基于單片機(jī)的計(jì)步器設(shè)計(jì).doc

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1、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第40頁(yè)共40頁(yè)摘要計(jì)步器是一種頗受歡迎的日常鍛煉進(jìn)度監(jiān)控器，可以激勵(lì)人們挑戰(zhàn)自己，增強(qiáng)體質(zhì)，幫助瘦身。早期設(shè)計(jì)利用加重的機(jī)械開(kāi)關(guān)檢測(cè)步伐，并帶有一個(gè)簡(jiǎn)單的計(jì)數(shù)器?；蝿?dòng)這些裝置時(shí)，可以聽(tīng)到有一個(gè)金屬球來(lái)回滑動(dòng)，或者一個(gè)擺錘左右擺動(dòng)敲擊擋塊。計(jì)步器功能可以根據(jù)計(jì)算人的運(yùn)動(dòng)情況來(lái)分析人體的健康狀況。而人的運(yùn)動(dòng)情況可以通過(guò)很多特性來(lái)進(jìn)行分析。與傳統(tǒng)的機(jī)械式傳感器不同，ADXL345是電容式三軸傳感器，由它捕獲人體運(yùn)動(dòng)時(shí)加速度信號(hào)，更加準(zhǔn)確。信號(hào)通過(guò)低通濾波器濾波，由單片機(jī)內(nèi)置A／D轉(zhuǎn)換器對(duì)信號(hào)進(jìn)行采樣、A／D轉(zhuǎn)換。軟件采用自適應(yīng)算法實(shí)現(xiàn)計(jì)

2、步功能，減少誤計(jì)數(shù)，更加精確。單片機(jī)STC89C52控制液晶顯示計(jì)步狀態(tài)。整機(jī)工作電流只有1-1.5mA，實(shí)現(xiàn)超低功耗關(guān)鍵字：計(jì)步器單片機(jī)低功耗1緒論1.1論文研究的背景、目的及意義在這個(gè)快速發(fā)展的時(shí)代中，隨著消費(fèi)水平的增加，除了物質(zhì)方面的追求，人們也更加關(guān)注自己的身體健康,希望自己擁有一個(gè)健康的體魄。這時(shí)，計(jì)步器的出現(xiàn)就是為了解決人們困擾許久的問(wèn)題。計(jì)步器最初是由倫納德*達(dá)芬奇構(gòu)想的，計(jì)步器的作用，顧名思義——計(jì)步，通過(guò)人們不停地行走，計(jì)步器也就不停地記錄。在此基礎(chǔ)上，可以給計(jì)步器再添加更豐富的功能，比如通過(guò)計(jì)數(shù)來(lái)估算消耗多少了脂肪，還可以在移動(dòng)

3、設(shè)備上創(chuàng)建APP，相熟的使用者之間還能實(shí)時(shí)更新，進(jìn)行排名，更刺激人們想要獲勝的勝負(fù)欲而堅(jiān)持運(yùn)動(dòng)，百利而無(wú)一害。畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第40頁(yè)共40頁(yè)最早的計(jì)步器原理很簡(jiǎn)單，遠(yuǎn)不如現(xiàn)在使用的計(jì)步器復(fù)雜，通過(guò)重力感應(yīng)傳感器（機(jī)械擺錘），通過(guò)擺錘的撞擊，激發(fā)觸發(fā)開(kāi)關(guān)，通過(guò)開(kāi)關(guān)量的變化有單片機(jī)記錄數(shù)值，最后通過(guò)LCD顯示。電子計(jì)步器就是由一個(gè)傳感器和計(jì)數(shù)器構(gòu)成。因?yàn)樵谶\(yùn)動(dòng)時(shí)，人的身體的手臂、腰部、膝蓋處等都會(huì)有相應(yīng)的劇烈反應(yīng)，例如運(yùn)動(dòng)時(shí)，手臂會(huì)有相應(yīng)搖擺的動(dòng)作，膝蓋也會(huì)有向前向后的反映，但在這些反映中，腰部的運(yùn)動(dòng)是最明顯的，所以建議安裝計(jì)步器時(shí)，安裝在腰部最為合

4、適。本設(shè)計(jì)的計(jì)步器想利用加速度計(jì)的原理來(lái)計(jì)步，其根本原理就是通過(guò)加速度傳感器，通過(guò)加速度傳感器中的霍爾傳感器，由電磁感應(yīng)原理獲得加速度信息，并通過(guò)單片機(jī)判斷，最終記錄并顯示出來(lái)。1.2設(shè)計(jì)研究?jī)?nèi)容通過(guò)一系列的查詢，找資料，咨詢。最后進(jìn)行比較，本設(shè)計(jì)決定使用低功耗、高精度、體積也較小的三軸加速度傳感器ADXL345作為本設(shè)計(jì)的傳感器，STC89C52單片機(jī)作為微控制器，及LCD1602液晶顯示屏作為輸出數(shù)據(jù)的顯示屏。當(dāng)然，在有能力的情況下，可以試做實(shí)物并編寫(xiě)符合要求的程序，進(jìn)行最終調(diào)試。體選擇方案見(jiàn)第二章。2方案設(shè)計(jì)及選擇2.1設(shè)計(jì)要求（1）保證計(jì)步

5、器的有效性（2）能有效檢測(cè)人體行走運(yùn)動(dòng)（3）可以顯示和記錄單位時(shí)間內(nèi)的步數(shù)（4）使用MCU處理數(shù)據(jù)2.2傳感器的選擇方案一：選擇壓力傳感器壓力傳感器就是利用壓電效應(yīng)為原理的?？梢詫鞲衅鞣旁谛牡撞?，但一般放置鞋底的都是柔性的，通過(guò)抬腳——放腳的動(dòng)作，電壓的有無(wú)來(lái)判斷運(yùn)動(dòng)是否發(fā)生。再將采集到的電信號(hào)輸送給單片機(jī)。但性價(jià)比不高，設(shè)計(jì)困難，不建議采用到本設(shè)計(jì)中。方案二：水銀開(kāi)關(guān)（傾側(cè)開(kāi)關(guān)）傳感器人體運(yùn)動(dòng)會(huì)導(dǎo)致傾斜，水銀水珠會(huì)因?yàn)橹亓υ蚱蛞粋?cè)，高靈敏的震動(dòng)傳感器運(yùn)用水銀開(kāi)關(guān)來(lái)檢測(cè)周圍的震動(dòng)強(qiáng)度。畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第40頁(yè)共40頁(yè)所以當(dāng)人運(yùn)動(dòng)就會(huì)震動(dòng)，然

6、后傳感器就會(huì)被震動(dòng)，又因?yàn)椴捎盟y開(kāi)關(guān)且對(duì)檢測(cè)外界震動(dòng)很靈敏，所以當(dāng)超過(guò)震動(dòng)的臨界值時(shí)，就輸出低電平，反之沒(méi)超過(guò)就輸出高電平，然后用單片機(jī)來(lái)檢測(cè)。此傳感器通過(guò)檢測(cè)水銀開(kāi)關(guān)的通斷與否，來(lái)判斷加速度的方向并且由于直接該開(kāi)關(guān)量輸出方便，機(jī)械性能簡(jiǎn)單等等優(yōu)點(diǎn)，普遍用于要求不高的場(chǎng)合，但由于其檢測(cè)方向單一，可選檢測(cè)方位較小，局限性較大，故現(xiàn)代計(jì)步器并不采用。方案三：選擇三軸加速度傳感器三軸加速度傳感器相對(duì)于其他傳感器，體積更小，反應(yīng)更快，十分符合設(shè)計(jì)要求。其采用電子原理設(shè)計(jì)，整體封裝較小，適合體積要求較為嚴(yán)格的場(chǎng)所。其檢測(cè)方向多樣，可選方位較多，無(wú)單一局限性

7、。顧名思義，加速度不是一個(gè)標(biāo)量，它有具體的方向，也就證明了，在分析物體運(yùn)動(dòng)時(shí)，要測(cè)得空間三個(gè)方向才能確定具體數(shù)據(jù)。很適合放置于本設(shè)計(jì)的計(jì)步器中。為選擇一款最適合本課題的計(jì)步傳感器將三種傳感器對(duì)比如表1類型壓力傳感器水銀開(kāi)關(guān)傳感器三軸加速度傳感器工作電流--80mA1.5mA工作精度精度高精度低精度高價(jià)格（元）45元0.5元10.5元隨著加速度傳感器不斷的發(fā)展和改進(jìn)，它擁有更多的性能，滿足更多的使用需求。所以現(xiàn)在的三軸傳感器性價(jià)比高，精度也高，功耗也越少，很符合該課題的設(shè)計(jì)理念。故選擇加速速度傳感器。三軸加速度傳感器中選擇方案一：BMA250傳感器B

8、oschSensortec的BMA250是一款先進(jìn)的數(shù)字輸出的低功耗（139uA）超小，數(shù)字式三軸加速度傳感。它是2mmX