蓝牙计步器的原理与设计(附件)【字数：9977】
摘 要本设计主要由单片机，蓝牙模块，三轴加速传感器和LCD液晶显示屏等模块组成。单片机作为主控单元，驱动加速度传感器，对人体的运动状态进行实时监测。通过传感器感应被测物体角度的变化，再由芯片内部的模数转换把模拟信号转变成单片机能识别的数字信号，单片机通过读取传感器的数字量，然后由单片机输出信号控制显示。通过研究计步算法编写计步程序，控制 单片机读取传感器感受到的加速度信号，对信号识别成功，即算一步，计步加一。此外，单片机驱动屏幕显示模块，能够实时显示步数，而且能够通过蓝牙模块与手机通信，传输步数等数据，方便记录与进一步地分析，为使用者更真实详尽地了解自己的运动情况，合理地安排运动计划提供很好的价值参考。
目 录
第一章 绪论 1
1.1 课题的背景和意义 1
1.2 国内外研究现状 2
1.3 本设计的主要内容 2
第二章 系统硬件设计 3
2.1 系统硬件结构方案设计 3
2.2 单片机 4
2.3 三轴加速度传感器 6
2.4 LCD显示模块 9
2.5 蓝牙模块 10
2.6 按键电路 11
第三章 系统软件设计 12
3.1 主程序流程图 12
3.2 系统编程语言和编程工具 13
3.3 加速度数据的采集 15
3.4 LCD显示的代码实现 16
第四章 实物调试 17
结束语 19
致谢 20
参考文献 21
附录 22
绪论
1.1课题的背景和意义
现今社会竞争激烈，优胜劣汰促进各方面的发展，人们也越来越享受生活，恩格尔系数抵达相当的水平以后，人们也要逐渐开始培养健康养生的生活方式。在面对竞争激烈的市场时，人们所承受的强度也在与日俱增，又因为人们一般比较缺乏锻炼和养生的意识，从而容易导致身体机能下降，容易诱发很多疾病，同时也会影响方方面面。这样就需要我们每天维持适量的运动，可以直接有效地避免或减少一些疾病的发生。适量的锻炼能够减少人体血液里的无用物质和脂肪，同时减轻了给心肺的负担，也让自己体态变得 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
更轻盈了，百利无一害。
但运动量应该要合理控制，过少则乏，过满则亏。选择适当的运动量是比较重要的，既让人们体验到了运动的乐趣，又给了自己一个好的释放。如今人们越来越多地选择代步工具，但却忽视了步行是一种最简单且能锻炼人身体的方法，而人们盲目步行，不了解具体的步行方法，也是在浪费时间做无用功，此时，人们就需要一个辅佐工具来帮忙制定步行计划，而计步器就扮演了一个很重要的角色。
计步器作为辅佐步行的好伙伴，可以让用户对运动有个大致的了解和监督，让人们能够实时知道自己的运动状况，有一个相对直观的感受，也能让用户提高运动的意识，激励用户给自己制定适合自己的运动方案并合理运用起来。近几年来，计步器作开始广泛应用起来，而一个产品的崛起必定跟它的发展息息相关，同时开发商也要考虑给一个比较好的用户体验。计步器顾名思义，它最基本的功能就是记录用户的每一步，并计数。而除了计步以外，计步器还发展了很多新功能，比如录入用户体重身高，利用算法计步器内部可测算出距离长度和运动消耗的能量大卡。同时市场需求也会随计步器发展起来，为了满足市场，开发商便会实现多样化的功能，比如实现针对人们日常活动的各种功能检测，将产品变得更为智能耐用，久而久之，计步器的地位便更加根深蒂固，成为人类运动必不可少的小伙伴。早期的计步器采用物理原理，通过感受外部的振动使内部产生电子脉冲，从而进行计步。这种做法成本比较低，但是比较粗糙，精度较低。而电子计步器多采用加速度计，原理更为科学，它依据的是传感器读取加速度信号，人在运动时，会产生三个方向的加速度信号，传感器相对来说，读取信号更为全面，克服早期的缺点[1]。
通过计步可以检测使用者的步行状态，督促用户，好的使用体验也会让用户对步行有极大的兴趣，积极去响应运动锻炼的号召，对用户身心健康大有裨益。然后以一个朝气蓬勃，精神饱满的状态去面对以后的生活。
1.2 国内外研究现状
首先提出计步器的想法的，是一个意大利的科学家，名为伦纳德达芬奇。但事实上最早产生的工具在此之后150年，推算过来是1667年制作的，后经世纪发展至现今。
早期计步工具使用的传感器是一维的，采用物理原理，利用一个一维的机械物件摆动来振动促进传感器读取信号，然后计步。晃动这种计步工具都能听见里面的机械物件摆动发出的响声。这种计步工具成本低廉，不能随意放置，否则起不到计步的作用。所以机械式计步器致命缺点就是精度不高，灵敏度不可调。
但不满足用户有缺陷的产品，始终会被市场淘汰。所以就开发了电子式产品来取代早期的产品。电子计步器功耗较低，集成度高。它的原理相较机械计步器较为科学，即传感器读取信号，再编写软件程序控制单片机，让其内部工作来进行计步。3D电子式的计步器大大提高了产品的精度和灵敏度，3D的意思是人体立体的三个方向，全方位监测。这样的设计对计步器佩戴要求没那么严格，只要能感受到人体三个方向的加速度信号就能计步。
目前，市场上的计步工具功能趋于智能人性化，功能比较多样，为了减少不必要的麻烦，计步器变得更加轻便，随意穿戴就可以使用，比如智能手环，又或者手机里下个APP就可以计步。国内外很多厂商都看中市场需求做出了智能多样化的计步器，比如小米手环，苹果智能手环等。
总之，现在计步器的发展越来越多样越来越智能化，为了更好的优化用户体验，计步相关的产品也一定会往更功能齐全、更人性化、更智能的方向发展，让人们能对步行锻炼身体有更多的兴趣。
1.3 本设计的主要内容
通过对一般蓝牙计步器的功能进行分析，本文的任务主要是：设计出基于单片机、加速度传感器和屏幕显示模块的蓝牙计步器的硬件电路，研究计步算法的实现，并编写出对应的整体软件程序，从而能正确实现蓝牙计步器的功能。
目 录
第一章 绪论 1
1.1 课题的背景和意义 1
1.2 国内外研究现状 2
1.3 本设计的主要内容 2
第二章 系统硬件设计 3
2.1 系统硬件结构方案设计 3
2.2 单片机 4
2.3 三轴加速度传感器 6
2.4 LCD显示模块 9
2.5 蓝牙模块 10
2.6 按键电路 11
第三章 系统软件设计 12
3.1 主程序流程图 12
3.2 系统编程语言和编程工具 13
3.3 加速度数据的采集 15
3.4 LCD显示的代码实现 16
第四章 实物调试 17
结束语 19
致谢 20
参考文献 21
附录 22
绪论
1.1课题的背景和意义
现今社会竞争激烈，优胜劣汰促进各方面的发展，人们也越来越享受生活，恩格尔系数抵达相当的水平以后，人们也要逐渐开始培养健康养生的生活方式。在面对竞争激烈的市场时，人们所承受的强度也在与日俱增，又因为人们一般比较缺乏锻炼和养生的意识，从而容易导致身体机能下降，容易诱发很多疾病，同时也会影响方方面面。这样就需要我们每天维持适量的运动，可以直接有效地避免或减少一些疾病的发生。适量的锻炼能够减少人体血液里的无用物质和脂肪，同时减轻了给心肺的负担，也让自己体态变得 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
更轻盈了，百利无一害。
但运动量应该要合理控制，过少则乏，过满则亏。选择适当的运动量是比较重要的，既让人们体验到了运动的乐趣，又给了自己一个好的释放。如今人们越来越多地选择代步工具，但却忽视了步行是一种最简单且能锻炼人身体的方法，而人们盲目步行，不了解具体的步行方法，也是在浪费时间做无用功，此时，人们就需要一个辅佐工具来帮忙制定步行计划，而计步器就扮演了一个很重要的角色。
计步器作为辅佐步行的好伙伴，可以让用户对运动有个大致的了解和监督，让人们能够实时知道自己的运动状况，有一个相对直观的感受，也能让用户提高运动的意识，激励用户给自己制定适合自己的运动方案并合理运用起来。近几年来，计步器作开始广泛应用起来，而一个产品的崛起必定跟它的发展息息相关，同时开发商也要考虑给一个比较好的用户体验。计步器顾名思义，它最基本的功能就是记录用户的每一步，并计数。而除了计步以外，计步器还发展了很多新功能，比如录入用户体重身高，利用算法计步器内部可测算出距离长度和运动消耗的能量大卡。同时市场需求也会随计步器发展起来，为了满足市场，开发商便会实现多样化的功能，比如实现针对人们日常活动的各种功能检测，将产品变得更为智能耐用，久而久之，计步器的地位便更加根深蒂固，成为人类运动必不可少的小伙伴。早期的计步器采用物理原理，通过感受外部的振动使内部产生电子脉冲，从而进行计步。这种做法成本比较低，但是比较粗糙，精度较低。而电子计步器多采用加速度计，原理更为科学，它依据的是传感器读取加速度信号，人在运动时，会产生三个方向的加速度信号，传感器相对来说，读取信号更为全面，克服早期的缺点[1]。
通过计步可以检测使用者的步行状态，督促用户，好的使用体验也会让用户对步行有极大的兴趣，积极去响应运动锻炼的号召，对用户身心健康大有裨益。然后以一个朝气蓬勃，精神饱满的状态去面对以后的生活。
1.2 国内外研究现状
首先提出计步器的想法的，是一个意大利的科学家，名为伦纳德达芬奇。但事实上最早产生的工具在此之后150年，推算过来是1667年制作的，后经世纪发展至现今。
早期计步工具使用的传感器是一维的，采用物理原理，利用一个一维的机械物件摆动来振动促进传感器读取信号，然后计步。晃动这种计步工具都能听见里面的机械物件摆动发出的响声。这种计步工具成本低廉，不能随意放置，否则起不到计步的作用。所以机械式计步器致命缺点就是精度不高，灵敏度不可调。
但不满足用户有缺陷的产品，始终会被市场淘汰。所以就开发了电子式产品来取代早期的产品。电子计步器功耗较低，集成度高。它的原理相较机械计步器较为科学，即传感器读取信号，再编写软件程序控制单片机，让其内部工作来进行计步。3D电子式的计步器大大提高了产品的精度和灵敏度，3D的意思是人体立体的三个方向，全方位监测。这样的设计对计步器佩戴要求没那么严格，只要能感受到人体三个方向的加速度信号就能计步。
目前，市场上的计步工具功能趋于智能人性化，功能比较多样，为了减少不必要的麻烦，计步器变得更加轻便，随意穿戴就可以使用，比如智能手环，又或者手机里下个APP就可以计步。国内外很多厂商都看中市场需求做出了智能多样化的计步器，比如小米手环，苹果智能手环等。
总之，现在计步器的发展越来越多样越来越智能化，为了更好的优化用户体验，计步相关的产品也一定会往更功能齐全、更人性化、更智能的方向发展，让人们能对步行锻炼身体有更多的兴趣。
1.3 本设计的主要内容
通过对一般蓝牙计步器的功能进行分析，本文的任务主要是：设计出基于单片机、加速度传感器和屏幕显示模块的蓝牙计步器的硬件电路，研究计步算法的实现，并编写出对应的整体软件程序，从而能正确实现蓝牙计步器的功能。
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