多功能计步器【文献综述】

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1、毕业论文文献综述通信工程多功能计步器摘要：本文主要介绍了多功能计步器的设计思路。本类多功能计步器主要用于鞋子，在人们行走中，通过传感器，检测到足底压力得到行走或跑步的步数和路程，同时具有活动能量计算，显示，语音的多功能计步器。设计主要采用AT89S52单片机为核心，采集足底压力信号，然后调理整形，由单片机实现步数，体能消耗的计算及显示。关键词：单片机；足底压力；计步器；能量消耗；一、引言随着社会的发展，人们健康意识的提高，越来越注重自己的健康，跑步成为一种方便而又有效的锻炼方式。但是如何知道自己跑了多少步，多远的路程？计步器可以帮助人

2、们实时掌握锻炼情况。它的主要功能是检测步数,通过步数和步幅可计算行走的路程。步幅信息可通过行走固定的距离如20m来计算或是直接输入，高级的计步器还可以计算人体消耗的热量。但这些计算的主要依据是步数的检测[1][2][3]。二、计步器的设计首先，介绍计步器的工作原理。要实现检测步数，首先要对人走路的姿态有一定了解。人在行走时，脚、腿、腰部，手臂都在运动，它们的运动都会产生相应的状态变化，并且也会有一定的规律。研究表明，通过脚的状态变化，来检测步数是最准确的,但是在设计过程中，由于诸多因素的影响，比如考虑到携带的方便性，还有设计方法及元件

3、的限制，人们只能选择通过腰部的运动来检测步数。在第一代计步器设计中，设计者利用腰部运动以检测步数。人在行走时，腰部有上下的垂直运动，在每步开始时会有一个比较大的力，利用对力的峰值检测可以得到行走的步数，使用过程中，使用者将计步器佩戴在腰间，行走一段路，采集到垂直力的曲线，最后可通过曲线图计算得到行走的步数并显示出来[4]。第一代计步器，在使用过程中，呈现出了诸多问题，如：一，使用时必须佩戴于腰部，此时用要求，明显造成了很大的不方便。二，由于腰部的运动曲线容易变化，运动时，如果使用者运动幅度较小，计步器比较难采集到精确的运动信号，所以设

4、计者又设计出了代替腰部的振荡计步器，此计步器是佩戴与手腕部，通过人在跑步时，手腕的来回晃动，发送给计步器运动的信号，从而得到运动的步数，以及消耗的能量，此设计最大的优点就是携带方便，较之前的计步器，也较精确，但还存在因为运动幅度不定而导致信号采集不准确的，导致计步结果的不准确的缺点。设计者明白，如果不是通过脚检测步数，在设计计步器时，设计方法或仪器的制作无论多少精确，使用者在使用时，由于不是利用脚的运动检测步数，灵敏度受到的影响较大，计步的准确度一定不高，无法达到希望值。为了弥补传统计步器的不足，设计者设计方向渐渐地转向脚，希望能通过

5、脚检测步数，该计步器主要是安装于鞋部，在人们行走过程中，计步器通过传感器，检测到足底压力，开始采集足底压力信号，然后调理整形，通过AT89S52单片机计算得到步数，计步器还设置单片机可以根据所计算的步数，通过预先输入的参数计算运动能量消耗的程序得到相应步数的能量消耗，并且显示步数，能量消耗，运动时间。该设计方法较第一代计步器，由于是利用足底压力得到信号进行计步，优化了计步和活动能量消耗的计算方法，也提高了运动信号检测的准确度和稳定性[5]。设计者在实现基本的计步功能后，还可利用单片机，优化计步器的功能，以制造出一双完美的计步鞋。每次散

6、步，穿上这种特殊的鞋子去散步，在达到定量的运动效果之后，可利用预先设置的闹钟功能进行提醒，或者也可以设定时间，定时进行提醒，提醒使用者停止散步。也可增加MP3功能，当检测到使用者开始运动时，会自动播放音乐，从而令使用者在运动过程中保持愉悦的心情[6]。然后介绍计步器的设计构架以及工作情况。计步器主要包括：主控51系列单片机，传感器，调理整形电路，显示器等四个模块。在用于鞋部的计步器设计时，单片机的作用是至关重要的。51系列单片机是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系统可编程Flash存储器。使用Atmel公司高密度非易

7、失性存储器技术制造，与工业80C51产品指令和引脚完全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器，具有1000次擦写周期，非常适合开发新产品使用。在单片机芯片上，拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash，使得51系列单片机为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。51系列单片机还具有看门狗定时器，定时器/计数器，中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路等功能。另外，51系列单片机可降至0Hz静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。在空闲模式下时，CPU将停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串

8、口、中断继续工作。在掉电保护方式下时，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。这一系列的功能，完全有利于计步器的设计功能，能精确地完成计步，能量消耗，语音提示，数字显示以及初始的