计步、速度、距离、卡路里的功能实现

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⒈硬件部分

①芯片:

STM32F103ZET6(主控芯片) ADXL345(加速度传感器芯片)

②硬件连接

③IIC协议通信

★ALT ADDRESS引脚为SDO引脚,接地时选择备用IIC地址0X53,器件地址+写命令为0XA6,器件地址+读命令为0XA7

★本次使用的ADXL345模块,使用IIC模式时 CS引脚接着上拉电阻并与VS、Vdd连接3.3V电源

⒉软件部分

①ADXL345初始化

void ad345_Init(void)
{
signal_write_ad345(0x2E,0x00);   //0000 0000 禁用中断
signal_write_ad345(0x31,0x0B); //0000 1011 禁用自测模式 测量范围,正负16g，13位模式  1 LSB代表3.9 mg
signal_write_ad345(0x2C,0x09);// 0000   1001  位4为0:正常功率运行  速率设定为50HZ
signal_write_ad345(0x2D,0x08);//0000 1000   测量位设置为1,置于测量模式  器件处于正常工作模式
signal_write_ad345(0x2F,0x00); //1000 0000将DATA_READY中断映射到INT1
signal_write_ad345(0x2E,0x80);   //1000 0000使能 DATA_READY 中断
signal_write_ad345(0x1E,0xF9);   //X 偏移量 使用水平仪测量参数校准
signal_write_ad345(0x1F,0xFF);   //Y 偏移量
signal_write_ad345(0x20,0x00);   //Z 偏移量
}

②Step算法

if(adxl345_flag == 1){ adxl345_flag = 0;Multiple_Byte_Read(0x32);//采样sampling_cnt++;//采样次数sampling_cnt0++;
/*-------------------平均滤波算法-----------------*/for(i=0;i<3;i++)//0->x 1->y 2->z{reg_buf3[i] =  reg_buf2[i];reg_buf2[i] =  reg_buf1[i];reg_buf1[i] =  reg_buf0[i];reg_buf0[i] =  (buf[2*i+1] << 8) + buf[2*i];//数据合成filter_out[i] = (reg_buf0[i] + reg_buf1[i] + reg_buf2[i] +reg_buf3[i])/4;if(filter_max[i] < filter_out[i]) filter_max[i] = filter_out[i];if(filter_min[i] > filter_out[i]) filter_min[i] = filter_out[i];}
/*-------------------动态阈值和动态精度算法------------------*/if(sampling_cnt == 50){sampling_cnt = 0;/*printf("cnt:%ldms\r\n",cnt);//50次测量所用的时间cnt=0;*///printf("interval:%ld\r\n",interval);for(i=0;i<3;i++){Vpp[i] = filter_max[i] - filter_min[i];//计算双峰值Dynamic_threshold[i] = (filter_max[i] + filter_min[i])/2;//计算动态阈值filter_max[i] = 0;//重新初始各轴的最大、最小值filter_min[i] = 4095;Error_flag[i] = 0;//>100       if(Vpp[i] >= 250)       Dynamic_precision[i] = Vpp[i]/50;//跑步else if( (Vpp[i] >= 100) && (Vpp[i]<250) ) Dynamic_precision[i] = 3;//走路else {Dynamic_precision[i] = 2;Error_flag[i] = 1;}}}
/*------------------线性移位 消除高频噪声--------------------*/   for(i=0;i<3;i++){sample_old[i] = sample_new[i];if(filter_out[i] >= sample_new[i]){       if((filter_out[i] - sample_new[i]) > Dynamic_precision[i])sample_new[i] = filter_out[i];            }else if(filter_out[i] < sample_new[i]){     if((sample_new[i] - filter_out[i]) > Dynamic_precision[i])sample_new[i] = filter_out[i];            }}
/*--------------------最大峰值检测,判断活跃轴,步伐判断----------------*/
//sample_new < Dynamic_threshold 表示已迈过动态阈值下方
//sample_new - sample_old < 0 表示加速度的变化小于0,斜率为负数if( (Vpp[0] >= Vpp[1]) && (Vpp[0] >= Vpp[2]) ) //x轴活跃{if( (sample_old[0] > Dynamic_threshold[0]) && (sample_new[0] < Dynamic_threshold[0]) && (Error_flag[0] == 0) ){if( (interval > 10 ) && ( interval < 100 ) ){Step_Out+=1;regulation3 = regulation2;regulation2 = regulation1;regulation1 = regulation0;regulation0 = 1;if( regulation3 && regulation2 && regulation1 && regulation0 )printf("Step:%d\r\n",Step_Out);}else {regulation3 = 0;regulation2 = 0;regulation1 = 0;regulation0 = 0;}interval = 0;}}else if( (Vpp[1] >= Vpp[0]) && (Vpp[1] >= Vpp[2]) ) //y轴活跃{if( (sample_old[1] > Dynamic_threshold[1]) && (sample_new[1] < Dynamic_threshold[1]) && (Error_flag[1] == 0) ){/*----------时间窗口--------*/if( (interval > 10 ) && ( interval < 100 ) ){Step_Out+=1;/*-----------计数规则--------------*/regulation3 = regulation2;regulation2 = regulation1;regulation1 = regulation0;regulation0 = 1;if( regulation3 && regulation2 && regulation1 && regulation0 )printf("Step:%d\r\n",Step_Out);}else {regulation3 = 0;regulation2 = 0;regulation1 = 0;regulation0 = 0;}interval = 0;}}        else if( (Vpp[2] >= Vpp[0]) && (Vpp[2] >= Vpp[1]) ) //z轴活跃{if( (sample_old[2] > Dynamic_threshold[2]) && (sample_new[2] < Dynamic_threshold[2]) && (Error_flag[2] == 0) ){if( (interval > 10 ) && ( interval < 100 ) ){Step_Out+=1;regulation3 = regulation2;regulation2 = regulation1;regulation1 = regulation0;regulation0 = 1;if( regulation3 && regulation2 && regulation1 && regulation0 )printf("Step:%d\r\n",Step_Out);}else {regulation3 = 0;regulation2 = 0;regulation1 = 0;regulation0 = 0;}interval = 0;}}//printf("Step:%d\r\n",Step_Out);/*------速度 距离 卡路里-----*/if(sampling_cnt0 == 100){i_cnt++;sampling_cnt0 = 0;m_nPedometerValue = Step_Out;Dynamic_step = m_nPedometerValue - m_nLastPedometer;//2s的步数变化/*---每步距离----*/if( Dynamic_step == 1 ) //身高取 170cm = 1.70mStepLen = 1.70/5;else if(  Dynamic_step == 2  )StepLen = 1.70/4;else if(  Dynamic_step == 3 )StepLen = 1.70/3;else if( Dynamic_step == 4  )StepLen = 1.70/2;else if( Dynamic_step == 5 )StepLen = 1.70/1.2;else if( ( Dynamic_step >= 6 ) && ( Dynamic_step < 8 ) )StepLen = 1.70;else if( Dynamic_step >= 8 ) StepLen = 1.70*1.2;Speed = StepLen/2;calories = Speed * weight/400;printf("Dynamic_step:%d\t",Dynamic_step);m_nLastPedometer = m_nPedometerValue;printf("StepLen:%.3f\t",StepLen);printf("Speed:%.3f\t",Speed);printf("calories:%.3f\r\n",calories);}
}

③商用改进方案

★使用ADXL345的FIFO和自动休眠唤醒功能达到低功耗的目的

★接上INT2作为外部中断，并通过INT_SOURCE寄存器的D4、43进行活动和静止判断

3资料参考

https://www.analog.com/cn/analog-dialogue/articles/pedometer-design-3-axis-digital-acceler.html

https://www.cnblogs.com/qsyll0916/p/6691413.html

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