1 引言
當(dāng)今社會,隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,人們生活水平的提高,肥胖的人越來越多,也就導(dǎo)致了越來越多的疾病產(chǎn)生,因此,人們越來越關(guān)注健康問題,而鍛煉身體是讓自己健康的最有效的方法。因此計步器應(yīng)運而生,就成了時下流行的趨勢。步行時,通過伸縮肌肉,血液在流動時的抵抗值下降,血壓下降且穩(wěn)定。經(jīng)常步行的人很少患高血壓或低血壓病。堅持步行能減少血管內(nèi)附著的脂肪性物質(zhì),使體重減輕,也逐漸減少心臟的負(fù)荷。而基于單片機(jī)為核心控制的計步器有著精確,可靠,穩(wěn)定,方便等優(yōu)點,已被大多數(shù)人所接受。通過計步器人們可以知道自己跑了多少步,實時掌握自己的鍛煉情況。
2 總體設(shè)計方案
計步器由振蕩電路、復(fù)位電路、顯示電路以及按鍵電路幾個部分組成,由電池進(jìn)行供電。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖1 所示。
圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖
3 硬件的設(shè)計
3.1 振蕩電路
AT89C51 單片機(jī)內(nèi)設(shè)有一個由反向放大器所構(gòu)成的振蕩電路,振蕩電路是單片機(jī)系統(tǒng)正常工作的保證,如果振蕩器不起振,系統(tǒng)將會不能工作。假如振蕩器運行不規(guī)律,系統(tǒng)執(zhí)行程序的時候就會出現(xiàn)時間上的誤差,這在通信中會體現(xiàn)的很明顯,電路將無法通信。
它是由一個晶振和兩個瓷片電容組成的。時鐘電路中的兩個電容用作補償,使得晶振更容易起振,頻率更加穩(wěn)定。如圖2 所示。
圖2 振蕩電路
3.2 復(fù)位電路
為確保微機(jī)系統(tǒng)中電路穩(wěn)定可靠工作,復(fù)位電路是必不可少的一部分,復(fù)位電路的第一功能是上電復(fù)位。一般微機(jī)電路正常工作需要供電電源為5V±5%,即4.75~5.25V。由于微機(jī)電路是時序數(shù)字電路,它需要穩(wěn)定的時鐘信號,因此在電源上電時,只有當(dāng)VCC 超過4.75V 低于5.25V 以及晶體振蕩器穩(wěn)定工作時,復(fù)位信號才被撤除,微機(jī)電路開始正常工作。系統(tǒng)的復(fù)位采用了上電復(fù)位的形式,上電過程中微控制器復(fù)位引腳保證10ms 以上的高電平就能可靠的將微控制器復(fù)位。如圖3 所示。
圖3 復(fù)位電路
3.3 顯示電路
本次設(shè)計采用4 位LED 共陰極數(shù)碼管顯示屏做為系統(tǒng)的顯示界面,如圖4 所示。常用的LED 顯示器為8 段或7 段(8 段比7 段多了一個小數(shù)點“dp”段)。每一個段對應(yīng)一個發(fā)光二極管。這種顯示器由共陽極和共陰極兩種。如圖4 所示。共陰極LED 顯示器的發(fā)光二極管的陰極連接在一起,通常次共陰極接地。當(dāng)某個發(fā)光二極管的陽極為高電平時,發(fā)光二極管點亮,相應(yīng)的段被現(xiàn)實。為了使LED顯示器顯示不同的符號和數(shù)字,就要把不同段的發(fā)光二極管點亮,這樣就要為LED 顯示器提供代碼,因為這些代碼可使LED 相應(yīng)的段發(fā)光,從而顯示不同字型,因此該代碼稱之為段碼(或稱為字型代碼)。7 段發(fā)光二極管在加上一個小數(shù)點,共計8 段。因此提供給LED 顯示器的段碼正好是1B。
圖4 顯示器連接電路
3.4 按鍵電路
本次設(shè)計是以按鍵的形式來代替人走步所產(chǎn)生的震動,每按鍵一次即表示人走動一步,其電路如圖5 所示。
圖5 按鍵電路
ADXL022 傳感器模塊電路如圖6 所示。
圖6 ADXL202傳感器模塊電路
4 系統(tǒng)軟件
計步開始,內(nèi)部程序準(zhǔn)備就位。人走動一步,傳感器檢測到峰值,經(jīng)四種電路,由顯示器顯示出來,再走一步,由累加器累加1,由此走幾步依次加1,由顯示器顯示。單片機(jī)復(fù)位系統(tǒng)產(chǎn)生外部中斷,顯示器置零。系統(tǒng)流程圖如圖7 所示。
圖7 系統(tǒng)流程圖
5 軟件仿真
系統(tǒng)中將按鍵電路中按鍵K1 與單片機(jī)的P4.4 進(jìn)行連接,專用的按鍵電路產(chǎn)生振蕩電路,將電信號通過電路轉(zhuǎn)換給微控制器,微控制器將表征當(dāng)前步數(shù)的數(shù)字量按照10 進(jìn)制等處理后通過直觀LED 顯示。當(dāng)按鍵按下一次的時候,顯示器顯示1,按幾次則顯示多少。計步器仿真效果圖如圖8 所示。
圖8 仿真效果圖
6 結(jié)束語
本文主要設(shè)計中包含了微控制器、顯示部件、輸入部件和實時時鐘等部分。在整個設(shè)計系統(tǒng)中充分掌握各模塊電路的工作原理,對硬件電路、軟件程序進(jìn)行設(shè)計,最后進(jìn)行仿真。
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原文標(biāo)題:基于單片機(jī)的智能計步器設(shè)計
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