的结合，实现了一个简易的脉搏测量与显示系统。通过对各模块的合理设计与调试，使系统具备了脉搏实时监测、上下限设置、报警和数据存储等功能，为相关领域的进一步研究和应用提供了良好的基础。

资源代码

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https://docs.qq.com/sheet/DUEdqZ2lmbmR6UVdU?tab=BB08J2

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