基于單片機計步器的設計

摘 要：本系統是一個針對人體步行的特點設計的智能計步系統，對腰部運動加速度的峰值檢測從而得到步數。文章通過對系統的硬件部分和軟件部分設計來達到計步要求。

關鍵詞：AT89C51單片機；傳感器；計步器

1 引言

當今社會，隨著經濟的發展，人們生活水平的提高，肥胖的人越來越多，也就導致了越來越多的疾病產生，因此，人們越來越關注健康問題，而鍛煉身體是讓自己健康的最有效的方法。因此計步器應運而生，就成了時下流行的趨勢。步行時，通過伸縮肌肉，血液在流動時的抵抗值下降，血壓下降且穩定。經常步行的人很少患高血壓或低血壓病。堅持步行能減少血管內附著的脂肪性物質，使體重減輕，也逐漸減少心臟的負荷。而基于單片機為核心控制的計步器有著精確，可靠，穩定，方便等優點，已被大多數人所接受。通過計步器人們可以知道自己跑了多少步，實時掌握自己的鍛煉情況。

2 總體設計方案

計步器由振蕩電路、復位電路、顯示電路以及按鍵電路幾個部分組成，由電池進行供電。系統結構圖如圖1所示。

圖1系統結構圖

3 硬件的設計

3.1 振蕩電路

AT89C51單片機內設有一個由反向放大器所構成的振蕩電路，振蕩電路是單片機系統正常工作的保證，如果振蕩器不起振，系統將會不能工作。假如振蕩器運行不規律，系統執行程序的時候就會出現時間上的誤差，這在通信中會體現的很明顯，電路將無法通信。它是由一個晶振和兩個瓷片電容組成的。時鐘電路中的兩個電容用作補償，使得晶振更容易起振，頻率更加穩定。如圖2所示。

圖2 振蕩電路 圖3 復位電路

3.2 復位電路

為確保微機系統中電路穩定可靠工作，復位電路是必不可少的一部分，復位電路的第一功能是上電復位。一般微機電路正常工作需要供電電源為5V±5%，即4.75～5.25V。由于微機電路是時序數字電路，它需要穩定的時鐘信號，因此在電源上電時，只有當VCC超過4.75V低于5.25V以及晶體振蕩器穩定工作時，復位信號才被撤除，微機電路開始正常工作。系統的復位采用了上電復位的形式，上電過程中微控制器復位引腳保證10ms以上的高電平就能可靠的將微控制器復位。如圖3所示。

3.3 顯示電路

本次設計采用4位LED共陰極數碼管顯示屏做為系統的顯示界面，如圖4所示。常用的LED顯示器為8段或7段（8段比7段多了一個小數點“dp”段）。每一個段對應一個發光二極管。這種顯示器由共陽極和共陰極兩種。如圖4所示。共陰極LED顯示器的發光二極管的陰極連接在一起，通常次共陰極接地。當某個發光二極管的陽極為高電平時，發光二極管點亮，相應的段被現實。為了使LED顯示器顯示不同的符號和數字，就要把不同段的發光二極管點亮，這樣就要為LED顯示器提供代碼，因為這些代碼可使LED相應的段發光，從而顯示不同字型，因此該代碼稱之為段碼（或稱為字型代碼）。7段發光二極管在加上一個小數點，共計8段。因此提供給LED顯示器的段碼正好是1B。

圖4 顯示器連接電路

3.4 按鍵電路

本次設計是以按鍵的形式來代替人走步所產生的震動，每按鍵一次即表示人走動一步，其電路如圖5所示。

3.5 ADXL202傳感器電路

ADXL022傳感器模塊電路如圖6所示。

圖5 按鍵電路

圖6 ADXL202傳感器模塊電路

4 系統軟件

計步開始，內部程序準備就位。人走動一步，傳感器檢測到峰值，經四種電路，由顯示器顯示出來，再走一步，由累加器累加1，由此走幾步依次加1，由顯示器顯示。單片機復位系統產生外部中斷，顯示器置零。系統流程圖如圖7所示。

5 軟件仿真

系統中將按鍵電路中按鍵K1與單片機的P4.4進行連接，專用的按鍵電路產生震蕩電路，將電信號通過電路轉換給微控制器，微控制器將表征當前步數的數字量按照10進制等處理后通過直觀LED顯示。當按鍵按下一次的時候，顯示器顯示1，按幾次則顯示多少。計步器仿真效果圖如圖8所示。

6 結束語

本文主要設計中包含了微控制器、顯示部件、輸入部件和實時時鐘等部分。在整個設計系統中充分掌握各模塊電路的工作原理，對硬件電路、軟件程序進行設計，最后進行仿真。

參考文獻

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作者簡介：崔秋麗（1978，8-），女，籍貫：山西臨汾，碩士，講師，研究方向：電子應用技術。