基于單片機(jī)的智能計(jì)步器設(shè)計(jì)

　　1 引言

　　當(dāng)今社會(huì)，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(lái)越多，也就導(dǎo)致了越來(lái)越多的疾病產(chǎn)生，因此，人們?cè)絹?lái)越關(guān)注健康問(wèn)題，而鍛煉身體是讓自己健康的最有效的方法。因此計(jì)步器應(yīng)運(yùn)而生，就成了時(shí)下流行的趨勢(shì)。步行時(shí)，通過(guò)伸縮肌肉，血液在流動(dòng)時(shí)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(jiān)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(jì)步器有著精確，可靠，穩(wěn)定，方便等優(yōu)點(diǎn)，已被大多數(shù)人所接受。通過(guò)計(jì)步器人們可以知道自己跑了多少步，實(shí)時(shí)掌握自己的鍛煉情況。

　　2 總體設(shè)計(jì)方案

　　計(jì)步器由振蕩電路、復(fù)位電路、顯示電路以及按鍵電路幾個(gè)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(jì)

　　3.1 振蕩電路

　　AT89C51 單片機(jī)內(nèi)設(shè)有一個(gè)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(huì)不能工作。假如振蕩器運(yùn)行不規(guī)律，系統(tǒng)執(zhí)行程序的時(shí)候就會(huì)出現(xiàn)時(shí)間上的誤差，這在通信中會(huì)體現(xiàn)的很明顯，電路將無(wú)法通信。

　　它是由一個(gè)晶振和兩個(gè)瓷片電容組成的。時(shí)鐘電路中的兩個(gè)電容用作補(bǔ)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(shí)序數(shù)字電路，它需要穩(wěn)定的時(shí)鐘信號(hào)，因此在電源上電時(shí)，只有當(dāng)VCC 超過(guò)4.75V 低于5.25V 以及晶體振蕩器穩(wěn)定工作時(shí)，復(fù)位信號(hào)才被撤除，微機(jī)電路開(kāi)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(guò)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(jì)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(gè)小數(shù)點(diǎn)“dp”段)。每一個(gè)段對(duì)應(yīng)一個(gè)發(fā)光二極管。這種顯示器由共陽(yáng)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(gè)發(fā)光二極管的陽(yáng)極為高電平時(shí)，發(fā)光二極管點(diǎn)亮，相應(yīng)的段被現(xiàn)實(shí)。為了使LED顯示器顯示不同的符號(hào)和數(shù)字，就要把不同段的發(fā)光二極管點(diǎn)亮，這樣就要為L(zhǎng)ED 顯示器提供代碼，因?yàn)檫@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(chēng)之為段碼(或稱(chēng)為字型代碼)。7 段發(fā)光二極管在加上一個(gè)小數(shù)點(diǎn)，共計(jì)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(jì)是以按鍵的形式來(lái)代替人走步所產(chǎn)生的震動(dòng)，每按鍵一次即表示人走動(dòng)一步，其電路如圖5 所示。

　　圖5 按鍵電路[!--empirenews.page--]

　　3.5 ADXL202 傳感器電路

　　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(jì)步開(kāi)始，內(nèi)部程序準(zhǔn)備就位。人走動(dòng)一步，傳感器檢測(cè)到峰值，經(jīng)四種電路，由顯示器顯示出來(lái)，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(zhuān)用的按鍵電路產(chǎn)生振蕩電路，將電信號(hào)通過(guò)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(guò)直觀LED 顯示。當(dāng)按鍵按下一次的時(shí)候，顯示器顯示1,按幾次則顯示多少。計(jì)步器仿真效果圖如圖8 所示。

　　圖8 仿真效果圖

　　6 結(jié)束語(yǔ)

　　本文主要設(shè)計(jì)中包含了微控制器、顯示部件、輸入部件和實(shí)時(shí)時(shí)鐘等部分。在整個(gè)設(shè)計(jì)系統(tǒng)中充分掌握各模塊電路的工作原理，對(duì)硬件電路、軟件程序進(jìn)行設(shè)計(jì)，最后進(jìn)行仿真。