智能语音提示健身倒走仪设计
摘 要本文选择了“智能语音提示健身倒走仪设计”作为研究课题，设计了一款以AT89C51单片机作为主要控制芯片的智能控制系统，当倒走运动者佩戴该仪器时将对身后方的障碍物进行实时快速检测，当倒走过程中将要碰到后方障碍物时，仪器将立即对佩戴者进行语音提示，防止发生擦碰等事故，这款系统实现了预期设立的性能指标，使得健身倒走仪突破了目前市面上相关产品所存在的普遍弊端，降低了现有产品的功耗参数，大大提升了现有产品的性价比，实现了健身倒走仪控制系统的改进和优化，使得本次毕业设计非常有意义。笔者所设计的这款自动控制系统经历了硬件系统和软件系统的设计和优化，在硬件上以最少的元器件和最低的成本构建了一个完整的硬件系统；在软件上以最流畅的代码运行方式实现了对硬件的控制，如果将这款健身倒走仪控制系统进行大量生产并将之投向市场，能够大大降低这种产品的成本。
目录
一、 引言 1
（一） 智能健身倒走仪的发展背景 1
（二） 智能健身倒走仪的国内外发展现状 1
（三） 本文主要研究内容 2
二、 方案选择及元器件介绍 3
（一） 主控芯片的选取 3
（二） AT89C51单片机 4
（三） LCD1602字符点阵介绍 5
（四） HCSR04超声波传感器 5
（五） SC8035真人语音播报芯片介绍 6
三、 系统硬件设计 7
（一） 健身倒走仪系统的硬件结构框图设计 7
（二） 最小系统设计 7
1. 时钟电路设计 8
2. 复位电路设计 8
（三） LCD1602字符点阵屏幕电路设计 9
（四） 障碍物探测电路设计 9
（五） 语音播报电路设计 10
四、 系统软件设计 11
（一） 健身倒走仪系统的软件工作流程设计 11
（二） LCD1602字符点阵屏幕驱动流程设计 12
（三） 障碍物探测工作流程设计 12
（四） 语音播报工作流程设计 13
总 结 14
参考文献 15
致 谢 16
附录一 整
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5`1^9`1^6^0`7^2#
体电路图 17
附录二 PCB图 18
附录三 元件列表 19
附录四 程序 20
引言
智能健身倒走仪的发展背景
随着科学技术的不断发展以及人们对生活品质的不断追求，健身倒走仪在人们的生活中以及随处可见了，这种电子器件通常能够辅助人们对倒走运动进行佩戴者身后的障碍物进行检测和距离测量，并通过一定的有效方式进行提示，以防止倒走运动者的身体碰到障碍物发生危险。本文课题的提出就是以此为研究背景，提出通过性价比更高的控制器和超声波传感器的合理搭配，来设计一款能够实现更高性能指标的智能健身倒走仪控制系统。所谓“健身倒走仪控制系统”，实际上是指通过单片机、DSP等微处理器作为主控器件，在处理器外部结合超声波传感器、显示器、时间处理模块、音频模块以及其他功能而实现的一种微处理控制系统，通过相应的语言进行软件程序的编写，从而实现健身倒走仪系统的自动控制特性。健身倒走仪控制系统的出现是在电子技术以及传感器技术的飞速发展以及趋向成熟后的一个必然产物，其中主要的核心部件——超声波传感器不仅依靠经过反复推敲的理论基础，并且需要结合到实际应用中，将理论基础映射到实际的电子线路中，将超声波的发生、发射和接收都通过硬件电路来实现，并通过数字信号输出的形式来实现距离的测量。在超声波传感器出现之前，电子式距离测量几乎无法实现，人们的很多对于快速距离测量的想法只能够停留在理论阶段。由于超声波传感器这种传感器不仅需要硬件基础，更需要控制器输出驱动信号来读取测量值，因此实现一款基本功能的健身倒走仪系统是一个多门专业综合化的课题，它需要设计人员不仅具有硬件电路的设计基础，更要有程序代码开发的经验，不仅如此，还需要对经典物理理论充分掌握才能够设计出性能卓越的健身倒走仪控制系统，可以看出要设计出一款性能卓越的健身倒走仪控制系统并不是一件简单的事情，本文将以笔者大学期间所掌握的专业知识作为基础，经过多次的尝试、试验、改进和优化，最终实现了一款性价比非常高的智能型健身倒走仪控制系统。
智能健身倒走仪的国内外发展现状
目前国内外的很多企业或者高校实验课题小组都投入了大量的精力来对高性能的健身倒走仪系统进行研究，由于基本的计步功能已经实现了普及化，现在几乎任何一台手机上都能够实现计步的功能，然而要实现对运动者参与倒走运动时进行辅助和保护等功能的手机集成，无论是国外还是国内都还有一段很长的路要走。前不久国外研发出了一个体积能够小到一个绿豆里大小的计步处理模块，这款高度集成的功能模块不仅内部嵌入了高精度测距控制器模块，电源管理、传感器也被集成了进去，采用高速的SPI接口进行数据读写，因此能够满足高速的倒走运动要求，尤其是在快速跑动过程中更加适用；而国内的研究小组主要将研究重心放在了大幅度降低其功耗上，这样将其嵌入到智能手机中，将能够很大程度的节约手机电量开销。
本文主要研究内容
本文选用了目前在市场上和大学单片机教学中使用最为广泛，并且受到一致好评的51单片机作为主要控制芯片，以此作为核心芯片，设计了一款能够实现佩戴者身后障碍物检测、距离的准确计算、语音提示并且液晶显示等宫恩那个的单片机自动控制系统，通过对硬件系统以及软件系统的构建，轻松地实现了毕业设计初期设立的所有指标和性能，下列为本课题将要实现的功能和指标：
1、以AT89C51芯片作为健身倒走仪系统的主控单片机，设计晶振电路来产生时钟信号以及复位电路等，实现AT89C51单片机的最小系统电路设计，通过最小系统对液晶屏、超声波传感器以及语音芯片进行驱动。
2、通过超声波传感器实现健身倒走仪系统的障碍物探测和距离高精度测量功能。
3、配置语音播报芯片，能够有效地实现对佩戴者进行语音提示。
4、配置液晶屏电路，实现障碍物距离等参数的显示。
方案选择及元器件介绍
主控芯片的选取
在目前单片机市场一片玲琅满目的情境下，给毕业设计的完成带来了很大的便利，在制定好本文的设计目标后，首先需要考虑的就是系统主控器件的选取，结合到本系统要实现的功能，本文制订了选取单片机的两款方案。
方案一：使用美国MicroChip公司研发的PIC16F877单片机，这款单片机是一款被使用时间较长的典型8为单片机，无论是高校还是工业生产中都习惯将其成为PIC单片机，我们常说的PIC单片机是指一类通过内部特定结构实现的稳定度极高、抗电磁干扰能力显著的控制器。这种单片机在一些应用环境较为恶劣的场合非常常见，如路口的交通灯控制系统、工业生产中的主机运行等，在这些环境中，由于机器众多，电磁干扰现象非常严重，因此一些不采取保护措施的单片机就无法正常工作，而PIC单片机在不影响主频速度的情况下，通过改进内部电路结构同时施加一定的屏蔽措施，从而使得它能有条不紊的工作。如果本文选用PIC16F877单片机作为系统的主控，那么系统的稳定度将得到极大的提升，这款单片机另一个优点是具有DIP40双排直插封装可选，这样能够给电路的构建以及实物的焊接具有很大的便利性，不需要小心翼翼地去处理贴片管脚，能够大大促进毕业设计的成功性。另外PIC16F877单片机内部还集成了AD模数转换模块，能够实现高精度的信号采集功能，除此以外也包含定时器、中断以及UART等常用模块。
目录
一、 引言 1
（一） 智能健身倒走仪的发展背景 1
（二） 智能健身倒走仪的国内外发展现状 1
（三） 本文主要研究内容 2
二、 方案选择及元器件介绍 3
（一） 主控芯片的选取 3
（二） AT89C51单片机 4
（三） LCD1602字符点阵介绍 5
（四） HCSR04超声波传感器 5
（五） SC8035真人语音播报芯片介绍 6
三、 系统硬件设计 7
（一） 健身倒走仪系统的硬件结构框图设计 7
（二） 最小系统设计 7
1. 时钟电路设计 8
2. 复位电路设计 8
（三） LCD1602字符点阵屏幕电路设计 9
（四） 障碍物探测电路设计 9
（五） 语音播报电路设计 10
四、 系统软件设计 11
（一） 健身倒走仪系统的软件工作流程设计 11
（二） LCD1602字符点阵屏幕驱动流程设计 12
（三） 障碍物探测工作流程设计 12
（四） 语音播报工作流程设计 13
总 结 14
参考文献 15
致 谢 16
附录一 整
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5`1^9`1^6^0`7^2#
体电路图 17
附录二 PCB图 18
附录三 元件列表 19
附录四 程序 20
引言
智能健身倒走仪的发展背景
随着科学技术的不断发展以及人们对生活品质的不断追求，健身倒走仪在人们的生活中以及随处可见了，这种电子器件通常能够辅助人们对倒走运动进行佩戴者身后的障碍物进行检测和距离测量，并通过一定的有效方式进行提示，以防止倒走运动者的身体碰到障碍物发生危险。本文课题的提出就是以此为研究背景，提出通过性价比更高的控制器和超声波传感器的合理搭配，来设计一款能够实现更高性能指标的智能健身倒走仪控制系统。所谓“健身倒走仪控制系统”，实际上是指通过单片机、DSP等微处理器作为主控器件，在处理器外部结合超声波传感器、显示器、时间处理模块、音频模块以及其他功能而实现的一种微处理控制系统，通过相应的语言进行软件程序的编写，从而实现健身倒走仪系统的自动控制特性。健身倒走仪控制系统的出现是在电子技术以及传感器技术的飞速发展以及趋向成熟后的一个必然产物，其中主要的核心部件——超声波传感器不仅依靠经过反复推敲的理论基础，并且需要结合到实际应用中，将理论基础映射到实际的电子线路中，将超声波的发生、发射和接收都通过硬件电路来实现，并通过数字信号输出的形式来实现距离的测量。在超声波传感器出现之前，电子式距离测量几乎无法实现，人们的很多对于快速距离测量的想法只能够停留在理论阶段。由于超声波传感器这种传感器不仅需要硬件基础，更需要控制器输出驱动信号来读取测量值，因此实现一款基本功能的健身倒走仪系统是一个多门专业综合化的课题，它需要设计人员不仅具有硬件电路的设计基础，更要有程序代码开发的经验，不仅如此，还需要对经典物理理论充分掌握才能够设计出性能卓越的健身倒走仪控制系统，可以看出要设计出一款性能卓越的健身倒走仪控制系统并不是一件简单的事情，本文将以笔者大学期间所掌握的专业知识作为基础，经过多次的尝试、试验、改进和优化，最终实现了一款性价比非常高的智能型健身倒走仪控制系统。
智能健身倒走仪的国内外发展现状
目前国内外的很多企业或者高校实验课题小组都投入了大量的精力来对高性能的健身倒走仪系统进行研究，由于基本的计步功能已经实现了普及化，现在几乎任何一台手机上都能够实现计步的功能，然而要实现对运动者参与倒走运动时进行辅助和保护等功能的手机集成，无论是国外还是国内都还有一段很长的路要走。前不久国外研发出了一个体积能够小到一个绿豆里大小的计步处理模块，这款高度集成的功能模块不仅内部嵌入了高精度测距控制器模块，电源管理、传感器也被集成了进去，采用高速的SPI接口进行数据读写，因此能够满足高速的倒走运动要求，尤其是在快速跑动过程中更加适用；而国内的研究小组主要将研究重心放在了大幅度降低其功耗上，这样将其嵌入到智能手机中，将能够很大程度的节约手机电量开销。
本文主要研究内容
本文选用了目前在市场上和大学单片机教学中使用最为广泛，并且受到一致好评的51单片机作为主要控制芯片，以此作为核心芯片，设计了一款能够实现佩戴者身后障碍物检测、距离的准确计算、语音提示并且液晶显示等宫恩那个的单片机自动控制系统，通过对硬件系统以及软件系统的构建，轻松地实现了毕业设计初期设立的所有指标和性能，下列为本课题将要实现的功能和指标：
1、以AT89C51芯片作为健身倒走仪系统的主控单片机，设计晶振电路来产生时钟信号以及复位电路等，实现AT89C51单片机的最小系统电路设计，通过最小系统对液晶屏、超声波传感器以及语音芯片进行驱动。
2、通过超声波传感器实现健身倒走仪系统的障碍物探测和距离高精度测量功能。
3、配置语音播报芯片，能够有效地实现对佩戴者进行语音提示。
4、配置液晶屏电路，实现障碍物距离等参数的显示。
方案选择及元器件介绍
主控芯片的选取
在目前单片机市场一片玲琅满目的情境下，给毕业设计的完成带来了很大的便利，在制定好本文的设计目标后，首先需要考虑的就是系统主控器件的选取，结合到本系统要实现的功能，本文制订了选取单片机的两款方案。
方案一：使用美国MicroChip公司研发的PIC16F877单片机，这款单片机是一款被使用时间较长的典型8为单片机，无论是高校还是工业生产中都习惯将其成为PIC单片机，我们常说的PIC单片机是指一类通过内部特定结构实现的稳定度极高、抗电磁干扰能力显著的控制器。这种单片机在一些应用环境较为恶劣的场合非常常见，如路口的交通灯控制系统、工业生产中的主机运行等，在这些环境中，由于机器众多，电磁干扰现象非常严重，因此一些不采取保护措施的单片机就无法正常工作，而PIC单片机在不影响主频速度的情况下，通过改进内部电路结构同时施加一定的屏蔽措施，从而使得它能有条不紊的工作。如果本文选用PIC16F877单片机作为系统的主控，那么系统的稳定度将得到极大的提升，这款单片机另一个优点是具有DIP40双排直插封装可选，这样能够给电路的构建以及实物的焊接具有很大的便利性，不需要小心翼翼地去处理贴片管脚，能够大大促进毕业设计的成功性。另外PIC16F877单片机内部还集成了AD模数转换模块，能够实现高精度的信号采集功能，除此以外也包含定时器、中断以及UART等常用模块。
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/dzxx/dzkxyjs/1833.html
