数字电子健身计步器设计

《数字电子健身计步器设计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、1.设计任务描述1.1设计题目：健身计步器1.2设计要求1.2.1设计目的（1）掌握健身计步器的构成、原理与设计方法；（2）熟悉集成电路的使用方法。1.2.2基本要求（1）健身计步器中的传感器将人每走（跑）一步的振动以脉冲形式发出，将此脉冲整形作为基准计步脉冲；(2)可以记录走（跑）步数，最大值为9999；(3)假设每走14步可以消耗1卡的热量，所消耗卡路里的计数译码显示；(4)记录本次健身时间。（可以分钟为单位）1.2.3发挥部分（1）计步值的预置，当达到预置值时，发出庆祝的声音；（2）每走一千步发出提示音；（3）其他。-15-2.设计思路根据题目

2、要求，我将健身计步器设计分为两部分，第一部分是计数部分，将震动由传感器变为的脉冲信号整形后输入计数器通过译码器译码最后经显示器分别显示出卡路里和及跑（走）的步数。然后在卡路里电路部分通过门电路设计一个预置数，当达到预置数时与其连接的发光二极管会有发光提示；计步电路中的千步发出提示音则用一个555定时器组成单稳态触发器和一个555定时器组成的多谐振荡器和百步进位控制蜂鸣器从而在每1000步时发出响声。第二部分是计时部分，首先由555多谐振荡器发出一个1000Hz的脉冲，经过三个74LS90计数器组成的1000分频器将其变成1Hz的脉冲，这时以秒为单位计

3、时，考虑到应用健身器时一般不以秒算，则再经过两个74LS90计数器组成的60分频器后形成了以分为计时单位。其余部分就是计数器加译码显示相同于计数部分的连接方法。我设定的跑步时间不超过90分钟。-15-3.设计方框图震动脉冲每一步十进制计数器译码器每一步每一步每一步每一步每一步十进制计数器步数显示六十分频器555多谐振荡十四进制计数器1000步提示音译码器能量显示444步二极管发光十进制计数器（4个）每一步译码器时间显示-15-4.各部分电路设计及参数计算4.1译码驱动及显示电路图4.1.1译码驱动及显示电路译码器将十进制代码转换成对应输出的信号给显示

4、器，显示数字。4.2计数电路图4.2.1计数电路图4.1所示电路由四片74LS90组成，可实现最大记步9999步。其他计数单元还有第一部分的卡路里计数和第二部分的分钟计数，连接方法都是相同的。各计数单元都是由十进制计数器74LS90连接而成，其输出为四位8421BCD码形式。4.3分频电路-15-4.3.11000分频电路4.3.2六十分频电路由于之前多谐振荡器产生f=1000HZ的脉冲，要使它变为分脉冲，则要经过两次分频，第一次使用由74LS90连接的三级十分频电路，十分频计数器逢十进一，用第一级的进位脉冲作为第二级的时钟脉冲信号，第二级的进位信号

5、作为第三级的时钟脉冲信号。这样从第三级的进位脉冲输出的就是1Hz的时钟计时脉冲，下一级由六十分频器由两片74LS90组成，第一片实现六分频，第二片实现十分频，用第一级的进位脉冲作为第二级的脉冲信号，这样就得到了分脉冲。4.4多谐振荡电路-15-4.4.1多谐振荡器用555定时器构成的多谐振荡器，产生计时部分的时钟脉冲。如电路图所示，由555时基、定时电阻、定时电容构成多谐振荡器电路，接通电源后，电容C被充电，当Vc上升到23Vcc时，使Vo为低电平，同时放电三极管T导通，此时电容C通过R2和T放电，Vc下降。当Vc下降到13Vcc时，Vo翻转为高

6、电平。电容C放电所需的时间为tpl=R2Cln2=0.7R2C当电容放点结束时，T截止，Vcc将通过R1、R2想电容C充电，Vc由13Vcc上升到23Vcc所需的时间为tpH=(R1+R2)ln2=0.7(R1+R2)C当Vc上升到23Vcc时，电路又翻转为低电平。如此周而复始，于是在电路的输出端就得到一个周期性的矩形波。电路的工作波形如图，其振荡频率为t=1(tpl+tpH)=1.43(R1+2R2)C设定电容为100uF，计算得到R1=430欧R2=500欧。4.5发挥部分-15-图4.5.1实现预置数发光电路在卡路里电路部分设计一个预

7、值444。如图4.5.1电路所示，原理为当预设值达到444卡时，个、十、百位输出依次为0010、0010、0010、0010，将个、十、百位计数器的QA与QB位的输出分别用或门将其连接，然后再接一个与非门，只有当其输出均为0时，经过门电路的输出才为1，然后将个、十、百计数器为QC1输出部分用与非门和非门连接，只有当其输出全部为1时，经过门的连接，其输出才为1，最后将二者的输出用与门连接，经发光二极管接地。当达到预设的卡数时二极管发光，发出提示。图4.5.2实现每走1000步发出提示音电路每走1000步发出一次提示音，而每走（跑）1000步由百位的QD

8、输出就会将脉冲传入千位的CP，即是百位向千位进位的时候，这时用与非门控制输出脉冲通过单稳态触发器控制多谐振荡