基于三周加速度传感器的计步器设计

目录
第一章绪论 11
1.1论文研究的背景、目的及意义 11
1.2国内外研究现状 11
1.3本文研究的内容 12
第二章方案设计及选择 12
2.1设计要求 12
2.2传感器的选择 12
2.3 MCU微处理器的选择 14
2.4系统的总体设计 15
第三章系统的硬件设计 16
3.1微处理器电路模块 16
3.3 LCD液晶显示器 20
3.3.1 液晶原理介绍 20
3.3.2液晶模块简介 20
3.3.3液晶显示部分与STC89C52的接口 21
3.4 复位电路 22
3.5 晶振电路 23
3.6 电源电路 24
3.7 键盘电路 25
3.8 报警电路 25
第四章软件设计 26
4.1软件流程图 26
4.2计步器算法的实现 26
第五章软件与硬件的调试 31
第5.1节　程序的编译与下载 31
5.1.2　STC-ISP芯片烧录软件的使用 33
6总结 36
[参考文献] 37
致谢 38
附录一：原理图 38
附录二：部分程序 39
1.3本文研究的内容
本文是一个基于STC89C52低速单片机，结合ADXL345倾角传感器来实现计步功能。第二章根据设计的要求选择了基于三轴加速度ADXL345功能计步器设计方案，第三章对硬件中微处理器电路模块、传感器数据采集模块以及LED1602显示模块进行介绍，第四章中对软件流程图以及记步检测算法进行介绍。紧接着第五章对实物进行了调试和功能验证。

第二章方案设计及选择
2.1设计要求
(1)能够有效的检测人体步行动作，液晶会记录运动时间。
(2)能够显示当前行走的步数，具有按键清零功能。
(3)能够记录以前所有行走步数之和，并且参数断电不丢失，具有按键清零功能。
(4)可以设置每步的距离，每天运动量的里程数。当达到了一定距离后，会发出报警提醒任务完成。

2.2传感器的选择
方案一：是选择机械式振动传感器
机械式振动传感器内部有一个平衡锤，当传感器振动时，平衡被破坏，如此会造成上下触点的通断。佩戴者在跑步过程中，身体起伏重心高低产生变化，计步器内部的振动传感器就会将这一变化转换为数字量送至控制单元，从而获得佩戴者的运动信息。机械式振动传感器原理简单、精度和成本低，适用于振幅较大的场合。
方案二：选择加速度传感器
三轴加速度传感器分为压阻式，压电式和电容式。加速度的变化能够改变电阻、电压或者电容的变化，从而获得空间位置三个垂直方向的加速度分量。佩戴者在跑步过程中，身体上下起伏，计步器内部的微控制器读取三轴加速度传感器的三组模拟量，通过计步算法分析，获取运动信息。三轴加速度传感器具有精度高、反应速度快、通讯协议简单可靠等特点，广泛使用于汽车、数码产品、航天设备等领域。
方案三：选择压力传感器
压力传感器是将压力的变化转化为电压的变化。利用这一特性，可将压力传感器内置在鞋的底部，当用户在行进过程中，压力传感器受到的压力不同（抬脚时脚对鞋无压力，放脚时脚对鞋有持续压力），这样，计步器的主控单元读取压力值，经过计步算法即可判断运动状态。
为选择一款最适合本课题的计步传感器将三种传感器对比如图：
表1
类型机械式振动传感器加速度传感器压力传感器
工作电流 5mA 30 –
工作精度 0.1g 0.002g –
价格（元） 1.0元 5.0元 –
目前内置于鞋底的压力传感器属于柔性传感器。在2008年北京奥运会上曾将它用于检测运动员的蹬地力、蹬地时间、足底接触形状、运动速度、离心力等信息，以便指导运动员取得更好的成绩。这种传感器价格昂贵，设计难度较大，不适合本设计。机械设振动传感器应用于早期的计步器，测量精度低，误判、漏判严重，不符合本课题高精度的设计原则。随着加速度传感器的工艺逐渐成熟，测量精度也逐渐提高，功耗已达到微安级别，随着市场的大量使用，本文转载自http://www.biyezuopin.vip/onews.asp?id=12569价格也降了下来，非常符合本课题的设计理念。表2列出了不同型号的三轴加速度传感器的特性。

#include  <REG51.H>
#include  <math.h>    //Keil library
#include  <stdio.h>   //Keil library
#include  <INTRINS.H>#include "eeprom52.h"#define   uchar unsigned char
#define   uint unsigned int
#define   DataPort P0    //LCD1602数据端口sbit    SCL=P1^1;
sbit      SDA=P1^0;
sbit      LCM_RS=P2^5;   //LCD1602命令端口
sbit      LCM_RW=P2^6;   //LCD1602命令端口
sbit      LCM_EN=P2^7;   //LCD1602命令端口sbit K1 = P1^2; //布数清零
sbit K2 = P1^3;  //总布数清零#define    SlaveAddress   0xA6   //定义器件在IIC总线中的从地址,根据ALT  ADDRESS地址引脚不同修改//ALT  ADDRESS引脚接地时地址为0xA6，接电源时地址为0x3A
typedef unsigned char  BYTE;
typedef unsigned short WORD;BYTE BUF[8];                         //接收数据缓存区
uchar ge,shi,bai,qian,wan;           //显示变量
int  dis_data;                       //变量
bit biaozhi=1;
bit flag=1;uint bushu=0,zongbushu=0;
uchar Nbushu[10],Nzongbushu[10],NUM[10];

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