单片机的智能计步器设计
目 录
一、 引言 1
（一） 电子计步器的发展背景 1
（二） 国内外研究现状及发展趋势 1
（三） 本文主要研究内容及设计目标 2
二、 方案选择及元器件介绍 3
（一） 控制系统的主控芯片对比与选择 3
（二） AT89C51单片机 3
（三） 三维角速度传感器介绍 4
三、 硬件系统设计 6
（一） 硬件结构框图设计 6
（二） 单片机最小系统设计 6
（三） 三维角速度传感器电路设计 7
（四） DS1302芯片及外围电路设计 8
（五） 显示器与单片机电路设计 9
（六） 按键电路设计 9
四、 软件系统设计 11
（一） 软件系统流程图设计 11
（二） 震动传感器软件流程设计 12
（三） DS1302工作流程图设计 13
（四） 显示器工作流程设计 14
（五） 按键消抖流程设计 15
五、 系统仿真 17
六、系统调试 21
总结 22
致谢 23
参考文献 24
附录一 原理图 25
附录二 PCB图和实物图 26
附录三 元件列表 28
附录四 部分程序 29
摘 要
本文设计了一款能够实现自动计步并且计时的简易计步器控制系统，选用了学生群体中较为常用的AT89C51单片机作为主控芯片，结合震动传感器、RTC时钟芯片、液晶屏以及按键等模块构成了系统的硬件部分，在软件上通过C语言进行程序的编写，并通过Keil软件进行程序的调试以及仿真。通过多次改进和优化，本系统实现了预期所设立的所有目标，并能够通过按键对时间以及步数值进行灵活的设置以及清零，由于选用的模块都是目前市面上较为成熟并且成本较低的产品，因此整个计步器系统的性价比极高，非常适合推向未来的计步器市场，并且对于推动单片机的发展具有重要作用。
关键词：电子计步器，震动检测，RTC时钟
Abstract
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il软件进行程序的调试以及仿真。通过多次改进和优化，本系统实现了预期所设立的所有目标，并能够通过按键对时间以及步数值进行灵活的设置以及清零，由于选用的模块都是目前市面上较为成熟并且成本较低的产品，因此整个计步器系统的性价比极高，非常适合推向未来的计步器市场，并且对于推动单片机的发展具有重要作用。
关键词：电子计步器，震动检测，RTC时钟
Abstract
In this paper, the design of a can realize automatic step counting and timing of simple pedometer control system, selected groups of students in the more commonly used AT89C51 as the main control chip, a combination of vibration sensor, the RTC clock chip, LCD screen and a key module constitute the hardware part of the system. In software by C language program preparation, and through the keil software debugging and simulation. Through a number of improvements and optimization, the system realized is expected to set up all the objectives, and can through the key of time and step numerical of flexible settings as well as the zero, because the selection of modules are currently on the market more mature and low cost products, so whole pedometer system of high performance to price ratio, very suitable for push the pedometer market in the future, and to promote the development of single chip has an important role.
Keywords：Electronic Pedometer, Motion Detection, RTC Clock
引言
电子计步器的发展背景
电子计步器是一种用于测量行走时所走步数的自动控制系统，它集微处理器、震动传感器、按键模块以及显示模块于一身，能够方便使用者测量步数，同时增加对运动的热爱程度。在单片机技术以及传感器技术出现之前，对于步数的测量人们只能够通过口头计算，这种方法非常传统同时也很简单，但是却存在着诸多不可避免的缺陷，比如当计步者在给自己计步时，由于计步者处于一边运动一边计数的状态，大脑不能集中于同一件事上，因此非常容易出现计数错误和运动失误。而计步者在给别人计数时，这种情况多出现在体育运动中，采用人工计数不但不能保证计数的准确，并且计步者可能带有主观色彩，不能够体现比赛运动的公平性。因此，在电子技术飞速发展后，诸多功能各异的数字器件出现在人们的生活中，给生活带来了便利，其中电子计步器就是一个典型的代表，设计人员将能够实现震动检测的传感器与数字计数芯片结合在一起，同时配合LED数码管显示器等部分，就形成了最初的电子计数器，这种电子计数器的出现已经解决了传统计步方法所存在的诸多弊端，将电子计步器佩戴在使用者身上，每走动一次身体都会产生一次轻微震动，震动的动作触发电子计步器中的震动传感器工作，每一次震动传感器都会输出一个脉冲，计数芯片在收到脉冲后会将计数结果加一，并在数码管上显示，这就是初期的电子计步器[2]。传感器技术的发展趋势是体积更小、灵敏度更高，因此在单片机技术发展成熟后，传感器也已经取得了巨大的进步，就以震动传感器来说，它目前已经能够被植入到智能手机中了，可见其体积已经微乎其微。因此电子计步器的性能和功能也相对以往
一、 引言 1
（一） 电子计步器的发展背景 1
（二） 国内外研究现状及发展趋势 1
（三） 本文主要研究内容及设计目标 2
二、 方案选择及元器件介绍 3
（一） 控制系统的主控芯片对比与选择 3
（二） AT89C51单片机 3
（三） 三维角速度传感器介绍 4
三、 硬件系统设计 6
（一） 硬件结构框图设计 6
（二） 单片机最小系统设计 6
（三） 三维角速度传感器电路设计 7
（四） DS1302芯片及外围电路设计 8
（五） 显示器与单片机电路设计 9
（六） 按键电路设计 9
四、 软件系统设计 11
（一） 软件系统流程图设计 11
（二） 震动传感器软件流程设计 12
（三） DS1302工作流程图设计 13
（四） 显示器工作流程设计 14
（五） 按键消抖流程设计 15
五、 系统仿真 17
六、系统调试 21
总结 22
致谢 23
参考文献 24
附录一 原理图 25
附录二 PCB图和实物图 26
附录三 元件列表 28
附录四 部分程序 29
摘 要
本文设计了一款能够实现自动计步并且计时的简易计步器控制系统，选用了学生群体中较为常用的AT89C51单片机作为主控芯片，结合震动传感器、RTC时钟芯片、液晶屏以及按键等模块构成了系统的硬件部分，在软件上通过C语言进行程序的编写，并通过Keil软件进行程序的调试以及仿真。通过多次改进和优化，本系统实现了预期所设立的所有目标，并能够通过按键对时间以及步数值进行灵活的设置以及清零，由于选用的模块都是目前市面上较为成熟并且成本较低的产品，因此整个计步器系统的性价比极高，非常适合推向未来的计步器市场，并且对于推动单片机的发展具有重要作用。
关键词：电子计步器，震动检测，RTC时钟
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il软件进行程序的调试以及仿真。通过多次改进和优化，本系统实现了预期所设立的所有目标，并能够通过按键对时间以及步数值进行灵活的设置以及清零，由于选用的模块都是目前市面上较为成熟并且成本较低的产品，因此整个计步器系统的性价比极高，非常适合推向未来的计步器市场，并且对于推动单片机的发展具有重要作用。
关键词：电子计步器，震动检测，RTC时钟
Abstract
In this paper, the design of a can realize automatic step counting and timing of simple pedometer control system, selected groups of students in the more commonly used AT89C51 as the main control chip, a combination of vibration sensor, the RTC clock chip, LCD screen and a key module constitute the hardware part of the system. In software by C language program preparation, and through the keil software debugging and simulation. Through a number of improvements and optimization, the system realized is expected to set up all the objectives, and can through the key of time and step numerical of flexible settings as well as the zero, because the selection of modules are currently on the market more mature and low cost products, so whole pedometer system of high performance to price ratio, very suitable for push the pedometer market in the future, and to promote the development of single chip has an important role.
Keywords：Electronic Pedometer, Motion Detection, RTC Clock
引言
电子计步器的发展背景
电子计步器是一种用于测量行走时所走步数的自动控制系统，它集微处理器、震动传感器、按键模块以及显示模块于一身，能够方便使用者测量步数，同时增加对运动的热爱程度。在单片机技术以及传感器技术出现之前，对于步数的测量人们只能够通过口头计算，这种方法非常传统同时也很简单，但是却存在着诸多不可避免的缺陷，比如当计步者在给自己计步时，由于计步者处于一边运动一边计数的状态，大脑不能集中于同一件事上，因此非常容易出现计数错误和运动失误。而计步者在给别人计数时，这种情况多出现在体育运动中，采用人工计数不但不能保证计数的准确，并且计步者可能带有主观色彩，不能够体现比赛运动的公平性。因此，在电子技术飞速发展后，诸多功能各异的数字器件出现在人们的生活中，给生活带来了便利，其中电子计步器就是一个典型的代表，设计人员将能够实现震动检测的传感器与数字计数芯片结合在一起，同时配合LED数码管显示器等部分，就形成了最初的电子计数器，这种电子计数器的出现已经解决了传统计步方法所存在的诸多弊端，将电子计步器佩戴在使用者身上，每走动一次身体都会产生一次轻微震动，震动的动作触发电子计步器中的震动传感器工作，每一次震动传感器都会输出一个脉冲，计数芯片在收到脉冲后会将计数结果加一，并在数码管上显示，这就是初期的电子计步器[2]。传感器技术的发展趋势是体积更小、灵敏度更高，因此在单片机技术发展成熟后，传感器也已经取得了巨大的进步，就以震动传感器来说，它目前已经能够被植入到智能手机中了，可见其体积已经微乎其微。因此电子计步器的性能和功能也相对以往
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