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

题目名称：便携式计步器

题目类型：开发与设计

题目来源：教师拟定

学生姓名：

学生学号：

专业名称：

导师姓名：

专业职称：助教

指导人数：

主要研究内容、预期成果（鼓励有创新点）：

主要研究内容：

设计一个简易计步器。要求能够自动进行步行计数，将计数信息显示到屏幕上，并自动将运动信息以短信的方式发送到指定手机上。

预期成果:

1.传感器的选择要能实现准确感应运动状态；

2.处理器的选择要能实现数据的计数、显示以及与短信发送芯片的连接

3.短信发送模块的设计、调试与实现

4.全系统的电源设计、外观设计等，要便于携带。

拟采用的研究思路（研究方法、技术路线、可行性论证）：

1. 研究意义

国外对于步行测量的研究，最早是在20世纪60年代日本提出每日步行10000步。近年来的研究大都来源于欧美和日本。这些研究的分类也不尽相同，有按性别、年龄、种族、职业、身体机能和运动水平来分。这些研究中的各自样本来自共同的人群并能够证明数据的合理性。这些研究表明都接近10000步/天。在科技与文化日益发展的今天，健康在人们物质与精神生活中的分量越来越重。人们开始关注养生，重视身体健康，追求品质生活。因此，能够实

时测量记录人们日常生活中体力活动的计步器应运而生。它是测量步行或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ADI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、低功耗、三轴加速度计，提供经过信号调理的电压输出。

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，采用小巧纤薄的3 mm ×3 mm ×0.95 mm塑封封装，电源电压范围为1.7 V至2.75 V。ADXL345是一款出色的加速度计，非常适合计步器应用。它具有小巧纤薄的特点，采用3 mm ×5 mm ×0.95 mm塑封封装，利用它开发的计步器已经出现在医疗仪器和高档消费电子设备中。它在测量模式下的功耗仅40 µA，待机模式下为0.1 µA，堪称电池供电产品的理想之选。嵌入式FIFO极大地减轻了主处理器的负荷，使功耗显著降低。此外，可以利用可选的输出数据速率进行定时，从而取代处理器中的定时器。13位分辨率可以检测非常小的峰峰值变化，为开发高精度计步器创造了条件。最后，它具有三轴输出功能，结合上述算法，用户可以将计步器戴在身上几乎任何部位。

前期的计划是简单设计出计步器的系统，测试效果。后期计划对计步器的尺寸及外观进行精简与优化，实现作品向产品的完美转换。

3. 可行性论证

客观上，计步器是目前电子市场上非常流行的产品，受到人们的火热追捧。题目涉及的技术相对趋于成熟。图书馆也有很多关于计步器的技术资料，可以有很多借鉴学习的地方。另外，指导老师就是传感器课程的老师，对于传感器的研究比较深入。

主观上，大三做过关于传感器相关的课程设计，对传感器的知识掌握比较扎实。同时，个人比较热爱电子产品，对这个毕业选题非常感兴趣，所以，相信可以完成这个题目。

现有工作基础（毕业实习、资料收集情况及空间设备仪器条件等）：

专业实验室的设备运行状态良好，便于电路的调试。同时实验室有刻板机，可以先尝试刻PCB进行测试。另外图书馆有很多相关的资料可以查询，提供了很多的指导。

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——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.2000

[5]方方.单片微机原理及应用.清华大学出版社.2007

[6]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——模拟部分.高等教育出版社.2006

[12]Translating accelerometer counts into energy expenditure:advancing the quest–2006

[13] Michael John Sebastian Smith著.专用集成电路.电子工业出版社2009

[14] Translating accelerometer counts into energy expenditure: advancing the quest – 2006

[15] Accelerometry based assessment of gait parameters in children. - 2006

[16]Functional electrical stimulation for walking:rule based controller using accelerometers–20 08

[17]CAI B G．Position estimation via fusion and integration of GPS andinertial8ensol{[R]．[8．I]：Report of CITR．the Ohio State University，2008.

工作计划：

起止日期

主要任务

工作地点

检查方式

2015年4月15日-5月22日

资料整理、撰写论文

校内

现场检查

2015年5月1日-5月22 日