基于单片机的心电信号心率检测系统设计

**单片机设计介绍，基于单片机的心电信号心率检测系统设计

  基于单片机的心电信号心率检测系统设计概要主要包括以下几个关键部分：硬件设计、软件设计以及系统集成与测试。以下是对该设计的详细概述：

一、系统概述

基于单片机的心电信号心率检测系统旨在通过采集和分析心电信号，实现对心率的精确检测。系统采用单片机作为核心控制器，结合心电信号采集电路、信号处理电路以及显示模块等，实现对心电信号的实时采集、处理和心率计算。

二、硬件设计

心电信号采集电路

选择合适的心电传感器，如AD8232心电传感器，用于提取人体的心电信号。 设计信号调理电路，包括放大电路和滤波电路，以提高心电信号的信噪比。 单片机及其外围电路

选择一款性能稳定、功耗低且易于编程的单片机，如AVR单片机或STC89C52。 设计单片机的外围电路，包括电源电路、复位电路和时钟电路等，确保单片机的正常工作。 信号处理电路

设计模数转换电路，将模拟的心电信号转换为数字信号，以便单片机进行处理。 设计必要的滤波和放大电路，进一步改善心电信号的质量。 显示模块

选择合适的显示模块，如LCD显示屏，用于实时显示心电波形和心率值。 三、软件设计

单片机编程

搭建单片机开发环境，如Atmel Studio或Keil C。 编写程序实现心电信号的采集、模数转换、信号处理和心率计算等功能。 信号处理算法

设计合适的信号处理算法，如滤波算法、峰值检测算法等，以提取心电信号中的R波并计算心率。 用户界面设计

设计简洁直观的用户界面，包括波形显示区、心率显示区以及控制按钮等。 四、系统集成与测试

系统集成

将心电信号采集电路、单片机及其外围电路、信号处理电路以及显示模块等进行集成。 确保各模块之间的连接正确、稳定，并能够实现数据的传输和控制。 系统测试

对系统进行全面的测试，包括功能测试、性能测试和稳定性测试。 验证系统能否准确采集心电信号、计算心率，并检查系统是否存在故障或缺陷。 五、优化与扩展

优化信号处理算法

根据实际运行效果，对信号处理算法进行优化，提高心率的检测精度和实时性。 增加报警功能

设计报警电路和算法，当心率超出正常范围时，自动触发报警功能，以提醒用户或医护人员。 无线传输与远程监控

通过增加无线通讯模块，实现心电信号和心率数据的远程传输和监控。 用户或医护人员可以通过手机、电脑等终端实时查看心电波形和心率数据。 综上所述，基于单片机的心电信号心率检测系统设计是一个涉及硬件和软件设计的综合性工程。通过合理的选型和设计，可以实现对心率的精确检测，为医疗诊断和健康监测提供有效的技术支持。

文件夹内包含工程文件，可直接运行或者二次开发；

此设计可作为毕业设计和课程设计资料，包含原理图、程序代码（嵌入式类设计）、软件资料等等，非常完善；

设计思路 文献研究法：搜集整理相关单片机系统相关研究资料，认真阅读文献，为研究做准备；

调查研究法：通过调查、分析、具体试用等方法，发现单片机系统的现状、存在问题和解决办法；

比较分析法：比较不同系统的具体原理，以及同一类传感器性能的区别，分析系统的研究现状与发展前景；

软硬件设计法：通过软硬件设计实现具体硬件实物，最后测试各项功能是否满足要求。

本系统原理图设计采用Altium Designer19，具体如图。在本科单片机设计中，设计电路使用的软件一般是Altium Designer或proteus，由于Altium Designer功能强大，可以设计硬件电路的原理图、PCB图，且界面简单，易操作，上手快。Altium Designer19是一款专业的整的端到端电子印刷电路板设计环境，用于电子印刷电路板设计。它结合了原理图设计、PCB设计、多种管理及仿真技术，能够很好的满足本次设计需求。

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仿真实现 本设计利用protues8.7软件实现仿真设计，具体如图。

Protues也是在单片机仿真设计中常用的设计软件之一，通过设计出硬件电路图，及写入驱动程序，就能在不实现硬件的情况进行电路调试。另外，protues还能实现PCB的设计，在仿真中也可以与KEIL实现联调，便于程序的调试，且支持多种平台，使用简单便捷。 ————————————————

本设计利用KEIL5软件实现程序设计，具体如图。作为本科期间学习的第一门编程语言，C语言是我们最熟悉的编程语言之一。当然，由于其功能强大，C语言是当前世界上使用最广泛、最受欢迎的编程语言。在单片机设计中，C语言已经逐步完全取代汇编语言，因为相比于汇编语言，C语言编译与运行、调试十分方便，且可移植性高，可读性好，便于烧录与写入硬件系统，因此C语言被广泛应用在单片机设计中。keil软件由于其兼容单片机的设计，能够实现快速调试，并生成烧录文件，被广泛应用于C语言的编写和单片机的设计。

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目 录

摘 要 I Abstract II 引 言 1 1 控制系统设计 2 1.1 主控系统方案设计 2 1.2 传感器方案设计 3 1.3 系统工作原理 5 2 硬件设计 6 2.1 主电路 6 2.1.1 单片机的选择 6 2.2 驱动电路 8 2.2.1 比较器的介绍 8 2.3放大电路 8 2.4最小系统 11 3 软件设计 13 3.1编程语言的选择 13 4 系统调试 16 4.1 系统硬件调试 16 4.2 系统软件调试 16 结 论 17 参考文献 18 附录1 总体原理图设计 20 附录2 源程序清单 21 致 谢 25