基于单片机的智能计步器的设计

袁宏　彭森

摘要：计步器是近年来才兴起的监控运动量的监控器，它可以让人们知道自己一天到底走了多少步，运动量有多少，从而了解自己的运动量和身体健康指数，以往的计步器都是利用金属球或者金属块来敲击内部的一个硬块，然后得到信号，步数增加，计步器功能可以根据计算人的运动情况来分析人体的运动量。而人的运动情况可以通过不同特性来进行分析。与传统的机械式传感器不同，ADXL345是电容式三轴传感器，由它得到人体运动时加速度信号，更加精准。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。软件采用相应的算法实现计步功能，减少错误率，更加精确。单片机STC89C51控制液晶显示计步状态。其工作电流只有1-1.5mA，实现非常低的功耗。

关键词：计步器；加速度传感器；ADXL345；低功耗

1引言

随着二十一世纪，随着经济的飞速发展，人们生活的越来越好，从而使人越来越懒，也导致了疾病的发生率也变高了。所以，人们越来越关注自己的健康问题，通过锻炼可以减少疾病的产生，因此计步器应此而生，就成了当下受欢迎的趋势。走路时，通过步行使全身都得到运动。经常步行和跑步运动的人一般不会患高血压或低血压病。也能使得自身获得一个非常强的体制，坚持运动能增强体制也能减少身体器官的负担，还能塑性，拥有坚强的体魄。而基于单片机为核心控制的计步器有着稳定，方便，精确，可靠等优点，很受歡迎。通过计步器我们可以了解自己走了多少步，掌握自己的锻炼情况及运动量。

2工作原理

本系统采用单片机STC89C51作为本设计的核心元件。计步器分为几部分，由复位电路、显示电路、按键电路以及振荡电路几个部分组成。系统结构图如下图所示。

3电路设计

AT89C51单片机内设有一个由反向放大器所构成的振荡电路，振荡器要正常工作就需要起振，我们一般都是使用石英晶体的振荡器，这款振荡器是以前接触过的，它的电路一般在3V左右起振信号，还有不同的振荡器的频率也各不相同，所以不同的振荡器有不同的结果。电路中有两个电容，一个是对振荡器改变频率，一个是协助振荡器起振，为了保证该系统中电路可以正常稳定的工作，所以复位电路是不可缺少的一部分，并分为软件和硬件复位。

硬件复位就是利用产生高电平来实现复位操作，复位后，单片机的所有状态都会恢复成原来的样子，电路图如下图所示。

而软件复位对于硬件来说又相对简单，所谓的软件复位就是让程序在运行结束后再恢复成最初始的样子，利用一个跳转指令让它跳转到最开始的位置，从而达到复位的操作。

此次设计采用4位LED共阴极数码管显示屏作为显示界面，如上图所示。每一段都会有一个相对应的二极管。如上图所示。

此次设计利用按键的形式来替代人走步所产生的震动，每按键一次即表示人走动一步，其电路如上图所示。

ADXL022传感器模块电路如上图所示。

4结论

在此次计步器的制作过程中，体会到不少。而在问题解决的时候也让自身的专业能力得到了提高。在焊接过程中元件都需要清洁和焊接前用小刀先刮去氧化膜，然后进行焊接时需要让使用的电烙铁的温度高于焊锡的温度要烙铁头接触时刚好冒烟。焊接点的上锡数量焊接点上的焊锡数量不能太少，少了焊接会不牢固，耐用度也差。

这次设计对我来说也是一次对动手实践能力的提升，也让我对曾经学单片机课程更加的熟悉，也有了新的认识和深刻的理解。过程中，我明白了书上的知识和实际动手中有些许不同，当然也有借鉴之处，也知道了理论和实际想结合是非常非常重要的，也从中获得了很多书上学习不到的知识。endprint