健康计步器毕业设计

2017届电子信息工程专业本科毕业论文

健康计步器的设计

摘要：改革开放三十年来，随着社会的不断进步，人们的生活水平也不断的提高了，许多人把健身当做每天的一门必修的功课，在诸多的健身方法中，跑步便成了他们最有效，最简单的运动方法。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，也成了计量跑步时间、步数和里程的最简易、有效的工具。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，MMA7455是微机械式三轴传感器，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STC89C52控制液晶显示计步状态。整机工作电流只有1-1.5mA，实现超低功耗。

关键字：计步器 MMA7455 加速度传感器低功耗

Abstract: Thirty years of reform and opening up, with the constant progress of the society, people’s living standard has been improved, many people consider fitness as every one of the compulsory courses, in many fitness method, running as their most effective, the most simple method, pedometer is a popular daily exercise progress monitor, can motivate people to challenge themselves, enhance physical fitness, to help lose weight. pedometer also became the running time, measurement step number and calories burned the most simple, effective tool. 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, MMA7455 three-axis sensor is a capacitive acceleration signal by its human motion 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. STC89C52 SCM control LCD pedometer state. Machine operating current of only 1-1.5mA, ultra-low power consumption.

Key words: pedometer, MMA7455, Acceleration sensor, low power consumption

1 绪论

1.1引言

随着社会的发展，人们的物质生活水平日渐提高，人们越来越注重自己的健康，跑步成为了一种方便而又有效的锻炼方式。但是如何知道自己的运动情况？计步器可以帮助人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。通过运动步数，得以计算人体消耗的热量，所以人们可以定量的制定运动方案来健身，并根据运行情况分析人体的健康状况，因而越来越流行。手持式的电子计步器是适应市场需求的设计，使用起来简单方便。

计步器的原理是利用行走时身体的肢体摆动从而影响振动传感器，然后单片机处理振荡信息并进行后续处理。振荡传感器的内部有一个可随意移动的小球，利用物体移动时产生的物理惯性，导致小球在物体内运动，然后利用感应器检测小球的运动，从而确定被检测物的运动状况。电子计步器主要组成部分是振动传感器和电子计数器。步行的时候人的重心会上下移动。以腰部的上下移动最为明显，所以计步器挂在腰带上最为合适。所谓的振动传感器其实就是一个平衡锤在上下振动时平衡被破坏使一个触点能出现通/断动作，由电子计数器完成了主要的记录与显示功能，其他的列如热量消耗，路程换算均由电路完成。计步器中一般采用一种加速度计来感受外界的震动。常用的加速度计原理如下：在一段塑料管中密封着一小块磁铁，管外缠绕着线圈，当塑料管运动时，磁铁由于惯性在管中反向运动，切割线圈，由于电磁感应，线圈中产生电流，人体运动时，上下起伏的加速度近似为正弦过程，线圈的输出电流也是正弦波，测量正弦波的频率就可以得出运动的步数，再计算出的速度，距离，和消耗卡路里。

1.2研究意义

计步器最早是由意大利的伦纳德·达芬奇酝酿的，但现存的最早的计步器是在达芬奇之后150年，是德国于1667年制作的。在中世纪和近代，计步器并

未被广泛使用，因为人们并不清楚它的用途。这说明机器的发明(硬件)不及找到它对人类的用途(软件)重要。这使得计步器通常利用摆钟原理作为记步技术，利用加重的机械开关检测步伐，并带有一个简单的计数器。如果晃动这些装置，就可以听到有一个金属球来回滑动，或者一个摆钟左右摆动敲响当块。这种机械式的计步器早已淡出历史，取而代之的是电子式的计步器。

1.3 研究的内容

本文是一个基于STC89C52低速单片机，结合MMA7455倾角传感器来实现计步功能。根据设计的要求选择了基于三轴加速度MMA7455功能计步器设计方案，对硬件中微处理器电路模块、传感器数据采集模块以及LCD1602显示模块进行介绍，并对软件流程图以及计步检测算法进行介绍，最终完成对实物的调试和功能验证。

2 方案设计及选择

2.1 设计要求

（1）使用单片机技术处理数据。

（2）能够有效的检测人体步行动作。

（3）能够显示并且记录单位时间内的步数。

（4）超过设定值报警。

（5）可以通过按键设置每步的距离、总步数和总里程的预警值。

2.2 MCU微处理器的选择

方案一：采用8位微控制器

8位微控制器的典型代表是8051微控制器。8051微控制器是一款入门级微控制器，它的内核简易，应用广泛，资料齐全，非常适合入门学习。同时价格低廉，是一款适用于追求低成本不求实时性的电子产品。很长一段时间内，8051微控制器在我国占据了小型家电市场，其中原因是超低成本。

方案二：采用16位微控制器