基于单片机的多功能计步器
基于单片机的计步器设计
基于单片机的计步器设计随着人们生活水平的提高和科技的不断进步，智能硬件设备已经成为我们日常生活的一部分。
其中，计步器作为一种监测身体运动的工具，越来越受到人们的喜爱。
而基于单片机计步器的设计，不仅具有较高的精度和稳定性，还能够有效地降低成本。
本文将详细介绍基于单片机计步器的设计思路和实现方法。
计步器作为一种运动监测工具，可以帮助人们有效地监测自己的运动量，进而控制饮食和调整运动计划。
传统的计步器多为机械式或电子式，但其成本较高、体积较大，不利于随身携带。
因此，设计一种低成本、便携式的计步器成为了一项重要需求。
基于单片机的计步器应运而生，成为了满足这一需求的有效解决方案。
基于单片机计步器的核心部件为单片机、加速度传感器和显示屏。
其中，单片机作为控制中心，负责处理加速度传感器采集的数据并控制显示屏的显示；加速度传感器用于监测步行时的加速度变化；显示屏则用于显示步数、距离、时间等数据。
电路连接方面，单片机与加速度传感器、显示屏等部件通过线路连接。
其中，加速度传感器通过AD转换将模拟信号转化为数字信号，再传输给单片机；单片机将处理后的数据传输给显示屏进行显示。
软件设计方面，我们采用C语言编写程序。
程序主要包括数据采集、数据处理和数据显示三部分。
数据采集部分负责读取加速度传感器的数据；数据处理部分将这些数据进行分析和处理，计算出步数、距离、时间等参数；而数据显示部分则负责将处理后的数据显示在显示屏上。
在实现单片机计步器的过程中，首先需要进行实验验证，以确定设计的可行性和稳定性。
实验中，我们需要采集不同步行速度和距离下的加速度数据，并对这些数据进行处理和分析，以得出准确的步数、距离和时间等参数。
实验验证不仅能够帮助我们检验设计的正确性，还能够为后续的实际应用提供参考。
数据采集和处理是单片机计步器的核心环节之一。
在实际应用中，我们需要通过加速度传感器采集步行时的加速度变化数据。
这些数据经过AD转换后，传输给单片机进行处理。
基于单片机的智能计步器设计
基于单片机的智能计步器设计摘要本文基于单片机设计了智能计步器，通过加速度传感器采集人体的步数，并利用有限状态机进行步数统计与分析。
采用串口通信方式将步数数据传输至上位机进行存储和展示，同时设计了图形化界面方便用户操作。
实验结果表明，该智能计步器具有较高的准确度和实用性，可以满足大多数人的步数记录需求。
关键词：单片机；计步器；加速度传感器；有限状态机；串口通信；图形化界面；步数记录。
AbstractIn this paper, an intelligent pedometer based on single-chip microcomputer is designed. The pedometer collects the number of steps taken by the human body through the acceleration sensor and uses the finite state machine for step counting and analysis. The step count data is transmitted to the upper computer for storage and display through serial communication, and a graphical interface is also designed for user operation. The experimental results show that the intelligent pedometer has high accuracy and practicality, and can meet the step recording needs of most people.Keywords: Single-chip microcomputer; Pedometer; Acceleration sensor; Finite state machine; Serial communication; Graphical interface; Step recording.1.引言近年来，随着健康意识的提高和生活方式的变化，计步器作为一种便捷的健身工具，被越来越多的人所使用。
基于单片机的计步器设计毕业设计论文
基于单片机的计步器设计摘要随着社会的发展，生活方式的改变，现代人的生活越来越远离运动，都市的白领们在享受着汽车、互联网等科学技术为生活带来便利的同时，身体的活动机会也在不断的减少。
高强度的脑力劳动，长时间的办公室作业，让许多人的身体处于亚健康状态，更有不少人患上了肥胖、失眠等疾病。
本文基于IAP15F2K61S2单片机，利用常开型振动传感器模块检测人体行走的步数，通过数码管显示出来。
并具有清零、存储记录和查看历史记录的功能。
使人们时刻掌握着自己的健身强度和运动水平。
关键词：IAP15F2K61S2、常开型振动传感器模块、计步器1 设计任务计步器主要由振动传感器和电子计数器组成。
人在步行时重心都要有一点上下移动。
以腰部的上下位移最为明显，所以计步器挂在腰带上最为适宜。
计步器的工作核心就是振动传感器，通过振动传感器对日常锻炼进度监控器，可以计算人们行走的步数，估计行走距离、消耗的卡路里，方便人们随时监控自己的健身强度和运动水平。
通过设计实现的功能有：1) 利用振动传感器来实现对计步器功能的模拟；2) 可以记录行走的步数，可以显示记录的步数；3) 通过按键实现归零功能，可以存储历史记录，并断电不丢失；4) 通过按键实现了历史记录的查看。
2 设计思路计步器由振荡电路、复位电路、数码管显示模块以及按键模块和传感器模块等几个部分组成（如图2-1）。
振荡电路是给单片机提供外部时钟信号，使单片机工作。
复位电路是使单片机恢复初始状态。
数码管显示模块是受单片机控制显示步数。
按键模块是通过相应的按键控制单片机实现相应的功能。
传感器模块是检测人体行走时的振动，若检测到振动则传感器给出低电平，来告诉单片机记录步数。
图2-1 计步器系统框图344.1单片机内设有一个由反向放大器所构成的振荡电路，振荡电路是单片机系统正常工作的保证，如果振荡器不起振，系统将会不能工作。
假如振荡器运行不规律，系统执行程序的时候就会出现时间上的误差。
(word完整版)基于单片机的多功能计步器
目录1.引言 (1)1。
1选题的目的 (1)1.2选题的意义 (2)1。
3国内外研究现状 (2)2。
系统基本原理及系统设计方案 (3)2。
1多功能计步器的基本内容 (3)2。
2传感器的选择 (3)2。
3 MCU微处理器的选择 (4)2.4 系统的总体设计 (5)3。
系统的硬件设计 (6)3.1微处理器电路模块 (6)3.2计步器传感器采集模块 (7)3。
3 数字温度传感器模块 (9)3.4显示模块 (10)4.软件设计 (11)4。
1软件主流程图 (11)4。
2计步器算法的实现 (12)5。
硬件及软件测试 (15)5。
1实物图展示 (15)5。
2功能模块测试 (16)5.3软件测试 (16)6。
总结 (17)参考文献 (17)基于单片机多功能计步器的设计与实现摘要：目前,人们可以依据这种计步器来得出人体是否是一种健康的状态，它是通过研究与分析人体的运动的情况，但是人体的运动状态并不能进行简单的分析，计步器有着很多种的特性。
三轴的加速度传感器ADXL345归于电容式的三轴的传感器的一种，若它与以往的机械式的传感器比的话，它得到的人的身体的运动的时候的加速度的信号会比传统的更加的准。
当捕获到加速度的信号后，这些信号需要通过低通的滤波器来进行滤波，进而进行对信号的A／D转换、信号的采样利用单片机的内部的结构中的A／D转换器。
在设计过程中难免会出现一些误差的计数,本设计运用了一种自己适应的算法来实现计步这个功能，也可以降低误差值,更为准确。
最终，要用单片机的作用来把步数弄到液晶的显示屏的上面。
整个的设计的需要的电流仅为1-1.5mA，达到了少的功耗.随着科学技术和文化的不断发展，健康在人们物质生活和精神生活中变的越来越重要.人们开始关注身体的健康，追求更高质量的生活水平。
因此，可以实时测量人们在日常生活中的运动的计步器就诞生了。
步行对于锻炼来说，是一种最简单也是最方便的方法。
若人的身体一直走上半小时左右，大约为4000米左右/每小时，对身体有很多的好处，增强了各种的肌肉或者肺脏的功能，有助于血液的流和通，尤其是对于那些长时间不运动的上班族来说，这是很好的锻炼方式.步行能够加强骨骼、关节、韧带，为了防止以后的疼痛和受伤。
浅谈基于单片机的计步器设计
8 | 电子制作 2018年4月动传感器就是一个普通的平衡装置，当人体运动时，平衡装置原有的平衡状态被破坏，因此出现通或断情况，因此达到计步效果。
随着科技的进步，新型的计步器逐渐被人类所研发，本文就是对基于单片机的计步器进行简单的论述。
1 设计思想基于单片机的计步器设计主要由五部分组成：STC89C52单片机最作为控制系统；ADXL345加速度传感器用来检测人体状态的变化；蓝牙模块用来作为无线传输，把数据传输给收件APP 进行显示步数、路程、卡路里；LED 灯电路作为一个人体活动的状态指示；电源电路为系统供电。
系统的结构图如图1所示。
图1 基于单片机的计步器系统组成2 系统硬件设计■2.1 控制模块STC89C52芯片是一种新型的芯片，它的功耗和速度都比上一代要好，制作工艺也有很大的提升，芯片内附有MAX810电路的高品质CMOS8位微控制器。
该芯能够擦写1000次之多，可以直接使用串口下载，当CPU 停止工作， ■2.2 人体状态传感器选用角度传感器ADXL345模块实时检测相关状态信息。
ADXL345是具体积小、功耗低、厚度低的3轴加速计，具有灵活的中断模式，可映射到任一中断引脚，抗冲击能力强，可通过SPI 或I 2C 两种数字接口访问，32级先进先出（FIFO）缓冲器，用于存储数据，使处理器最小化，并降低整个系统的功耗。
同时ADXL345模块提供了各种特殊检测功能特点。
通过利用任意轴上的加速度原有的数值和用户设置的数值进行比较，从而来检测活动和非活动状态；任何方向的双振动和单振动都可以来检测爆震功能；还具备自由落体检测功能。
2.2.1 ADXL345的工作原理ADXL345加速度传感器主要就是利用信号准换功能，把模拟信号准换为数字信号传送给单片机进行处理。
首先由前端感应器感测加速度的大小，然后利用感应电信号器件转为可识别的电信号，这个电信号是个模拟信号，ADXL345模块内部本身有A/D 转换器，可以将这个模拟信号转换为数字信号。
基于单片机的计步器毕业设计
基于单片机的计步器毕业设计基于单片机的计步器毕业设计是一个结合硬件和软件开发的项目，旨在设计和实现一种能够准确计算人体步数的计步器。
本文将详细介绍基于单片机的计步器毕业设计的实施过程。
一、设计目标和功能需求：-设计一个小巧方便携带的计步器装置。
-准确计算和显示用户的步数。
-提供用户友好的界面和操作方式。
-具备存储功能，可以记录用户的步数历史数据。
-实现电池管理功能，延长电池寿命。
-提供报警功能，当达到设定目标步数时进行提醒。
二、硬件设计：1.主控芯片：选择适合计步器的低功耗单片机芯片，如ATmega328P。
2.传感器：使用加速度传感器来检测用户的步行动作，如三轴加速度传感器MPU6050。
3.显示屏：选用OLED显示屏，具有较低的功耗和高对比度。
4.按键：设置功能按键，如复位按钮、模式切换按钮等。
5.存储器：添加闪存芯片或SD卡，用于存储步数历史数据。
三、软件设计：1.初始化：设置芯片的引脚、时钟和其他必要的初始化配置。
2.加速度数据采集：通过加速度传感器采集用户的步行动作数据，并进行滤波处理以消除噪声。
3.步数计算：根据加速度数据分析用户的步行模式，使用步数计算算法准确计算步数。
4.显示界面设计：设计用户友好的显示界面，包括当前步数、目标步数、历史数据等。
5.存储功能：将计算得到的步数数据存储在闪存芯片或SD卡中，便于后续查看和分析。
6.电池管理：实现低功耗模式，在不需要使用时自动进入睡眠状态以延长电池寿命。
7.报警功能：当达到设定的目标步数时，触发报警功能，提醒用户完成目标。
四、系统调试与测试：1.硬件连接：将各个硬件组件连接到单片机上，并进行电路连接的验证和检查。
2.软件编程：使用适当的编程语言（如C语言）编写单片机的程序代码，并进行编译和烧录到芯片中。
3.功能测试：对计步器的各项功能进行测试，包括步数计算的准确性、界面的显示效果、存储功能的正常运行等。
4.优化调试：根据测试结果对硬件和软件进行调优，修复可能存在的问题和错误。
基于单片机的多功能跑步监测仪
基于单片机地多功能跑步监测仪专业：姓名：指导教师：摘要本设计是在PROTEUS环境下完成地，以单总线数字温度传感器DS18B20、AT89C51单片机、HK-2000A集成化脉搏传感器、ND-3微振动传感器、LM041L字符型显示器构成地多功能实时生理参数监测仪系统地硬件电路及软件系统地设计.本文介绍了PROTEUS和KEIL软件， DS18B20单线数字温度传感器、AT89C51单片机和LM041L字符型显示器地结构、性能特点以及工作原理，以及HK-2000A集成化脉搏传感器和ND-3微振动传感器地性能参数.该系统可以完成对温度、心率、步数等参数地采集、处理和显示，并且能在这些参数超过设定地阈值时，进行报警提示.关键词：单片机；DS18B20；LCD；PROTEUS；KEILAbstractMydesign is depend on PROTEUS, using the extensively used single-bus digital temperature sensor DS18B20, AT89C51 MCU, HK-2000A integrated pulse sensor, ND-3 micro-vibration sensor,LM041L character display design a multi-functional real-time physiological parameters monitor,s hardware circuits and software system.PROTEUS and KEIL software, DS18B20 single-wire digital temperature sensor, AT89C51 MCU and LM041L character display structure, performance characteristics and working principles, as well as the HK-2000A integrated pulse sensors and ND-3 micro-vibration sensor performance parameters is introduced in this paper. This system can be completed on collect, processing and display the parameters the temperature, heart rate, paces, and more than these parameters in the threshold that we set for alarm.Key wordsMCU。
基于单片机的计步器——开题报告
学生毕业设计（论文）开题报告者跑步时步数的装置，该装置连接的电子系统能准确地将步数转换为数字信号反映出来。
2.研究方法和技术路线系统组成:加速度传感器、51单片机、LCD1602液晶、蓝牙模块系统结构框图:阐述设计过程:设计思路：基于单片机的便携式计步器采用STC89C52单片机+LCD1602液晶+按键+ADXL345传感器。
通过传感器感应被测物体角度的变化，单片机通过读取传感器的数字量，然后由单片机输出信号控制显示。
具体过程是利用ADXL345传感器感知步行变化，通过放大电路将信号放大，ADC电路将模拟信号转数字信号。
然后对信号进行判断，信号符合规定区间则认定为行走一步，计步加1，以此类推。
做这个选题最重要的就是传感器的选择。
通过对市场上众多智能手环进行统计与对比，得出结果为公司的3轴加速度计ADXL335, ADXL345和ADXL346，小巧纤薄，功耗极低，非常适合计步器的应用。
如果应用对成本极其敏感，或者模拟输出加速度计更适合，建议ADXL335，它是一款完整的小尺寸、薄型、低功如果PCB尺寸至关重要，建议ADXL346，这款低功耗器件的内置功能甚至比ADXL345还多，采用小传感器* 单片机心ADILCD显示卜④主要参考文献目录及文献综述：[1] 戴俊•电子计步器给您带来健康[J].健康，1998 , （11 ）[2] 李朝青.单片机原理及接口技术[M].北京：电子工业出版社，2004[3] 祁向钧.我的好伙伴一- -计步器[J].长寿，2007，（01）[4] 谢自美.电子线路设计实验测试•华中科技大学出版社.2000⑸方方.单片微机原理及应用.清华大学出版社.2007⑹张天石•自制计步器[J].集成电路应用,1994，（03）[7] 陈晓荣.李可基.运动传感装置计步器功能的效度研究[A].中国营养学会第十次全国营养学术会议暨第七届会员代表大会论文摘要汇编[C],2008[8] 王毓银.数字电路逻辑设计（第三版）•高等教育出版社.1999[9] 粱德厚.数字电路技术及应用•机械工业出版社.2004[10] 岳怡•数字电路与数字电子技术•西北工业大学出版社.2004[11] 康华光•电子技术基础一一模拟部分•高等教育出版社.2006[12] Tran slat ing accelerometer counts into en ergy expe nditure: adva ncing the quest —2006[13] Michael John Sebastian Smith 著•专用集成电路.电子工业出版社2009[14] Tran slat ing accelerometer counts into en ergy expe nditure: adva ncing the quest —2006[15] Accelerometry based assessme nt of gait parameters in childre n. - 2006[16] Functional electrical stimulatio n for walki ng: rule based con troller using accelerometers —2008[17] CAI B G . Position estimation via fusio n and in tegratio n of GPS an di nertial 8en sol{[R] . [8 . I]: Report of CITR . the Ohio State University ，2008.。
基于单片机的智能计步器设计原理
基于单片机的智能计步器设计原理1引言当今社会，随着经济的发展，人们生活水平的提高，肥胖的人越来越多，也就导致了越来越多的疾病产生,因此，人们越来越关注健康问题，而锻炼身体是让自己健康的最有效的方法。
因此计步器应运而生，就成了时下流行的趋势。
步行时，通过伸缩肌肉，血液在流动时的抵抗值下降，血压下降且稳定。
经常步行的人很少患高血压或低血压病。
坚持步行能减少血管内附着的脂肪性物质，使体重减轻，也逐渐减少心脏的负荷。
而基于单片机为核心控制的计步器有着精确，可靠，稳定，方便等优点，已被大多数人所接受。
通过计步器人们可以知道自己跑了多少步，实时掌握自己的锻炼情况。
2总体设计方案计步器由振荡电路、复位电路、显示电路以及按键电路几个部分组成，由电池进行供电。
系统结构图如图1所示。
图1系统结构图3硬件的设计3.1振荡电路AT89C51单片机内设有一个由反向放大器所构成的振荡电路，振荡电路是单片机系统正常工作的保证，如果振荡器不起振，系统将会不能工作。
假如振荡器运行不规律，系统执行程序的时候就会出现时间上的误差，这在通信中会体现的很明显，电路将无法通信。
它是由一个晶振和两个瓷片电容组成的。
时钟电路中的两个电容用作补偿，使得晶振更容易起振，频率更加稳定。
如图2所示。
图2振荡电路3.2复位电路为确保微机系统中电路稳定可靠工作，复位电路是必不可少的一部分，复位电路的第一功能是上电复位。
一般微机电路正常工作需要供电电源为5V±5%，即4.75～5.25V。
由于微机电路是时序数字电路，它需要稳定的时钟信号，因此在电源上电时，只有当VCC超过4.75V低于5.25V以及晶体振荡器稳定工作时，复位信号才被撤除，微机电路开始正常工作。
系统的复位采用了上电复位的形式，上电过程中微控制器复位引脚保证10ms以上的高电平就能可靠的将微控制器复位。
如图3所示。
图3复位电路3.3显示电路本次设计采用4位LED共阴极数码管显示屏做为系统的显示界面，如图4所示。
基于单片机的便携式多功能计步器
基于单片机的便携式多功能计步器作者：李佳伟吕东澔来源：《科学导报·学术》2020年第16期摘 ;要：当前由于人们对健步的喜爱，急需一种既可以精确计步又可以在服健身服时被携戴在身的装置，一种基于单片机的便携式多功能计步器便由此而生。
本电子手表既可以实现精准计步又可以显示时间、日期和温度，辅助以“千伐报步”、温度预警和闹钟等功能。
关键词：单片机计步器;可穿戴手表;步数检测;计步流程1 ; 引言当今的人们正日益地重视自己的身体健康，比起以前的食不果腹和风餐露宿，现在的人们反而多了几分食不厌精与关心天气温度的喜好，因此人们正日益地注重对身体的呵护和体魄的锻造。
然而，散步是为了放松，跑步是为了释放;醫学发现适当的健步能促进人的身心健康，转移人的注意力，缓解人的焦虑情绪和压力，对焦虑症、肥胖症和体弱症的治疗有相当好的辅助效果，是一种较好的健身方式。
为了让人们在健步时体验到安静、轻巧和精准计步的效果，设计一款计步器很有必要。
2 ; 方案总述本手表以市场上常见的学生手表为设计原模，并在此基础上用计步功能代替其原本的计时功能，同时加入了温度显示功能、“千伐报步”功能、温度预警功能以及总步数存取功能。
它通过加速度传感器对人体运动中的加速度信号进行采集，经过单片机的分析处理和判断，整理出当前的步数，并根据人的需要对当前的步数进行存储。
为实现以上要求，本产品的整个系统由[1]52单片机、加速度传感器ADXL345、温度传感器DS18B20、四个独立按键、显示器LCD1602、单片机内部ROM、蜂鸣器和时钟芯片DS1302组成。
3 ; 步数检测原理当人完成一次健步过程时，其身体三个方向上的加速度的变化将呈现出一定的周期性，特别[4]是前向（X轴）和纵向（Z轴）的加速度的变化与步行周期中的各时期的变化有着确切的联系，其三个方向上的加速度波形如图1所示。
若将人步行一步定义为一个周期，在步行的时候，由于人四肢的活动最为显著，因此此时人的手臂必会产生一个对应的加速度，这时，若将采集到的加速度信号还原成连续的波形信号，则会发现：人体在步行时所产生的加速度信号起伏颠簸且近似呈正弦波变化。
基于单片机的计步器设计
基于单片机的计步器设计一、计步器的工作原理计步器的工作原理主要基于加速度传感器。
加速度传感器能够感知物体运动时产生的加速度变化。
当人行走时，身体会产生上下的加速度变化，计步器通过检测和分析这些加速度变化来计算步数。
在行走过程中，脚步着地和抬起时产生的加速度变化具有一定的特征。
计步器通过设定阈值和算法，对加速度数据进行处理，当加速度的变化超过阈值并且符合特定的模式时，就被认为是一步。
二、硬件设计1、单片机选择在计步器的设计中，单片机是核心控制单元。
我们可以选择常见的低功耗、高性能的单片机，如 STM32 系列。
STM32 系列单片机具有丰富的外设资源、良好的稳定性和性价比，能够满足计步器的功能需求。
2、加速度传感器加速度传感器用于检测人体运动时的加速度变化。
常见的加速度传感器有 MPU6050 等。
MPU6050 集成了三轴加速度计和三轴陀螺仪，可以提供高精度的运动检测数据。
3、显示模块为了方便用户查看计步数据，需要选择合适的显示模块。
可以选择液晶显示屏（LCD）或者电子纸显示屏（EPD）。
LCD 显示屏显示效果清晰，但功耗相对较高；EPD 显示屏功耗低，但刷新速度较慢。
根据实际需求，可以选择合适的显示模块。
4、电源模块计步器通常采用电池供电，因此需要设计一个稳定可靠的电源模块。
可以选择锂电池作为电源，并通过电源管理芯片对电池进行充电和电量监测。
三、软件设计1、初始化在系统启动时，需要对单片机的各个外设进行初始化，包括加速度传感器、显示模块、定时器等。
2、数据采集通过单片机的接口读取加速度传感器的数据，并进行滤波处理，以去除噪声和干扰。
3、计步算法计步算法是计步器软件的核心部分。
常见的计步算法有峰值检测算法、零交叉算法等。
在实际应用中，可以根据传感器的特性和实验数据选择合适的计步算法，并进行优化和改进。
4、数据存储为了记录用户的运动数据，可以使用内部闪存或者外部存储卡进行数据存储。
存储的数据可以包括步数、运动时间、消耗的卡路里等。
基于单片机计步系统设计
基于单片机计步系统设计摘要：本文基于单片机设计了一个计步系统，该系统由加速度传感器和单片机组成，通过采集加速度数据进行算法处理得到步数。
设计过程中，我们着重考虑了系统的精度、实时性和功耗等因素，并在实验中对系统的性能进行了评估。
实验结果表明，该系统具有较高的步数检测精度和实时性，能够满足日常步数统计的需求。
关键词：单片机，计步系统，加速度传感器，步数检测精度，实时性，功耗Abstract:In this paper, a step counting system based on a single-chip microcomputer is designed. The system consists of an acceleration sensor and a single-chip microcomputer. By collecting acceleration data and algorithm processing, step counting is obtained. In the design process, we focused on factors such as the accuracy, real-time performance, and power consumption of the system, and evaluated the performance of the system in experiments. The experimental results show that the system has high accuracy of step counting and real-time performance, which can meet the daily step counting needs.Keywords: single-chip microcomputer, step counting system, acceleration sensor, step counting accuracy, real-time performance, power consumption一、引言健康生活是当前社会的一个热门话题，而步数统计是健康生活中的重要指标之一。
基于STC89C52单片机计步器控制系统MMA7455参考论文
目录摘要 (I)Abstract (II)1 绪论 (1)1.1 课题研究目的及意义 (1)1.2 国内外计步器的发展情况 (1)1.3 计步器的原理及分类 (2)2 计步器系统总体设计结构设计 (2)2.1 计步器总体设计 (3)2.2 三种计步器的对比 (8)2.3 系统硬件结构方案设计 (10)2.4 系统设计方案论证 (13)3 计步器系统硬件电路设计 (15)3.1 加速度传感器电路 (15)3.2 单片机系统电路 (17)3.3 LCD显示电路 (20)3.4 开关与电源电路 (23)4 计步器系统软件设计 (30)4.1 主程序流程图 (30)4.2 子程序流程图 (31)5 计步器调试与结果分析 (35)5.1 实物系统调试 (35)5.2 结果分析 (37)6 总结与展望 (44)参考文献 (45)附录一程序代码 (46)附录二设计电路图 (50)附录三硬件电路实物图 (53)致谢 (55)摘要随着我们生活水平的不断提高，社会各阶层的人们开始对身体健康尤其的关注。
然而健身的方法数不胜数，步行是最好的运动之一。
健康需要走出来，行走锻炼——人类生命健康的加氧站。
步行是一种静中有动、动中有静的健身方式，可以缓解神经肌肉紧张。
据专家实验得出，当烦躁、焦虑的情绪涌上心头时，我们以轻快的步伐散步15分钟左右，即可缓解紧张、稳定情绪。
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。
比如人在运动时会产生加速度。
论文主要采用了以单片机STC89C52为核心的计步器控制系统，并实现运动计步，是通过人运动时产生加速度变化来实现的，本文利用具有体积小，功耗低，三轴加速度传感器MMA7455来实现，采集到的加速度数据通过适当的算法就可以实现计步功能，最后通过LCD1602给予显示。
本设计的特色在于完整的设计出计步器及其控制电路，整个系统具有控制方便，检测精确，硬件结构简单，方便携带，成本较低等优点。
基于单片机的计步器设计及实现
基于单片机的计步器设计及实现摘要: 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STC89C51控制液晶显示计步状态。
整机工作电流只有，实现超低功耗。
关键字：计步器; 加速度传感器;ADXL345; 低功耗Design and realization of pedometer-based microcontrollersAbstract ：Pedometer is a popular daily exercise progress monitor, canmotivate people to challenge themselves, enhance physical fitness, to help lose weight. Early designs used a weighted mechanical switch detects the pace, and with a simple counter. When shaking the device, you can hear a metal ball to slide back and forth, left and right, or a pendulum swinging percussion stopper.Pedometer function can calculate the movement of people to analyze the situation of human health. And the movement of people can be analyzed by many features. With the traditional mechanical sensors differ, ADXL345 three-axis sensor is a capacitive acceleration signal by its humanm otion capture, and more accurate. Signal through a low pass filter, the microcontroller built-in A / D converter for signal sampling, A / D conversion. Software uses an adaptive algorithm pedometer function, reduce error count is more accurate. STC89C51 SCM control LCD pedometer state. Machine operating current of only , ultra-low power consumption.Key Words: pedometer; Acceleration sensor; ADXL345; low power consumption目录1 绪论.............................论文研究的背景、目的及意义 ................国内外研究现状 ......................本文研究的内容 ......................2 方案设计及选择. .......................设计要求 ..........................传感器的选择 ........................MCU微处理器的选择.....................系统的总体设计 (4)3系统的硬件设计. .......................微处理器电路模块 ......................计步器传感器采集模块 (6)显示模块 (9)4软件设计 (11)软件流程图 (11)计步器算法的实现 (11)5测试及分析 (16)系统调试及功能 (16)系统的测试 (16)6总结............................[ 参考文献] ..........................附录 1 ..............................附录 2 ..............................361 绪论论文研究的背景、目的及意义随着社会的发展，人们的物质生活水平日渐提高，人们也越来越关注自己的健康。
基于单片机的智能计步器电路设计
基于单片机的智能计步器电路设计作者：张劲恒来源：《电子技术与软件工程》2017年第15期摘要：论文主要采用了以单片机AT89C51为核心的计步器控制系统，并实现运动计步，是通过人运动时产生加速度变化来实现的，本文利用具有体积小，功耗低，三轴加速度传感器MMA7455来实现，采集到的加速度数据通过适当的算法可以实现计步功能最后通过显示屏显示。
【关键词】51单片机加速度传感器计步器1 加速度传感电路MMA7455是一种微机械加速度计，并且是紧凑的电容式的。
具有较低的功耗，紧凑等优点。
其功能是：信号的调节与处理，快速的运动测量，自测，低通滤波等。
MMA7455与单片机的连接只要SDA和SCL与单片机相连就可以，十分的容易。
其他的引脚接地，还有接电源或者悬空。
电源是3.3-5V的电压，再接两个10K的电阻用于保护电路，如图1所示。
2 LCD显示电路LCD1602和单片机的连接基本是固定的，只要把1602的控制管脚都接到单片机上的管脚就可以。
然后就可以设置液晶为8位或者是4位数据接口，当然也可以当四位数据接口来用。
液晶电源的正极接5V电压，负极接地，背光额电源一致。
另外，液晶的偏压管脚要接到电位器的中问，而电位器也和液晶电源一样正接5V负接地。
这样就可以通过电位器来调节1602的对比度。
如图2所示。
3 开关电路在开关电路中，根据计步器的所需的要求，设置了3个基础按键，分别为开始，停Jr，复位。
至于其功能的实现就需要和单片机相连接，然后在通过软件实现。
在实际的设计中，我会用四角开关，在接线时需要注意是对角接为导通，平角接为短路，如图3所示。
参考文献[1]卿太全，郭明琼，常用数字集成电路原理与应用[M].北京：人民邮电出版社，2006.[2]张毅刚，彭喜元.单片机原理及接口技术[M].北京：人民邮电出版社，2008.。
基于单片机计步器的设计
0 引言最早的计步器是利用机械一维振动传感器进行数据采集，进行对运动情况的监测，但是这种传感器存在精度低，灵敏度差，很多方面已经不能满足人们的需求[1]。
本文旨在前辈们的设计经验的基础上，设计一款精准计数的健康智能管理计步器。
特别地，针对减肥人群，在其对应的运动量和消耗的卡路里的范围内，对他们摄入热量多少做个提示。
1 系统总设计图1 系统总体框图本次设计了一个简易的、能够时时刻刻掌握人们身体健康的，运动情况的智能计步器，是以STC89C51单片机为控制核心，利用ADXL345三轴加速度传感器采集人体步行的信息，用LCD1602液晶显示器精确显示每天行走的步数和时间，实时掌握步行所消耗的卡路里和脂肪燃烧量，同时系统还可以进行设定不同的身高和体重，已达到计算更加准确，达到科学的步行，系统总体框图如图1所示。
若只是单纯的行走，会很没有想要继续坚持走下去的信心，而且盲目的步行对健康没有一点儿的促进作用，所以设置一个区域化的管理计步器让使用者看得到自己的成绩，激励自己。
2 硬件设计2.1 单片机最小系统电路主控模块采用STC89C51单片机作为主控模块的控制核心，STC89C51是STC 公司生产的一种低功耗、高性能8位微控制器。
它内部是EEPROM，不仅可以在程序中修改，且断电不会丢失，同时还有两级中断优先级，价格也便宜。
通常，STC89C51单片机的最小系统由电源电路、晶振电路、复位电路组成。
2.2 显示电路LCD 的工作原理简单就是通过电流诱发内部液晶分子由点连线，由线成面，三者相互配合点亮背部的小灯管，这样就成了我们看见的LCD 显示屏了[2]。
其次LCD1602和单片机的连接基本是固定的，只要把1602的控管脚接到单片机上的管脚就可以，然后就可以设置液晶为8位或者4位数据接口[3]。
Keywords: quantitative; real-time monitoring; intelligence; pedometer基金项目：阿坝地区电力系统短期负荷的研究（ASC19-25）；智能配电网环境下的短期负荷预测（S201910646003S）；互联网+智能婴儿车（S201910646091）。
浅谈基于单片机的计步器设计
浅谈基于单片机的计步器设计摘要：本文基于单片机实现了一款计步器，并讨论了设计过程中所遇到的问题以及解决方案。
该计步器采用加速度传感器检测步伐，使用LCD显示步数和距离并可通过串口输出数据。
实验结果表明，该计步器具有较高的测量精度和稳定性，可应用于日常步行监测、运动训练等领域。
关键词：单片机、计步器、加速度传感器、LCD、串口输出正文：1. 引言计步器是一种用于测量走路步数和距离的简单设备，广泛应用于日常生活和运动训练。
随着单片机技术的发展，基于单片机的计步器因其小巧、低功耗、精度高等优势越来越受到关注。
2. 计步器设计2.1 硬件设计本文所设计的计步器硬件主要包括单片机、加速度传感器、LCD、按键、蜂鸣器等模块。
其中，加速度传感器是用来检测步伐的核心模块，LCD用于显示步数和距离，按键用于设置计步器参数，蜂鸣器用于发声提示。
具体电路图如图1所示。
2.2 软件实现本文所设计的计步器软件主要分为两部分：主程序和中断服务程序。
主程序负责调用各个模块进行计步和数据处理，中断服务程序则负责处理加速度传感器的数据及其检测算法。
具体算法实现如下：（1）数据采集及滤波在运动过程中，加速度传感器会受到一定的干扰，因此需要对采集的数据进行滤波处理。
本文所采用的滤波算法为一阶低通滤波器，可有效去除高频噪声。
（2）步伐检测步伐检测算法主要分为两个部分：峰值检测和步数计算。
具体实现如下：（a）峰值检测：当传感器采集到的数据大于一定阈值时，认为用户迈出了一步。
（b）步数计算：根据用户的身高、步长等参数计算每步的距离，并累加步数和距离。
3. 实验结果与分析本文设计的计步器经过实验验证，具有较高的测量精度和稳定性。
同时，该计步器具有LCD显示功能和串口输出功能，可满足用户对数据实时查询和记录的需求。
4. 结论本文利用单片机和加速度传感器设计了一款计步器，并成功解决了计步算法、数据处理等问题，具有较高的测量精度和稳定性，可应用于日常步行监测、运动训练等领域。
毕业设计论文基于单片机的计步器设计概要
玉林师范学院本科生毕业设计基于单片机的计步器设计The Pedometer Design Based on Single Chip Microcomputer院系电子与通信工程学院专业电信工程学生班级2012级1班姓名胡丽娜学号201208401144指导教师单位电子与通信工程学院指导教师姓名吕集尔指导教师职称高级实验师基于单片机的计步器设计电子信息科学与技术2012级1班胡丽娜指导老师吕集尔摘要简易加速度计步器以竖直方向加速度传感器MMA7260与单片机PIC18F452组成的计步测试系统，能够对人体运动的运动量作出评估。
与传统的机械式传感器不同，MMA7260是电容式传感器，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。
单片机控制5110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：单片机，电子计步器，加速度传感器The Pedometer Design Based on Single Chip Microcomputer Electronic Information Science and Technology 2012-1 HulinaSupervisor LvjierAbstractSimple acceleration pedometer with triaxial acceleration sensor MMA7260 step meter test system composed of MCU PIC18F452, can exercise an assessment to the human body movement.Different from the traditional mechanical sensor, sensor MMA7260 is capacitive three axis, by acceleration signal when it captures the human body movement, more accurate.Is filtered by low-pass filter, the single chip microcomputer built-in A/D converter for signal sampling, A/D conversion.Software using adaptive algorithm implementation plan step function, reduce the error count, more precise.Single-chip microcomputer control step 5110 liquid crystal display meter.The whole machine working current is only 1-1.5 mA, realize ultra-low power consumption.Keywords:SCM, electronic pedometer, triaxial acceleration sensor目录1 引言 (1)2系统总体设计 (1)2.1总体框图 (1)2.2传感器选择 (2)2.3 低通滤波器理论分析 (2)3 硬件电路设计 (3)3.1 传感器连接及滤波电路模块 (3)3.2 微处理器模块 (4)3.3显示模块 (5)4 软件设计 (6)5 制作与调试 (8)5.1 硬件电路单片机部分的连接图 (8)5.2 调试 (8)5.3 实测及误差分析 (9)6 结论及建议 (9)参考文献 (11)附录1 实物图 (11)附录2 总原理图 (12)附录3 源程序 (13)附录4 加速度计步器MMA7260简介 (18)玉林师范学院本科生毕业设计1 引言1.1计步器的发展背景随着社会的不断进步与发展，人们的物质生活水平不断提高，人们便开始越来越关注自身的健康。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
目录1.引言 (1)1.1选题的目的 (1)1.2选题的意义 (2)1.3国内外研究现状 (2)2.系统基本原理及系统设计方案 (3)2.1多功能计步器的基本内容 (3)2.2传感器的选择 (3)2.3 MCU微处理器的选择 (4)2.4 系统的总体设计 (5)3.系统的硬件设计 (6)3.1微处理器电路模块 (6)3.2计步器传感器采集模块 (7)3.3 数字温度传感器模块 (9)3.4显示模块 (10)4.软件设计 (11)4.1软件主流程图 (11)4.2计步器算法的实现 (12)5.硬件及软件测试 (15)5.1实物图展示 (15)5.2功能模块测试 (16)5.3软件测试 (16)6.总结 (17)参考文献 (17)基于单片机多功能计步器的设计与实现摘要：目前，人们可以依据这种计步器来得出人体是否是一种健康的状态，它是通过研究与分析人体的运动的情况，但是人体的运动状态并不能进行简单的分析，计步器有着很多种的特性。
三轴的加速度传感器ADXL345归于电容式的三轴的传感器的一种，若它与以往的机械式的传感器比的话，它得到的人的身体的运动的时候的加速度的信号会比传统的更加的准。
当捕获到加速度的信号后，这些信号需要通过低通的滤波器来进行滤波，进而进行对信号的A／D转换、信号的采样利用单片机的内部的结构中的A／D转换器。
在设计过程中难免会出现一些误差的计数，本设计运用了一种自己适应的算法来实现计步这个功能，也可以降低误差值，更为准确。
最终，要用单片机的作用来把步数弄到液晶的显示屏的上面。
整个的设计的需要的电流仅为1-1.5mA，达到了少的功耗。
步行对于锻炼来说，是一种最简单也是最方便的方法。
若人的身体一直走上半小时左右，大约为400 0米左右/每小时，对身体有很多的好处，增强了各种的肌肉或者肺脏的功能，有助于血液的流和通，尤其是对于那些长时间不运动的上班族来说，这是很好的锻炼方式。
步行能够加强骨骼、关节、韧带，为了防止以后的疼痛和受伤。
然而如果不能够很好的规划每天的锻炼方法和运动程度，照样达不到所要效果或者说锻炼的效果很不明显。
使用计步器可以很好的保证完成每天的运动量，计步器可以让运动者清晰的看到自己每天的运动量，能科学的对自己的运动做出规划，从而达到提高步行锻炼的质量，时钟的显示可以很好的让运动者掌握锻炼的时间程度，温度显示可以让运动者了解天气，从而选择更加适宜的地点进行锻炼，也能减少在锻炼中的意外的情况的发生。
综上，运动者就可以很方便的了解自己每天的运动程度从而实现科学的运动，也有助于敦促运动者长期的坚持锻炼。
1.2选题的意义在科技与社会的日益发展下，人们生活的环境也得到了很大的提高，尤其是随着办公室中亚健康群体的数量越来越多，健康也变得越来越受人们的关注。
计步器作为一种测量的仪器，它有很大的功能，能帮助运动者清晰的了解自己的运动量。
因为它可以很好的显示出人体总共的行走的步数以及消耗的能量，所以人们也就因为这个原因来专属定制属于自己的锻炼或者运动的方案来进行自己的健康之路，最后是通过自己完成的进度来进行分析自己的身体的健康，这个方法在现在变得越来越流行。
再加上为了与现在的市场所要求的需要相对应，设计出了用手拿的那种电子的计步器，使用起来的也很简单和方便。
计步器作为一种日常锻炼进度监控器，越来越受人们的喜爱，其也被越来越多的人使用。
它可以帮助人们合理规划自己锻炼计划，增强体质。
在以往的设备中进行检测的步数的功能是利用了一个简单的计数器与加重的机械的开关。
我们可以拿着设备来晃动的操作，不难发现有挡块发出的声音是由于一个摆锤来回摇摆，或者出现滑动的声音是由于一个金属的球左右滑。
由振动的传感器和电子的计数器组成了电子的计步器。
当人体在行走的过程会发现身体的重心出现上移和下移的情况。
其中最突出的就是上上下下位移的腰的位置，因此得出了把计步器放置在腰带的位置上最适宜。
振动的传感器的意思就是出现了断或者通的动作在一个触点上是因为在一个平衡的锤子上进行上和下的振动，其中最主要的显示与记录的功能是由电子的计数器实现的，其他的由电路来实现的，如其他的耗了的热量和路程的转换和计算等。
计步器是感到了外面的颤动，通过了一种加速度的计。
一段的塑料的管子里有着一块有磁性的铁，塑料管的内部是有着线圈的，当外界的作用力使得管子运动的时候，因惯性那块有磁的铁在塑料的管子里反的运动，也相当于是线圈的切割，这样线圈中就会有电流，由于电磁的感应，这就是普遍的加速度计的原理。
当人的身体在进行运动的情况时候，就会感知到加速度信号，这类信号会上的起伏或下的起伏，就和正弦的过程的形状类似的，这样线圈中的输出的电流也似于正弦的波，通过研究这类正弦的波的频率就会得到了人体的运动的步数，再算出了动的距离，消耗了的卡路里，和速度。
伦纳德·达芬奇提了在以往的第一早的计步器，他来自意大利。
但没保留了，现存的年代最久远的计步器是来自德国，其在1667被发明。
到了88年后的1755年，第一款真正的计步器面世了，其是由日本的一个电子工程师Gcn．naiHiraga所发明。
计步器在真正中使用已经是到了近代以后了。
这样的现象表明发现的机器对人类的实用的价值比机器的制作的发明更为重要。
计步器的作用是用来计算步行时的总的步数进而研究并分析身体的健康，这些已经有了足足40多年的普遍的使用的历史在日本这个国家中。
在19 65年，manpo-meter的计步器进到了日本的市集。
计步器来记步的是用了摆摆钟的原理来进行的，我们可以拿设备进行晃的操作，不难发现有挡块发出的声音是由于一个摆锤来回摇摆，或者出现滑动的声音是由于一个金属的球左右滑。
到现在为止，机械式的计步器已经慢慢消失，电子式的逐渐占据了市场。
2. 系统基本原理及系统设计方案2.1多功能计步器的基本内容本文的内容是基于这STC89C52较低速的单片机的设计，再加上综合上三轴加速度传感器ADXL345，这样结合起来来实现计步器的计步的作用。
第二章的内容是主要的写了整个的系统的基本的原理及设计的方案，依据基本的设计的要求来进行选择传感器和微处理器，第三章是对硬件中的传感器的数据进行采集的模块、微处理器的电路的模块、数字的温度传感器的模块以及LED1602的显示的模块来进行的介绍，第四章的内容是对软件的基本的流程图以及计步器的基本的算法来进行的介绍。
继而第五章是对实物的整体进行了功能的验证和调试。
MSP430微控制器属于16位控制器的一种，它最大的优点就是低的功耗，它采用的结构是精简的指令集（RISC），工作的模式也包括了很多的低的功耗，含有比较丰富的寻址的方式，查表处理的指令的效率很高。
正是它具有多种多样的优点更加确保了使用的它在编写的源的程序的效率达到较高的水平。
方案三：采用32位的微控制器根据官方的发布文档可以查得Cortex-M0+的内核为ARMv6的架构，其总体从能很强劲。
比如Kinet is L系列的主控制器，其是来自于飞思卡尔的能效特别高的32位的微处理器，对于各种不同的使用情况来说，它具有全面多样的功率模式，并且是超低功耗模式，再加上它可以利用多种技术来进行优化功耗，能大的程度上来延长了电池的寿命。
每的微安的数据的吞吐量在高的水平在业界的里面，每当在睡眠的深度的模式下，它可以进行智能的决策紧接着处理数据在不被唤醒内核的情况下。
综合本实验的各种要求以及结合几种单片机的优点和缺点，最终系统决定采用8位单片机来做主控制器。
这在达到设计要求的同时也将系统设计成本实现了最小化。
2.4 系统的总体设计为了达到系统的设计任务的要求，在系统的硬件部分采用了加速度传感器为ADXL345，系统的时钟选择用DS1302时钟芯片来提供，温度的检测用DS18B20来实现，主控芯片采用的是STC89C52,显示器件是液晶显示器LCD1602。
在ADXL345采集到人体运动的加速度数据后，其会将数据传送给单片机，经过单片机内部自带的模数转换器进行数据的转换后，紧接着输到单片机的内部，最后将数据进行处理后输出到液晶显示上。
大致过程如图1所示。
DS1302时钟芯片DS18B20数字温度传感器图 1 总体方框图3. 系统的硬件设计3.1微处理器电路模块STC89C52单片机是由国内的宏晶公司推出。
芯片具有高性能的特性，是性价比非常之高的单片机。
它的只读程序存储器是8K字节，特点是可以无限次数的擦写，他的数据存储器有512字节。
该单片机采用了宏晶公司比较前沿的技术，标准的51指令也能在其上面正常运行。
单片机的内部是集成了一个8位的处理器，还有一些存储单元。
这款单片机的性能很强，即使在一些比较复杂的系统中它也能胜任相应的控制工作。
系统中的最小的电路图如图2所示。
图 2 最小单片机系统电路图STC89C52单片机有着多达40个与外界相连接的引脚接口、4组输入输出端口（每一组8个，共32个）、可设置5个不同优先级别的中断、可以编程控制的16位定时计数器有2个、集成的内部阻容振荡器、支持全静态操作、内部和外部的中断源总计达八个。
STC89C52单片机的实体图如图3所示。
STC89C52的主要参数：1.512字节的数据的存储空间；2.8K字节的程序的存储空间；3.可直接使用串口下载；4.内带了2K的字节的EEPROM的存储的空间；5.具有三级加密位；6.空闲方式可停止CPU工作；7.支持两种可选的节电模式；图 3 STC89C52单片机12测量范围控制三轴的加速度的传感器ADXL345的内部的功能的结构的框图的展示如图4所示，在传感器的里面的结构中，由X、Y、Z三个坐标轴方向的实时的加速度信息都能被采集到，被采集到的加速度数据会经过内部集成的放大器来进行放大，然后经过容压变换器将加速度转换成可以测量的电信号，并经过滤波输出。
XX-温度补偿振荡器时钟发生器G-Cell传感器Y-温度补偿增益滤波容压变换器Y休眠模式控制Z控制逻辑EEPROM 调整电路Z-温度补偿V图 4 ADXL345内部结构功能框图由多晶硅这种半导体的材料通过一系列的半导体技术进行加工得到的是名为G-Cell传感器，这种传感器的结构能够简单的描述为是三块电容板，其结构示意图如图5所示。
在传感器中，由于位于中间的电容板是可以活动的，所以在人体运动的时候，中间的极板位置变化由此而产生了电容的变化。
这个变化的值后来是要在出现在电压的出来的数的上面，所以需要经过容压的改变、增益的放大，滤波等步骤，进而实现了对加速度的测量。
如图所示箭头的方向表示加速度的方向。
图 5 G-Cell传感器的物理的模型图 6 引脚功能图ADXL345是一种较高分辨率的三轴的加速度的传感器，它具有13位的分辨率，而且它的测量的范围最高能够+16g，最低至-16g，它又微小又轻薄，并且具有功耗超低的优势。