基于單片機的智能計步器的設計

袁宏　彭森

摘要：計步器是近年來才興起的監控運動量的監控器，它可以讓人們知道自己一天到底走了多少步，運動量有多少，從而了解自己的運動量和身體健康指數，以往的計步器都是利用金屬球或者金屬塊來敲擊內部的一個硬塊，然后得到信號，步數增加，計步器功能可以根據計算人的運動情況來分析人體的運動量。而人的運動情況可以通過不同特性來進行分析。與傳統的機械式傳感器不同，ADXL345是電容式三軸傳感器，由它得到人體運動時加速度信號，更加精準。信號通過低通濾波器濾波，由單片機內置A/D轉換器對信號進行采樣、A/D轉換。軟件采用相應的算法實現計步功能，減少錯誤率，更加精確。單片機STC89C51控制液晶顯示計步狀態。其工作電流只有1-1.5mA，實現非常低的功耗。

關鍵詞：計步器；加速度傳感器；ADXL345；低功耗

1引言

隨著二十一世紀，隨著經濟的飛速發展，人們生活的越來越好，從而使人越來越懶，也導致了疾病的發生率也變高了。所以，人們越來越關注自己的健康問題，通過鍛煉可以減少疾病的產生，因此計步器應此而生，就成了當下受歡迎的趨勢。走路時，通過步行使全身都得到運動。經常步行和跑步運動的人一般不會患高血壓或低血壓病。也能使得自身獲得一個非常強的體制，堅持運動能增強體制也能減少身體器官的負擔，還能塑性，擁有堅強的體魄。而基于單片機為核心控制的計步器有著穩定，方便，精確，可靠等優點，很受歡迎。通過計步器我們可以了解自己走了多少步，掌握自己的鍛煉情況及運動量。

2工作原理

本系統采用單片機STC89C51作為本設計的核心元件。計步器分為幾部分，由復位電路、顯示電路、按鍵電路以及振蕩電路幾個部分組成。系統結構圖如下圖所示。

3電路設計

AT89C51單片機內設有一個由反向放大器所構成的振蕩電路，振蕩器要正常工作就需要起振，我們一般都是使用石英晶體的振蕩器，這款振蕩器是以前接觸過的，它的電路一般在3V左右起振信號，還有不同的振蕩器的頻率也各不相同，所以不同的振蕩器有不同的結果。電路中有兩個電容，一個是對振蕩器改變頻率，一個是協助振蕩器起振，為了保證該系統中電路可以正常穩定的工作，所以復位電路是不可缺少的一部分，并分為軟件和硬件復位。

硬件復位就是利用產生高電平來實現復位操作，復位后，單片機的所有狀態都會恢復成原來的樣子，電路圖如下圖所示。

而軟件復位對于硬件來說又相對簡單，所謂的軟件復位就是讓程序在運行結束后再恢復成最初始的樣子，利用一個跳轉指令讓它跳轉到最開始的位置，從而達到復位的操作。

此次設計采用4位LED共陰極數碼管顯示屏作為顯示界面，如上圖所示。每一段都會有一個相對應的二極管。如上圖所示。

此次設計利用按鍵的形式來替代人走步所產生的震動，每按鍵一次即表示人走動一步，其電路如上圖所示。

ADXL022傳感器模塊電路如上圖所示。

4結論

在此次計步器的制作過程中，體會到不少。而在問題解決的時候也讓自身的專業能力得到了提高。在焊接過程中元件都需要清潔和焊接前用小刀先刮去氧化膜，然后進行焊接時需要讓使用的電烙鐵的溫度高于焊錫的溫度要烙鐵頭接觸時剛好冒煙。焊接點的上錫數量焊接點上的焊錫數量不能太少，少了焊接會不牢固，耐用度也差。

這次設計對我來說也是一次對動手實踐能力的提升，也讓我對曾經學單片機課程更加的熟悉，也有了新的認識和深刻的理解。過程中，我明白了書上的知識和實際動手中有些許不同，當然也有借鑒之處，也知道了理論和實際想結合是非常非常重要的，也從中獲得了很多書上學習不到的知識。endprint