电子计步器的设计与实现
目 录
1 引言 1
1.1 计步器系统的概述 1
1.2 本设计任务及要求 2
2 系统功能及总体结构 3
2.1 总体方框图 3
2.2 方案论证比较 3
2.2.1 总体方案的设计 3
2.2.2 主控制器 4
2.3.3 时钟电路部分方案 4
2.3.4 按键部分方案 5
2.3.4 显示部分方案 5
2.3.6 电源电路设计 6
3 硬件电路设计 7
3.1 系统所需的硬件介绍 7
3.1.1 STC89C52单片机 7
3.1.2 复位电路 8
3.1.3 晶振电路 9
3.1.4 按键电路 10
3.1.5 MMA7361模块 10
3.1.6 存储电路 12
3.1.7 报警电路 13
3.1.8 显示电路 13
3.1.9 模数转换电路 15
3.2 系统硬件设计 18
4 软件设计 20
4.1 软件设计概述 20
4.2 程序主流程图设计 20
4.3 按键程序设计 22
4.4 LCD程序设计 23
5 系统测试 24
5.1 系统的调试 25
5.2 测试结果 26
6 总结 27
参考文献 28
附录程序 29
致谢 36
1.引言
近年来,随着科学技术的快速发展,生活水平的不断提高,应用领域的商业电子产品已经进入了电子时钟领域,成为现代科技产品。快节奏的生活方式使人们的身体健康水平逐年下降，近年来，人们逐渐开始关注自己的身体健康，因此计步器已经成为一个受欢迎的产品，目前的主流计步器具有许多功能。它不仅可以准确地记录人们步行的时间和步数，而且还能在显示器上清楚地显示出人们消耗的能量(卡路里)，燃烧脂肪量，让每个步行者在“成就感”中为健康迈出了一大步
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。还有一个非常实用的“区间数”功能。一般计步器可以记录一整天,从早到晚步行的数据，而计步器可以准确记录日常生活一定间隔的步骤，步行时间、燃烧脂肪量、热量和其他数据。让用户知道他们走的每一步都为健康做出了贡献，并更有信心将步行坚持下去。“区间数”功能,满足很多平时忙空闲时间少，但追求健康生活的白领人士的需求。此功能,还可以记录白领们不同时间段，比如一天中午从公司去餐馆,上班从家里走到地铁站，下班去超市等等，这些步行所燃烧的脂肪、热量和其他数据。了解步行者在这些范围内步行的方法是否科学?是否消耗了足够的卡路里?通过增加他们的行走速度，适当的步行速度的方法,标准化的走路姿势，使每个时间段里都可以得到更多的锻炼。让自己在不同的“区间数”里燃烧更多的脂肪。现在，计步器除了在科技创新领域有了重大突破，其时尚的特点也受到许多白领人士的青睐。大型的液晶显示屏，小巧玲珑的外观，更先进的三维传感技术，使计步器即使在行李，口袋里，挂在脖子上，都可以得到准确的监测数据。
这个设计的主要目的是学习和使用51单片机来完成对电子计步器的设计和制造,理解设计中的LCD，加速度传感器和MCU的使用，通过软件的适应程序来完成所要实现的功能。
1.1 计步器系统的概述
本次设计是一种使用STC单片机进行数据处理和智能数据采集的计步系统。显示部分采用LCD1602显示各种字符,数字,汉字和友好的界面,简单的图形。在人体运动姿态的采集则使用三轴加速度传感器MMA7361进行捕捉，因为人体在运动时会产生一个力（非重力），传感器通过检查三轴合力就可以知道人体的实际运动方向，以便准确进行记步操作，MMA7361输出模拟信号需要通过ADC模块转换。
本次设计中使用的ADC是ADC0809，这种ADC带有8通道的ADC输入可以完全满足设计的要求，三轴加速度信息收集通过相应的软件可以显示出三种不同的运动状态,即向上运动，向下运动和静止状态。
通过软件扩展该系统实现了对实时运动速度的显示,能量消耗情况,运动的步数，运动所用时间的显示等智能化，人性化的设计理念。
1.2 本设计任务及要求
设计任务
本次计步器的设计是基于STC89C52单片机，该系统主要由三部分组成，首先是传感器采集部分，由三轴加速度传感器组成，这一部分可以做三轴加速度信息的收集，通过ADC0809三轴加速采集的模拟信号变成数字信号输出到单片机，根据三种不同渠道获取的X，Y，Z轴三轴加速度信息,经过信号处理，分析和相应的计算可以知道人们当前的运动状态，主要控制部分是STC89C52单片机为核心芯片，并通过ADC0809的I / O完成数据采集，LCD1602显示人类的信息功能，控制外部按钮的输入，从而根据自适应算法完成对运动状态的更好的捕捉，可以更准确完成计步功能。
课题设计要求
以STC单片机为核心设计一个单片机电子计步器系统；
使用LCD1602进行更为人性化显示；
使用MMA7361完成对运动状态的捕捉；
系统具有自适应功能，可以精确检测人体运动；
系统具有设置时间和相关健康数据的计算功能；
系统采用电池进行供电；
当系统断电时还可以保存数据。
2 系统功能及总体结构
2.1 总体方框图
主机系统以STC89C52为控制核心，通过单片机来读取MMA7361三轴加速度传感器并通过ADC0809转换为单片机处理的数字信号，单片机读取数字信号并且处理此数字信号并且通过软件算法转换为人体运动状态信号，记录下人体状态信息，并处理此状态信息，生成与使用者相关的人体参数信息能显示在LCD上，E2PROM可对数据进行保存，即使出现断电，数据仍然可以保存。如图1为主机系统框图。
图1 主机系统框图
1 引言 1
1.1 计步器系统的概述 1
1.2 本设计任务及要求 2
2 系统功能及总体结构 3
2.1 总体方框图 3
2.2 方案论证比较 3
2.2.1 总体方案的设计 3
2.2.2 主控制器 4
2.3.3 时钟电路部分方案 4
2.3.4 按键部分方案 5
2.3.4 显示部分方案 5
2.3.6 电源电路设计 6
3 硬件电路设计 7
3.1 系统所需的硬件介绍 7
3.1.1 STC89C52单片机 7
3.1.2 复位电路 8
3.1.3 晶振电路 9
3.1.4 按键电路 10
3.1.5 MMA7361模块 10
3.1.6 存储电路 12
3.1.7 报警电路 13
3.1.8 显示电路 13
3.1.9 模数转换电路 15
3.2 系统硬件设计 18
4 软件设计 20
4.1 软件设计概述 20
4.2 程序主流程图设计 20
4.3 按键程序设计 22
4.4 LCD程序设计 23
5 系统测试 24
5.1 系统的调试 25
5.2 测试结果 26
6 总结 27
参考文献 28
附录程序 29
致谢 36
1.引言
近年来,随着科学技术的快速发展,生活水平的不断提高,应用领域的商业电子产品已经进入了电子时钟领域,成为现代科技产品。快节奏的生活方式使人们的身体健康水平逐年下降，近年来，人们逐渐开始关注自己的身体健康，因此计步器已经成为一个受欢迎的产品，目前的主流计步器具有许多功能。它不仅可以准确地记录人们步行的时间和步数，而且还能在显示器上清楚地显示出人们消耗的能量(卡路里)，燃烧脂肪量，让每个步行者在“成就感”中为健康迈出了一大步
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥3^5`1^9`1^6^0`7^2$
。还有一个非常实用的“区间数”功能。一般计步器可以记录一整天,从早到晚步行的数据，而计步器可以准确记录日常生活一定间隔的步骤，步行时间、燃烧脂肪量、热量和其他数据。让用户知道他们走的每一步都为健康做出了贡献，并更有信心将步行坚持下去。“区间数”功能,满足很多平时忙空闲时间少，但追求健康生活的白领人士的需求。此功能,还可以记录白领们不同时间段，比如一天中午从公司去餐馆,上班从家里走到地铁站，下班去超市等等，这些步行所燃烧的脂肪、热量和其他数据。了解步行者在这些范围内步行的方法是否科学?是否消耗了足够的卡路里?通过增加他们的行走速度，适当的步行速度的方法,标准化的走路姿势，使每个时间段里都可以得到更多的锻炼。让自己在不同的“区间数”里燃烧更多的脂肪。现在，计步器除了在科技创新领域有了重大突破，其时尚的特点也受到许多白领人士的青睐。大型的液晶显示屏，小巧玲珑的外观，更先进的三维传感技术，使计步器即使在行李，口袋里，挂在脖子上，都可以得到准确的监测数据。
这个设计的主要目的是学习和使用51单片机来完成对电子计步器的设计和制造,理解设计中的LCD，加速度传感器和MCU的使用，通过软件的适应程序来完成所要实现的功能。
1.1 计步器系统的概述
本次设计是一种使用STC单片机进行数据处理和智能数据采集的计步系统。显示部分采用LCD1602显示各种字符,数字,汉字和友好的界面,简单的图形。在人体运动姿态的采集则使用三轴加速度传感器MMA7361进行捕捉，因为人体在运动时会产生一个力（非重力），传感器通过检查三轴合力就可以知道人体的实际运动方向，以便准确进行记步操作，MMA7361输出模拟信号需要通过ADC模块转换。
本次设计中使用的ADC是ADC0809，这种ADC带有8通道的ADC输入可以完全满足设计的要求，三轴加速度信息收集通过相应的软件可以显示出三种不同的运动状态,即向上运动，向下运动和静止状态。
通过软件扩展该系统实现了对实时运动速度的显示,能量消耗情况,运动的步数，运动所用时间的显示等智能化，人性化的设计理念。
1.2 本设计任务及要求
设计任务
本次计步器的设计是基于STC89C52单片机，该系统主要由三部分组成，首先是传感器采集部分，由三轴加速度传感器组成，这一部分可以做三轴加速度信息的收集，通过ADC0809三轴加速采集的模拟信号变成数字信号输出到单片机，根据三种不同渠道获取的X，Y，Z轴三轴加速度信息,经过信号处理，分析和相应的计算可以知道人们当前的运动状态，主要控制部分是STC89C52单片机为核心芯片，并通过ADC0809的I / O完成数据采集，LCD1602显示人类的信息功能，控制外部按钮的输入，从而根据自适应算法完成对运动状态的更好的捕捉，可以更准确完成计步功能。
课题设计要求
以STC单片机为核心设计一个单片机电子计步器系统；
使用LCD1602进行更为人性化显示；
使用MMA7361完成对运动状态的捕捉；
系统具有自适应功能，可以精确检测人体运动；
系统具有设置时间和相关健康数据的计算功能；
系统采用电池进行供电；
当系统断电时还可以保存数据。
2 系统功能及总体结构
2.1 总体方框图
主机系统以STC89C52为控制核心，通过单片机来读取MMA7361三轴加速度传感器并通过ADC0809转换为单片机处理的数字信号，单片机读取数字信号并且处理此数字信号并且通过软件算法转换为人体运动状态信号，记录下人体状态信息，并处理此状态信息，生成与使用者相关的人体参数信息能显示在LCD上，E2PROM可对数据进行保存，即使出现断电，数据仍然可以保存。如图1为主机系统框图。
图1 主机系统框图
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