基于单片机的计步器设计.doc

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1、毕业设计（论文）第40页共40页摘要计步器是一种颇受欢迎的日常锻炼进度监控器，可以激励人们挑战自己，增强体质，帮助瘦身。早期设计利用加重的机械开关检测步伐，并带有一个简单的计数器。晃动这些装置时，可以听到有一个金属球来回滑动，或者一个摆锤左右摆动敲击挡块。计步器功能可以根据计算人的运动情况来分析人体的健康状况。而人的运动情况可以通过很多特性来进行分析。与传统的机械式传感器不同，ADXL345是电容式三轴传感器，由它捕获人体运动时加速度信号，更加准确。信号通过低通滤波器滤波，由单片机内置A／D转换器对信号进行采样、A／D转换。软

2、件采用自适应算法实现计步功能，减少误计数，更加精确。单片机STC89C52控制液晶显示计步状态。整机工作电流只有1-1.5mA，实现超低功耗关键字：计步器单片机低功耗1绪论1.1论文研究的背景、目的及意义在这个快速发展的时代中，随着消费水平的增加，除了物质方面的追求，人们也更加关注自己的身体健康,希望自己拥有一个健康的体魄。这时，计步器的出现就是为了解决人们困扰许久的问题。计步器最初是由伦纳德*达芬奇构想的，计步器的作用，顾名思义——计步，通过人们不停地行走，计步器也就不停地记录。在此基础上，可以给计步器再添加更丰富的功能，比

3、如通过计数来估算消耗多少了脂肪，还可以在移动设备上创建APP，相熟的使用者之间还能实时更新，进行排名，更刺激人们想要获胜的胜负欲而坚持运动，百利而无一害。毕业设计（论文）第40页共40页最早的计步器原理很简单，远不如现在使用的计步器复杂，通过重力感应传感器（机械摆锤），通过摆锤的撞击，激发触发开关，通过开关量的变化有单片机记录数值，最后通过LCD显示。电子计步器就是由一个传感器和计数器构成。因为在运动时，人的身体的手臂、腰部、膝盖处等都会有相应的剧烈反应，例如运动时，手臂会有相应摇摆的动作，膝盖也会有向前向后的反映，但在这些反

4、映中，腰部的运动是最明显的，所以建议安装计步器时，安装在腰部最为合适。本设计的计步器想利用加速度计的原理来计步，其根本原理就是通过加速度传感器，通过加速度传感器中的霍尔传感器，由电磁感应原理获得加速度信息，并通过单片机判断，最终记录并显示出来。1.2设计研究内容通过一系列的查询，找资料，咨询。最后进行比较，本设计决定使用低功耗、高精度、体积也较小的三轴加速度传感器ADXL345作为本设计的传感器，STC89C52单片机作为微控制器，及LCD1602液晶显示屏作为输出数据的显示屏。当然，在有能力的情况下，可以试做实物并编写符合要

5、求的程序，进行最终调试。体选择方案见第二章。2方案设计及选择2.1设计要求（1）保证计步器的有效性（2）能有效检测人体行走运动（3）可以显示和记录单位时间内的步数（4）使用MCU处理数据2.2传感器的选择方案一：选择压力传感器压力传感器就是利用压电效应为原理的。可以将传感器放在鞋的底部，但一般放置鞋底的都是柔性的，通过抬脚——放脚的动作，电压的有无来判断运动是否发生。再将采集到的电信号输送给单片机。但性价比不高，设计困难，不建议采用到本设计中。方案二：水银开关（倾侧开关）传感器人体运动会导致倾斜，水银水珠会因为重力原因偏向一侧

6、，高灵敏的震动传感器运用水银开关来检测周围的震动强度。毕业设计（论文）第40页共40页所以当人运动就会震动，然后传感器就会被震动，又因为采用水银开关且对检测外界震动很灵敏，所以当超过震动的临界值时，就输出低电平，反之没超过就输出高电平，然后用单片机来检测。此传感器通过检测水银开关的通断与否，来判断加速度的方向并且由于直接该开关量输出方便，机械性能简单等等优点，普遍用于要求不高的场合，但由于其检测方向单一，可选检测方位较小，局限性较大，故现代计步器并不采用。方案三：选择三轴加速度传感器三轴加速度传感器相对于其他传感器，体积更小，

7、反应更快，十分符合设计要求。其采用电子原理设计，整体封装较小，适合体积要求较为严格的场所。其检测方向多样，可选方位较多，无单一局限性。顾名思义，加速度不是一个标量，它有具体的方向，也就证明了，在分析物体运动时，要测得空间三个方向才能确定具体数据。很适合放置于本设计的计步器中。为选择一款最适合本课题的计步传感器将三种传感器对比如表1类型压力传感器水银开关传感器三轴加速度传感器工作电流--80mA1.5mA工作精度精度高精度低精度高价格（元）45元0.5元10.5元随着加速度传感器不断的发展和改进，它拥有更多的性能，满足更多的使用

8、需求。所以现在的三轴传感器性价比高，精度也高，功耗也越少，很符合该课题的设计理念。故选择加速速度传感器。三轴加速度传感器中选择方案一：BMA250传感器BoschSensortec的BMA250是一款先进的数字输出的低功耗（139uA）超小，数字式三轴加速度传感。它是2mmX