单片机的计步器设计(附件)
基于STC89C51单片机实现了计步器检测步数的硬件设计和软件设计。整个系统主要分为数据采集模块、数据处理模块以及数据显示模块。ADXL345三轴加速度传感器捕获人体运动时三个方向的加速度信号，进行A/D转换后将信号传送给单片机STC89C51I/O口，STC89C51实时记录和存储步数。根据不同的按键选择，单片机控制LCD1602液晶屏使屏幕上的数据发生变化，实现当前步数、历史步数以及总步数的实时显示。软件设计基于Keil开发环境，使用C语言编程设计完成各功能模块，最后软硬件协同测试实现了系统功能。关键词 计步器，ADXL345，STC89C51，低功耗
目 录
1 引言 1
1.1论文研究背景、目的及意义 1
1.2国内外发展现状 2
1.3研究内容 3
2 设计要求和方案 4
2.1 设计总体要求 4
2.2 具体设计方案 4
3 硬件设计 6
3.1 微处理器单片机模块 6
3.2 传感器数据采集模块 9
3.3 显示模块 11
4 软件设计 14
4.1 软件流程图 14
4.2 软件介绍 16
4.3 部分程序分析 19
4.4 算法实现 21
5 系统测试及分析 22
5.1硬件测试22
5.2 软件测试 24
5.3 问题分析 25
结论 26
致谢 27
参考文献28
1 引言
1．1 论文研究背景、目的及意义
随着生活水平的提高，人们在满足自身生存需要的同时，愈来愈关注身体健康。人们在工作之余进行跑步、快走锻炼身体，增强身体素质，提高免疫力。面对人类需要，计步器被设计生产出来。目前市场上的计步器分为机械式和电子式两种，机械式不够精准，而电子式往往价格昂贵[1]。计步器作为一种计步工具，它能够记录行人在运动过程中的行走步数、距离、时间以及热量和卡路里消耗等等，人们可以利用这些数据制定特定的运动方案，实现更好的健身效果，达到事半功倍的效果。为响应 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
市场的需求，便携式的计步器研发成功，使用起来更加方便快捷。
计步器是日常生活中颇受欢迎的步数检测仪器，当前计步器具有体积小、结构简单、功耗低、工作稳定的特点[2]。它能够鼓励人们加强身体锻炼，帮助减肥。计步器源于 20 世纪 60 年代日本的机械式“万步计”[3]。人在步行时，会产生身体重心的上下移动，综合考虑计步器放置、穿鞋和身体各部位重心一致的因素，将计步器放置在腰部。
通过计步器记录的运动数据了解自己的步行步数以及消耗的卡路里。现实生活中许多运动的人并不了解自己当天的运动情况，即使跑步、快走和步行已经成为日常生活中必不可少的部分。携带电子计步器锻炼，人们轻易得到运动时的数据。计步器实时记录数据，能够带给行人成就感。在行人未完成一天的运动量时，计步器能够鼓励行人积极完成训练计划。一项研究表明，携带计步器锻炼，可以督促行人每天多运动两千多步。而且合理有效的锻炼可以带给运动者雨巨大的好处，不仅能够使肥胖者体重减轻、塑造体形，减轻骨骼压力；还能在一定程度上使“三高”恢复正常值。而且懒惰的人通过天天锻炼能够改掉偷懒和拖拉的坏习惯。现今我们使用的计步器一般是手环和计步器软件，携带方便。
计步器能够控制人们的运动量，提醒使用者自觉完成跑步计划的同时，勿多锻炼对身体造成损害。通常运动前，人们都会制定当天或者往后一段时间的运动计划。比如今天的计划为20000步，当使用者走够两万步时，计步器会有完成提醒，也会给与跑步者相应的鼓励。运动时很关键的是要注意自己的身体状况，在身体能够承受住的情况下锻炼。人们每天可以结合自身状况给自己规定任务量[4]。锻炼量过大，会对身体的肌肉和骨骼造成一定的伤害。锻炼量过低，身体得不到想要的运动效果。可以适当增加训练。运动量过量，可能会带来身体疲劳和伤害，达不到运动效果。虽然运动本身是好的，但合适自己的训练量才利于健康，保持最好的运动状态。合理的运动量不仅可以促进血液循环，还可以在保持神经系统兴奋的同时，避免来神经系统的高度紧张，从而消除疲劳。更能够强壮身体的骨骼和肌肉，减少年老时的疼痛和损伤。
目前，由于我国饮食结构的不合理和缺乏锻炼现象导致超重和肥胖人数日益增加，数目可观，可见不锻炼或少锻炼是肥胖的诱因之一。肥胖人群可以利用计步器制定每天的运动量，既不会伤害自己，又能达到瘦身效果。
1．2 计步器国内外发展现状
这几年随着科技的迅速发展，世界市场上出现了各式各样的计步器，如欧姆龙、百事达等，人们在运动时可以利用它们监测就能精确获得运动过程中的运动数据，通过设置目标步数，控制热量和卡路里的消耗，达到人体最佳的运动效果。随着人们越来越追求身体健康，国内近几年也掀起了运动热潮，而计步器的出现更促使人们养成每天运动的良好习惯。电子计步器低功耗，绿色环保、精确度高、可随身携带的强大特点，所以越来越多的消费者青睐它，因此该市场在日后的发展会日益壮大。在未来，电子计步器市场的竞争机制更会推动生产各类附加功能的计步器以及更低的市场销售价格。
目前我国在计步器制造技术上仍存在很大的发展空间。国内的加速度传感器的技术制造上仍存在这短板，压电式的加速度传感器内置低通滤波器，若加速度值过小时，输出的信号存在误差。灵敏度有限[5]。而器件的噪声、计步器体积过大问题不可避免影响我国计步器技术的发展。MEMS微加速度传感器的优点甚多，如可靠性高、灵敏度高、精确度高以及体积小等等，因而目前市场上对MEMS微加速度传感器的需求量日益增加。消费者需求促进发展，日后MEMS微加速度传感器的优势也会越来越明显，隐藏的缺陷也会被弥补，日益改善。
目 录
1 引言 1
1.1论文研究背景、目的及意义 1
1.2国内外发展现状 2
1.3研究内容 3
2 设计要求和方案 4
2.1 设计总体要求 4
2.2 具体设计方案 4
3 硬件设计 6
3.1 微处理器单片机模块 6
3.2 传感器数据采集模块 9
3.3 显示模块 11
4 软件设计 14
4.1 软件流程图 14
4.2 软件介绍 16
4.3 部分程序分析 19
4.4 算法实现 21
5 系统测试及分析 22
5.1硬件测试22
5.2 软件测试 24
5.3 问题分析 25
结论 26
致谢 27
参考文献28
1 引言
1．1 论文研究背景、目的及意义
随着生活水平的提高，人们在满足自身生存需要的同时，愈来愈关注身体健康。人们在工作之余进行跑步、快走锻炼身体，增强身体素质，提高免疫力。面对人类需要，计步器被设计生产出来。目前市场上的计步器分为机械式和电子式两种，机械式不够精准，而电子式往往价格昂贵[1]。计步器作为一种计步工具，它能够记录行人在运动过程中的行走步数、距离、时间以及热量和卡路里消耗等等，人们可以利用这些数据制定特定的运动方案，实现更好的健身效果，达到事半功倍的效果。为响应 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
市场的需求，便携式的计步器研发成功，使用起来更加方便快捷。
计步器是日常生活中颇受欢迎的步数检测仪器，当前计步器具有体积小、结构简单、功耗低、工作稳定的特点[2]。它能够鼓励人们加强身体锻炼，帮助减肥。计步器源于 20 世纪 60 年代日本的机械式“万步计”[3]。人在步行时，会产生身体重心的上下移动，综合考虑计步器放置、穿鞋和身体各部位重心一致的因素，将计步器放置在腰部。
通过计步器记录的运动数据了解自己的步行步数以及消耗的卡路里。现实生活中许多运动的人并不了解自己当天的运动情况，即使跑步、快走和步行已经成为日常生活中必不可少的部分。携带电子计步器锻炼，人们轻易得到运动时的数据。计步器实时记录数据，能够带给行人成就感。在行人未完成一天的运动量时，计步器能够鼓励行人积极完成训练计划。一项研究表明，携带计步器锻炼，可以督促行人每天多运动两千多步。而且合理有效的锻炼可以带给运动者雨巨大的好处，不仅能够使肥胖者体重减轻、塑造体形，减轻骨骼压力；还能在一定程度上使“三高”恢复正常值。而且懒惰的人通过天天锻炼能够改掉偷懒和拖拉的坏习惯。现今我们使用的计步器一般是手环和计步器软件，携带方便。
计步器能够控制人们的运动量，提醒使用者自觉完成跑步计划的同时，勿多锻炼对身体造成损害。通常运动前，人们都会制定当天或者往后一段时间的运动计划。比如今天的计划为20000步，当使用者走够两万步时，计步器会有完成提醒，也会给与跑步者相应的鼓励。运动时很关键的是要注意自己的身体状况，在身体能够承受住的情况下锻炼。人们每天可以结合自身状况给自己规定任务量[4]。锻炼量过大，会对身体的肌肉和骨骼造成一定的伤害。锻炼量过低，身体得不到想要的运动效果。可以适当增加训练。运动量过量，可能会带来身体疲劳和伤害，达不到运动效果。虽然运动本身是好的，但合适自己的训练量才利于健康，保持最好的运动状态。合理的运动量不仅可以促进血液循环，还可以在保持神经系统兴奋的同时，避免来神经系统的高度紧张，从而消除疲劳。更能够强壮身体的骨骼和肌肉，减少年老时的疼痛和损伤。
目前，由于我国饮食结构的不合理和缺乏锻炼现象导致超重和肥胖人数日益增加，数目可观，可见不锻炼或少锻炼是肥胖的诱因之一。肥胖人群可以利用计步器制定每天的运动量，既不会伤害自己，又能达到瘦身效果。
1．2 计步器国内外发展现状
这几年随着科技的迅速发展，世界市场上出现了各式各样的计步器，如欧姆龙、百事达等，人们在运动时可以利用它们监测就能精确获得运动过程中的运动数据，通过设置目标步数，控制热量和卡路里的消耗，达到人体最佳的运动效果。随着人们越来越追求身体健康，国内近几年也掀起了运动热潮，而计步器的出现更促使人们养成每天运动的良好习惯。电子计步器低功耗，绿色环保、精确度高、可随身携带的强大特点，所以越来越多的消费者青睐它，因此该市场在日后的发展会日益壮大。在未来，电子计步器市场的竞争机制更会推动生产各类附加功能的计步器以及更低的市场销售价格。
目前我国在计步器制造技术上仍存在很大的发展空间。国内的加速度传感器的技术制造上仍存在这短板，压电式的加速度传感器内置低通滤波器，若加速度值过小时，输出的信号存在误差。灵敏度有限[5]。而器件的噪声、计步器体积过大问题不可避免影响我国计步器技术的发展。MEMS微加速度传感器的优点甚多，如可靠性高、灵敏度高、精确度高以及体积小等等，因而目前市场上对MEMS微加速度传感器的需求量日益增加。消费者需求促进发展，日后MEMS微加速度传感器的优势也会越来越明显，隐藏的缺陷也会被弥补，日益改善。
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