基于adxl345加速度传感器的步数计量系统设计(附件)【字数：8298】
日 期 2020年4月 本课题以“基于ADXL345加速度传感器的步数计量系统设计”作为研究内容，设计了一种能够实现对步数进行检测和计量、时间显示等功能的电子控制系统，这次论文对该系统的设计内容大致分为软硬件两个层面，这其中在硬件设计层面，选用的是一种含有八位数据运算能力的STC89C51单片机，通过它来当作这种类型的电子计步器系统的主控核心，在片外结合了LCD1602显示器、ADXL345模块和实时时钟芯片等一系列高端器件，通过高效稳定的电路布局构建，设计了这款电子计步器系统的硬件架构，在软件程序构建方面，本次毕业设计将这种型号的电子计步器控制系统的系统架构分为主程序和若干子程序模块，通过高效的模块设计法，实现对这种类型的电子计步器控制系统的每一项预期功能指标的设计。最后通过长时间的测试运行后，这种型号的电子计步器控制系统设计成果表现出了高效的稳定性，大量的测试数据表示各项指标满足初期目标。
目录
声 明 I
一、 引 言 1
（一） 电子计步器的发展背景 1
（二） 电子计步器的国内外发展现状 1
（三） 本文主要研究内容 2
二、 方案设计及元器件介绍 3
（一） 电子计步器的方案设计 3
（二） STC89C51单片机简介 3
（三） LCD1602液晶屏简介 4
（四） 三维加速度传感器简介 4
（五） 实时时钟芯片简介 5
三、 系统硬件设计 6
（一） 最小系统电路设计 6
（二） 液晶屏显示电路设计 7
（三） ADXL345加速度传感器电路设计 7
（四） DS1302计时电路设计 8
四、 系统软件设计 9
（一） 电子计步器的主程序流程设计 9
（二） 参数显示子程序流程设计 10
（三） 三维加速度传感器子程序设计 12
（四） 北京时间计量子程序设计 12
总 结 14
致 谢 15
参考 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
文献 16
附录一 原理图 17
附录二 PCB图 18
附录三 元件列表 19
附录四 程序 20
引 言
电子计步器的发展背景
通说所说的电子计步器控制系统，在当今科学技术发展现有条件下，它的实现方案主要是通过处理器芯片等微型控制器作为主控来完成的，在当今市场上有很多种不同类型的电子计步器产品，遵循不同的使用场合和性能等级，其功效和工作精度分为多种，但最为核心的功能几乎都是大同小异。通过对多种成熟设计方案的研究与调查能够看出，在电子计步器多年的发展历程中，出现过许多性能绝佳的经典之作，在不同时间阶段，通过不同方案实现的电子计步器发挥出了巨大的光辉色彩，研发者通过持续的改进和优化之后将其推向市面之后，得到了用户的广泛青睐。电子计步器控制系统的发展离不开多种技术的共同促进，其中微处理器研发与控制技术、传感器技术、大规模电路集成技术以及编程技术是最为核心的技术。微型控制器最初只能处理四位数据，凭借着研发者对微处理器性能的重视，经过几十年的发展，微处理器经历了八位机、十六位机以及32位机，当今性能最高的微处理器主要以三十二位机为主，单单从其内部的CPU功效上来说，在固定时间对数据的运算量来说，相对于最出色的八位机来说，直接就提升了四倍，而指令周期的提升和优化，使得指令信号的综合执行时间提升了数十倍，多方面各种各样不同种类的优化项，最后使得电子计步器的功效在最近几年间获得了巨大的效果。本次毕业设计将考虑到电子计步器系统的设计经费、耗能和效果等重要因素，尽量选用最合适本论文的微型控制器以及必要电路，构造出一款符合预期设计目标的电子计步器系统。
电子计步器的国内外发展现状
这些年来无论是内地还是海外，对于智能化的概念越来越重视，特别是在电子计步器这种里面以微型控制器作为主控的系统里面，因为轻松实现系统的嵌入式，不同类型通过程序的操控轻松实现，根据前不久刊登的一份杂志内容显示，通过一项调查显示，目前内地对于电子计步器的研发成果，双方之间的差距越来越小，当前国内高校越来越重视对微处理器技术和传感器技术的教学，因此很多电子类相关专业的毕业生都具备了设计电子计步器的基础，国内要想进一步掌握设计电子计步器的顶尖技术，还需要下很多努力。
本文主要研究内容
本论文以电子计步器作为研究目标，通过对它各项初期功能需求的推敲，确定了STC89C51单片机的主控核心地位，接下来需要对这种类型的电子计步器控制系统的系统硬件以及软件系统的设计，为了可以更加合理的对每一项指标功能进行研发，本课题需要对以下内容进行设计：
1、实现STC89C51单片机对LCD1602液晶屏的驱动控制，能够准确无误地将字符显示在液晶屏幕上；
2、配置ADXL345加速度传感器驱动电路，通过STC89C51单片机IIC总线的构建，使得STC89C51单片机能够对其进行灵活驱动，实现对三维加速度值的实时监测，并计算出角度值；
3、配置高性能的时间日期计时电路，选用DS1302时钟芯片作为核心芯片，通过STC89C51单片机的驱动控制，能够自动完成计时功能。
方案设计及元器件介绍
电子计步器的方案设计
对于这款电子计步器系统的研发内容来说，分为硬件电路和软件程序两个部分，其中硬件电路最为重要，系统硬件的运行效果以及稳定性将决定程序设计代码的工作效率和工作性能，这里首先在硬件层面，对这款电子计步器系统的实现方案进行设计，如下图的结构框图所示，STC89C51单片机最小系统将作为关键部分，通过该部分实现对各个外围电路模块的操控。
在人体走动过程中的加速度检测功能实现方案上，本课题使用的ADI公司研发的ADXL345三维加速度传感器模块，STC89C51微处理器将通过其IIC接口与这个模块进行连接，实现对人体在走动过程中的三个维度的加速度进行实时监测，一旦监测到产生了一个较大的加速度峰值，那么认为人体走动了一步，由于这个ADXL345三维加速度传感器具有非常高的集成度，所以不需要进行过于复杂的电路配置，只需要供电和IIC连接即可完成驱动电路设计。
在北京时间和日期数据的获取方面，本课题采用了下图中的DS1302时钟芯片模块，将其与51单片机通过三线式串行接口进行连接，单片机通过该总线将时间日期进行不断读取，随后将读取到的数据送入LCD1602液晶屏模块进行显示。
目录
声 明 I
一、 引 言 1
（一） 电子计步器的发展背景 1
（二） 电子计步器的国内外发展现状 1
（三） 本文主要研究内容 2
二、 方案设计及元器件介绍 3
（一） 电子计步器的方案设计 3
（二） STC89C51单片机简介 3
（三） LCD1602液晶屏简介 4
（四） 三维加速度传感器简介 4
（五） 实时时钟芯片简介 5
三、 系统硬件设计 6
（一） 最小系统电路设计 6
（二） 液晶屏显示电路设计 7
（三） ADXL345加速度传感器电路设计 7
（四） DS1302计时电路设计 8
四、 系统软件设计 9
（一） 电子计步器的主程序流程设计 9
（二） 参数显示子程序流程设计 10
（三） 三维加速度传感器子程序设计 12
（四） 北京时间计量子程序设计 12
总 结 14
致 谢 15
参考 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
文献 16
附录一 原理图 17
附录二 PCB图 18
附录三 元件列表 19
附录四 程序 20
引 言
电子计步器的发展背景
通说所说的电子计步器控制系统，在当今科学技术发展现有条件下，它的实现方案主要是通过处理器芯片等微型控制器作为主控来完成的，在当今市场上有很多种不同类型的电子计步器产品，遵循不同的使用场合和性能等级，其功效和工作精度分为多种，但最为核心的功能几乎都是大同小异。通过对多种成熟设计方案的研究与调查能够看出，在电子计步器多年的发展历程中，出现过许多性能绝佳的经典之作，在不同时间阶段，通过不同方案实现的电子计步器发挥出了巨大的光辉色彩，研发者通过持续的改进和优化之后将其推向市面之后，得到了用户的广泛青睐。电子计步器控制系统的发展离不开多种技术的共同促进，其中微处理器研发与控制技术、传感器技术、大规模电路集成技术以及编程技术是最为核心的技术。微型控制器最初只能处理四位数据，凭借着研发者对微处理器性能的重视，经过几十年的发展，微处理器经历了八位机、十六位机以及32位机，当今性能最高的微处理器主要以三十二位机为主，单单从其内部的CPU功效上来说，在固定时间对数据的运算量来说，相对于最出色的八位机来说，直接就提升了四倍，而指令周期的提升和优化，使得指令信号的综合执行时间提升了数十倍，多方面各种各样不同种类的优化项，最后使得电子计步器的功效在最近几年间获得了巨大的效果。本次毕业设计将考虑到电子计步器系统的设计经费、耗能和效果等重要因素，尽量选用最合适本论文的微型控制器以及必要电路，构造出一款符合预期设计目标的电子计步器系统。
电子计步器的国内外发展现状
这些年来无论是内地还是海外，对于智能化的概念越来越重视，特别是在电子计步器这种里面以微型控制器作为主控的系统里面，因为轻松实现系统的嵌入式，不同类型通过程序的操控轻松实现，根据前不久刊登的一份杂志内容显示，通过一项调查显示，目前内地对于电子计步器的研发成果，双方之间的差距越来越小，当前国内高校越来越重视对微处理器技术和传感器技术的教学，因此很多电子类相关专业的毕业生都具备了设计电子计步器的基础，国内要想进一步掌握设计电子计步器的顶尖技术，还需要下很多努力。
本文主要研究内容
本论文以电子计步器作为研究目标，通过对它各项初期功能需求的推敲，确定了STC89C51单片机的主控核心地位，接下来需要对这种类型的电子计步器控制系统的系统硬件以及软件系统的设计，为了可以更加合理的对每一项指标功能进行研发，本课题需要对以下内容进行设计：
1、实现STC89C51单片机对LCD1602液晶屏的驱动控制，能够准确无误地将字符显示在液晶屏幕上；
2、配置ADXL345加速度传感器驱动电路，通过STC89C51单片机IIC总线的构建，使得STC89C51单片机能够对其进行灵活驱动，实现对三维加速度值的实时监测，并计算出角度值；
3、配置高性能的时间日期计时电路，选用DS1302时钟芯片作为核心芯片，通过STC89C51单片机的驱动控制，能够自动完成计时功能。
方案设计及元器件介绍
电子计步器的方案设计
对于这款电子计步器系统的研发内容来说，分为硬件电路和软件程序两个部分，其中硬件电路最为重要，系统硬件的运行效果以及稳定性将决定程序设计代码的工作效率和工作性能，这里首先在硬件层面，对这款电子计步器系统的实现方案进行设计，如下图的结构框图所示，STC89C51单片机最小系统将作为关键部分，通过该部分实现对各个外围电路模块的操控。
在人体走动过程中的加速度检测功能实现方案上，本课题使用的ADI公司研发的ADXL345三维加速度传感器模块，STC89C51微处理器将通过其IIC接口与这个模块进行连接，实现对人体在走动过程中的三个维度的加速度进行实时监测，一旦监测到产生了一个较大的加速度峰值，那么认为人体走动了一步，由于这个ADXL345三维加速度传感器具有非常高的集成度，所以不需要进行过于复杂的电路配置，只需要供电和IIC连接即可完成驱动电路设计。
在北京时间和日期数据的获取方面，本课题采用了下图中的DS1302时钟芯片模块，将其与51单片机通过三线式串行接口进行连接，单片机通过该总线将时间日期进行不断读取，随后将读取到的数据送入LCD1602液晶屏模块进行显示。
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