课程设计说明书
课程设计名称：数字逻辑
课程设计题目：数字计步器
学院名称：信息工程学院
专业：计算机科学与技术班级： xxx 学号： xxx 姓名： xxx
评分：教师：
20 12 年 x 月 x 日
数字逻辑 课程设计任务书
20 11 －20 12 学年 第 二 学期 第 18 周－ 19 周
注：1、此表一组一表二份，课程设计小组组长一份；任课教师授课时自带
题目
数字计步器
内容及要求
1. 采用4位数字显示步数，传感器采用水银开关，主人走一步的时候，
开关闭合一次。
进度安排：
1、根据任务要求，查阅相关资料，完成设计的前期工作；（两天）
2、根据资料，进行方案设计并对比论证，完成参数计算；（三天）
3、库房领取元器件，联接电路，完成电路调试；（五天）
4、检查完毕后，撰写实验报告。
学生姓名： xxx
指导时间2012-6-11——2012-6-22
指导地点：E 楼504
室
任务下达
2012 年 6 月 11日
任务完成
2012 年 6 月 22日
考核方式 1.评阅 □ 2.答辩 □ 3.实际操作■4.其它□ 指导教师
xxx
系（部）主任
一份备查。
2、课程设计结束后与“课程设计小结”、“学生成绩单”一并交院教务存档。
摘要
本课程设计是设计数字计步器，要求采用4位数字显示步数，传感器采用水银开关，主人走一步的时候，开关闭合一次，同时还应具备清零的功能。实验通过74ls160的四个级联，进行计数，再通过74ls48和bs201a 显示在电子屏上。通过本课程设计，可以让学生掌握面对一个比较大的问题，通过把它划分成几个模块进行分别调试。同时让学生更加熟悉本课程的内容，提高动手能力，为以后的学习工作打下基础。
关键字：计数，清零，水银开关
目录
前言 (4)
第一章设计内容及要求 (5)
第二章系统组成及工作原理 (5)
2.1 系统组成 (5)
2.2 工作原理 (5)
第三章单元电路设计、器件选择 (6)
3.1 74ls160功能介绍 (6)
3.2 74ls160的级联 (8)
3.3 电路显示 (9)
第四章实验调试及测试结果与分析 (10)
第五章收获与体会 (11)
参考文献 (12)
附录 (13)
前言
现在社会人们往往在办公室电脑前工作长时间，对于就餐也往往是在一些快餐店吃，而快餐店买的东西想炸鸡之类的东西，是高卡路里，以此导致肥胖人群越来越多,很多人会选择跑步来消耗多余的卡路里,但是跑步跑了多少步,消耗多少卡路里?这是很难通过简单的靠路程可以计量的,在100米的路程中,有些人步幅较小可能需要500步,有些人可能200就够,当然他们消耗的卡路里不一样。还有就是在一些体育活动中，像竞走，人们往往需要计算运动员的频率，通过测量计算知道运动员在什么样的频率下是最节省体力，最快的到达终点。
数字计步器通过水银开关戴在人体上，人体运动时会有相对的振动，这种振动会引起水银开关的断开与闭合，当水银开关闭合时，产生电流，不断地振动产生类似于cp脉冲的信号，再将产生的cp脉冲连接到74ls160上，74ls160用于计数，将四个74ls160级联起来，达到四位计数功能，再将输出端连接到74ls48和bs201a上，以此达到显示目的。将四位的清零端连接到逻辑开关上，以此控制电路的清零。水银开关的闭合与断开较难控制，在本实验中先用实验箱中的cp脉冲代替水银开关产生的脉冲，在扩充中再进行水银开关产生脉冲。
第一章设计内容及要求
1. 采用4位数字显示步数，传感器采用水银开关，主人走一步的时候，开关闭合一次。
第二章系统组成及工作原理
2.1系统组成
通过四个74ls160级联以此达到数字计数功能，计数按十进制，采用四位制。每个74ls160的输出端连接74ls48实现译码功能，再将输出端连接到bs201a上，以此在bs201a上显示出相应数字。
系统框图：
图2.1
2.2系统原理
当cr端接高电平是，电路实现计数功能，cp端输入一个脉冲时，个位实现实现计数。当个位计数达到9时，cp在输入一个脉冲，这时个位上的计数器产生进位信号，十位加一，个位清零，以此类推。当cr端接低电平时，电路实现清零功能，四位显示显示都为零。
第三章单元电路设计器件选择
3.1 74ls160功能介绍简要说
160 为可预置的十进制同步计数器，其主要电特性的典型值如下：
型号 FMAX PD
CT54LS160/CT74LS160 32MHz 93mW
160 的清除端是异步的。当清除端/MR 为低电平时，不管时钟端
CP 状态如何，即可完成清除功能。
160 的预置是十进制同步计数器（异步清除）
同步的。当置入控制器/PE 为低电平时，在CP 上
升沿作用下，输出端Q0－Q3 与数据输入端P0－P3 一致。对于
54/74160，当CP 由低至高跳变或跳变前，如果计数控制端CEP、CET
为高电平，则/PE 应避免由低至高电平的跳变，而54/74LS160 无此
种限制。
160 的计数是同步的，靠CP 同时加在四个触发器上而实现的。
当CEP、CET 均为高电平时，在CP 上升沿作用下Q0－Q3 同时变化，
从而消除了异步计数器中出现的计数尖峰。对于54/74160，只有当
CP 为高电平时，CEP、CET 才允许由高至低电平的跳变，而54/74LS160 的CEP、CET 跳变与CP 无关。
160 有超前进位功能。当计数溢出时，进位输出端（TC）输出一
个高电平脉冲，其宽度为Q0 的高电平部分。
在不外加门电路的情况下，可级联成N 位同步计数器。
对于54/74LS160，在CP 出现前，即使CEP、CET、/MR 发生变化，
电路的功能也不受影响。
管脚图：
图3.1
表3.1
说明：H－高电平
L－低电平
X－任意
3.2 74ls160的级联
图3.2
1.定义1#芯片为低位，2#芯片为高位。
2.用低位芯片的进位输出端c，作为向高位芯片进行进位的控制信号（不
是用c的边沿去触发高位计数器的cp脉冲端，而是去控制高位计数器的。当s1.s2端，从而控制高位计数器的计数或保持）。当低位计数器计数状态从0到8时，c=0，使高位计数器的s1=s2=0，（注：也就是p,t 端低电平）处于保持状态，高位计数器不能进行计数；当低位计数器计数到9状态（即q3q2q1q0=1001），c=1，由于两集成计数器共用同一个cp脉冲，虽然s1=s2=1，但cp脉冲有效边沿已过，高位计数器并不计数；在低位计数器的一个计数循环中，只有当第十个cp脉冲来到时，高位计数器的s1=s2=1，处于计数状态，允许计数，使高位计数器递加1。也就是说，低位计数器每一个计数循环中，c端只有在最后一个状态发生一个进位控制信号，开启高位计数器进行计数。本次进位完毕后，低位计数器归0，同时c=0，使高位计数器的s1=s2=0，封锁了高位计数器的cp端，即使有cp脉冲，但高位计数器也不在计数。从而使得低位计数器每一个计数循环完成后，允许高位计数器计数1，达到进位的
目的。这种方式级联同步计数器，所有集成技术器共用同一个cp脉冲
触发，是同步计数器，可以克服异步计数器中的过度干扰。
如图，四个74ls160的级联，具有清零功能。
图3.3
清零时只需将每个74ls160上的高电平改成低电平即完成清零功能。也就是clk接低电平
3.3 电路显示
本实验为了能够更好的显示四位十进制数，选用74ls48和bs201a组成的显示系统。连接方式如图所示：
图3.4
第四章实验调试及测试结果与分析
调试是一个非常重要的工作，他要求设计者认真检查自己的电路，确保无误，还要处理好一些小细节。本实验在调试过程中遇见几个比较大的问题。
1.在最初连接时，并没有将四个cp端共接信号源，74ls160本身具有超前
进位功能，在计数到9时，并没有进位到0，而是直接进位到1。在处理这个问题是，本实验将四个160共cp端，这样解决了提前进位的问题。
2.水银开关的处理。在完成好大部分电路后，水银开关的接入是难点，本
实验水银开关接入如图所示：
图4.1
3.在调试时发现千位不进位，于是测了第三级的进位信号发现也没问题
又检查了电路发现没问题，想到可能芯片坏了，测试结果是芯片坏了，换了一个74ls160后，实验达到要求！！！！！！！！
第五章收获与体会
通过本次对电子计数器的设计与制作，了解了设计电路的基本程序，也了解了电子计数器的原理和设计理念。同时在实验中应该认真的思考可能产生的种种问题，并对这些问题加以分析，找出解决问题的方法。使实验成果更加完善。因此，对实验的严谨态度和不断创新的精神是必不可少的。
通过本次实验可以初略的模拟市场化的电子计步器。然而这毕竟是实验室的产物，和市场化的产品在质量和可行性上仍有巨大差距。首先实验室的计步器体型庞大，在实验室只是将市场化的计步器依照其原理放大而已。所以想要面向市场还需更多细节上的改动。比如在体型方面，尽量用少的元器件来实现同样的功能，在原件方面尽量使用更为先进更为可靠的原件，使得计步器在感应，计数等方面更灵敏。还要注意的是应该想法将所有的原件整合到一块，也就是要集成化，这样才能使它更趋于完美。
参考文献
1. 何希才电子电路.北京北京航空航天大学出版社 2003年
2.赵淑范、王宪伟.电子技术实验与课程设计.清华大学出版社.2006年
3.白中英数字逻辑与数字系统（第四版立体化教材）.北京科学出版社 2008年
4.李维数字电路课程设计及实验.大连理工大学出版社.2008年
5.赵珂彭嵩脉冲与数字电路实验指导书.2010年
附录电路总电路图
沈阳工程学院 课程设计 设计题目：电子健身计步器 系别电气工程系班级供电本102 学生姓名吴智昂学号 2010208231 指导教师黄硕职称讲师 起止日期：2012年 12月 10日起——至 2010年 12 月 14 日止
沈阳工程学院 课程设计任务书 课程设计题目：健身计步器 系别电气系班级供电本102 学生姓名吴智昂学号2010208231 指导教师黄硕职称讲师 课程设计进行地点：B 419 任务下达时间：2012年12 月1 日 起止日期：2012年12 月10 日起——至2012年12 月14日止
健身计步器的设计 1.设计任务描述 1.1设计题目：健身计步器 1.2设计要求 1.2.1 设计目的 （1）掌握健身计步器的构成、原理与设计方法； （2）熟悉集成电路的使用方法。 1.2.2 基本要求 （1）健身计步器中的传感器将人每走（跑）一步的振动以脉冲形式发出，将此脉冲整形作为基准计步脉冲； (2) 可以记录走（跑）步数，最大值为9999； (3) 假设每走25步可以消耗1卡的热量，所消耗卡路里的计数译码显示； (4) 记录本次健身时间。（可以分钟为单位） 1.2.3 发挥部分 （1）计步值的预置，当达到预置值时，发出庆祝的声音； （2）每走一千步发出提示音； （3）其他。 2 设计过程及论文的基本要求： 2.1 设计过程的基本要求 （1）基本部分必须完成，发挥部分可任选2 个方向： （2）符合设计要求的报告一份，其中包括逻辑电路图、实际接线图各一份； （3）设计过程的资料、草稿要求保留并随设计报告一起上交；报告的电子档需全班统一存盘上交。 2.2 课程设计论文的基本要求 （1）参照毕业设计论文规范打印，文字中的小图需打印。项目齐全、不许涂改，不少于3000 字。图纸为A3，附录中的大图可以手绘，所有插图不允许复印。 （2）装订顺序：封面、任务书、成绩评审意见表、中文摘要、关键词、目录、正文（设计题目、设计任务、设计思路、设计框图、各部分电路及参数计（重要）、工作过程分析、元器件清单、主要器件介绍）、小结、参考文献、附录（逻辑电路图与实际接线图）。
智能手表目前逐渐已经成为数码界的宠儿，随着移动技术的发展，如今的手表不仅仅用来看时间也可以通过智能手机或家庭网络与互联网相连，显示来电 信息、邮件、新闻、和天气信息等内容，同时内置的传感器可以帮助智能手表实现多种应用功能，如：gps定位、计步器、指南针等。 智能手表又称作为GPS手表，手表内置GPS模块，通过接收卫星位置信号来确定轨迹点来计算单位时间移动的距离，并推算移动的速度，同时，智能手表可以连接WiFi将记录运动的轨迹并通过蓝牙或者USB同步到电脑，这对于爱好跑步的人们来说，无疑是一种很酷的应用。 智能手表上的GPS模块 智能传感器上的GPS模块要求精确的定位性能外，还需要小尺寸，低功耗等优点，传感器专家网选用的GPS模块为u-blox公司的gps芯片UBX-7020-kt，瑞士U-blox公司创建于1997年，是全球领先的为消费电子、行业应用和汽车市场提供嵌入式定位及无线通讯解决方案的无晶圆半导体供应商。公司提供的解决方案可以使人、设备和机器定位，并交换其确切位置信息。u-blox强大的GPS 芯片基于专有的高性能架构，拥有50个并行通道和200多万个高性能相关器，非常适用于消费电子使用。 UBX-7020-kt GPS芯片介绍 UBX-G7020 是u-blox 最新推出的独立式定位芯片。u-blox 7 高性能的multi-GNSS（GPS、GOLNASS、QZSS、SBAS - 硬件支持Galileo 和Compass）定位引擎可提供优异的灵敏度和快速的捕获时间。 由于采用了创新性的单芯架构和先进的软件算法，u-blox 7功耗极低。特别在UBX-G7020 使用GLONASS 定位时拥有业界一流的超低功耗。扩展的电压范围和兼容1.8V 及 3.0V I/O，使其适合广泛的用户应用。先进的RF架构，再加上主动使用连续波检测的干扰抑制功能，保证即使在恶劣的环境中也能最大限度地表现优异的GPS/GNSS 性能。 艾驰商城是国内最专业的MRO工业品网购平台，正品现货、优势价格、迅捷配送，是一站式采购的工业品商城！具有10年工业用品电子商务领域研究，以强大的信息通道建设的优势，以及依托线下贸易交易市场在工业用品行业上游供应链的整合能力，为广大的用户提供了传感器、图尔克传感器、变频器、断路器、继电器、PLC、工控机、仪器仪表、气缸、五金工具、伺服电机、劳保用品等一系列自动化的工控产品。 如需进一步了解相关传感器产品的选型，报价，采购，参数，图片，批发等信息，请关注艾驰商城https://www.doczj.com/doc/8a6108027.html,。
基于单片机的计步器设计及实现 摘要: 计步器是一种颇受欢迎的日常锻炼进度监控器，可以激励人们挑战自己，增强体质，帮助瘦身。早期设计利用加重的机械开关检测步伐，并带有一个简单的计数器。晃动这些装置时，可以听到有一个金属球来回滑动，或者一个摆锤左右摆动敲击挡块。 计步器功能可以根据计算人的运动情况来分析人体的健康状况。而人的运动情况可以通过很多特性来进行分析。与传统的机械式传感器不同，ADXL345是电容式三轴传感器，由它捕获人体运动时加速度信号，更加准确。信号通过低通滤波器滤波，由单片机内置A／D转换器对信号进行采样、A／D转换。软件采用自适应算法实现计步功能，减少误计数，更加精确。单片机STC89C51控制液晶显示计步状态。整机工作电流只有1-1.5mA，实现超低功耗。 关键字：计步器;加速度传感器;ADXL345;低功耗
Design and realization of pedometer-based microcontrollers Abstract：Pedometer is a popular daily exercise progress monitor, can motivate people to challenge themselves, enhance physical fitness, to help lose weight. Early designs used a weighted mechanical switch detects the pace, and with a simple counter. When shaking the device, you can hear a metal ball to slide back and forth, left and right, or a pendulum swinging percussion stopper. Pedometer function can calculate the movement of people to analyze the situation of human health. And the movement of people can be analyzed by many features. With the traditional mechanical sensors differ, ADXL345 three-axis sensor is a capacitive acceleration signal by its human motion capture, and more accurate. Signal through a low pass filter, the microcontroller built-in A / D converter for signal sampling, A / D conversion. Software uses an adaptive algorithm pedometer function, reduce error count is more accurate. STC89C51 SCM control LCD pedometer state. Machine operating current of only 1-1.5mA, ultra-low power consumption. Key Words: pedometer; Acceleration sensor; ADXL345; low power
健康计步器毕业设计
2017届电子信息工程专业本科毕业论文 健康计步器的设计 摘要：改革开放三十年来，随着社会的不断进步，人们的生活水平也不断的提高了，许多人把健身当做每天的一门必修的功课，在诸多的健身方法中，跑步便成了他们最有效，最简单的运动方法。计步器是一种颇受欢迎的日常锻炼进度监控器，可以激励人们挑战自己，增强体质，帮助瘦身，也成了计量跑步时间、步数和里程的最简易、有效的工具。计步器功能可以根据计算人的运动情况来分析人体的健康状况。而人的运动情况可以通过很多特性来进行分析。与传统的机械式传感器不同，MMA7455是微机械式三轴传感器，由它捕获人体运动时加速度信号，更加准确。信号通过低通滤波器滤波，由单片机内置A/D转换器对信号进行采样、A/D转换。软件采用自适应算法实现计步功能，减少误计数，更加精确。单片机STC89C52控制液晶显示计步状态。整机工作电流只有1-1.5mA，实现超低功耗。 关键字：计步器 MMA7455 加速度传感器低功耗 Abstract: Thirty years of reform and opening up, with the constant progress of the society, people’s living standard has been improved, many people consider fitness as every one of the compulsory courses, in many fitness method,
running as their most effective, the most simple method, pedometer is a popular daily exercise progress monitor, can motivate people to challenge themselves, enhance physical fitness, to help lose weight. pedometer also became the running time, measurement step number and calories burned the most simple, effective tool. Pedometer function can calculate the movement of people to analyze the situation of human health. And the movement of people can be analyzed by many features. With the traditional mechanical sensors differ, MMA7455 three-axis sensor is a capacitive acceleration signal by its human motion capture, and more accurate. Signal through a low pass filter, the microcontroller built-in A / D converter for signal sampling, A / D conversion. Software uses an adaptive algorithm pedometer function, reduce error count is more accurate. STC89C52 SCM control LCD pedometer state. Machine
By ali 作者简介：徐文力，男（汉族）,硕士研究生，主要研究领域为智能及高级过程控制。 李明辉，男（汉族），教授，硕士研究生导师，主要研究领域为智能及高级过程控制。 基于MATLAB 和Android 智能手机传感器的计步器的设计 徐文力，李明辉 （陕西科技大学机电工程学院，陕西 西安710021） 摘 要：本文设计的是一种基于MATLAB 和Android 智能手机传感器的计步器，首先分析了人体运动时加速度的变化规律，通过手机传感器获取三维加速度值，然后由sensorudp APP 以UDP 数据包的形式通过无线网络发送给运行着MATLAB 软件的计算机，利用MATLAB 软件强大的科学计算功能对数据包进行解析得到加速度的值，并进行滤波和样条插值等处理，最后得出运动的步数，进而求出运动的距离以及能耗，为健康运动提供了判断依据。 关键词：智能手机；计步器；无线网络；滤波 中图分类号：TN91 文献标识码：B Design of pedometer based on MATLAB and the smartphone sensors Li ，Xu (College of Mechanical and Electrical Engineering ，Shaanxi University of Science & Technology ，xi ’an shaanxi 710021，China) ABSTRACT : This paper designs a pedometer based on MATLAB and the Android smartphones sensor. First analysis the change law of acceleration of the human body when people exercise, obtaining 3D acceleration through mobile phone sensor, and then send to the computer which running MATLAB software in the form of UDP packets through the wireless network by the sensorudp APP, and use the powerful MATLAB software to decode the packets to get the acceleration, and then execute the filter and spline interpolation, and get the number of steps , the distance and energy consumption, which can provide the basis to judge the movement. KEYWORDS : Smartphones; Pedometer; Wireless network; Filter; 0 引言 Android 智能手机自推出以来，其内置传感器逐渐增多，传感器所实现的功能也日益多样化，极大的满足了用户对智能手机功能的需求，从依赖于重力传感器的各种游戏，到依靠距离传感器实现的通话灭屏，再到指南针功能下的电子罗盘等等，小小的一个Android 智能手机以各种传感器为依托实现了许多有趣的功能。因此，手机已经不再是一个简单的通讯工具，而是具有综合功能的便携式的电子设备。在这种情况下，各种传感器在手机上的应用应运而生。本文就是利用Android 智能手机中的G-sensor 传感器，结合MATLAB 软件的强大计算功能，设计了一种计步器，通过对传感器数据进行分析处理得到运动的步数，进一步计算就可以得到运动速度、距离和能耗等数据。在全民健康意识普遍提高的背景下，各种运动器具变得炙手可热，而计步器的应用可有效辅助提高运动效果，达到健康运动的目的。 1 计步器原理 要实现检测步数首先要对人走路的姿态有一定了解。以步伐特征的研究为基础，考虑到
目录 1.引言………………………1 1.1 选题的目的………………………1 1.2 选题的意义………………………2 1.3 国内外研究现状………………………2 2.系统基本原理及系统设计方案………………………3 2.1 多功能计步器的基本内容………………………3 2.2 传感器的选择………………………3 2.3 MCU 微处理器的选择………………………4 2.4 系统的总体设计………………………5 3.系统的硬件设计………………………6 3.1 微处理器电路模块………………………6 3.2 计步器传感器采集模块………………………7 3.3 数字温度传感器模块………………………9 3.4 显示模块………………………10 4.软件设计………………………11 4.1 软件主流程图………………………11 4.2 计步器算法的实现………………………12 5.硬件及软件测试………………………15 5.1 实物图展示………………………15 5.2 功能模块测试………………………16 5.3 软件测试………………………16 6.总结………………………17 参考文献………………………17 基于单片机多功能计步器的设计与实现 摘要：目前，人们可以依据这种计步器来得出人体是否是一种健康的状态，它是通过研究与分析人体 的运动的情况，但是人体的运动状态并不能进行简单的分析，计步器有着很多种的特性。三轴的加速度传 感器 ADXL345 归于电容式的三轴的传感器的一种，若它与以往的机械式的传感器比的话，它得到的人的 身体的运动的时候的加速度的信号会比传统的更加的准。当捕获到加速度的信号后，这些信号需要通过低 通的滤波器来进行滤波，进而进行对信号的 A／D 转换、信号的采样利用单片机的内部的结构中的 A／D
南阳理工学院本科生毕业设计(论文) 学院(系)：软件学院 专业：软件工程 学生：张三 指导教师：张三 完成日期 2016 年 04 月
南阳理工学院本科生毕业设计（论文） 基于Android平台的爱运动计步器的 设计与实现 Design and Implementation of the Loving Sports Pedometer Based on Android Platform 总计：毕业设计(论文) 33页 表格：1个 图片：1个
南阳理工学院本科毕业设计(论文) 基于Android平台的爱运动计步器的 设计与实现 Design and Implementation of the Loving Sports Pedometer Based on Android Platform 学院(系)：软件学院 专业：软件工程 学生姓名：张三 学号： 111 指导教师(职称)：张三讲师 评阅教师：张三 完成日期： 2016年04月30日 南阳理工学院 Nanyang Institute of Technology
基于Android平台的爱运动计步器的 设计与实现 软件工程张三 [摘要]随着人们生活水平和生活质量的提高，人们越来越关注自己的身体健康。而跑步成为人们最受欢迎的运动方式，运动软件可以在人们锻炼身体的时候提供极大的帮助。本文针对运动轨迹和计步，设计一款基于Android平台的运动软件。本系统通过使用百度鹰眼、重力传感器和数据库技术，实现了运动轨迹追踪、计步、查看运动记录等功能。本系统界面友好，操作简单，可以稳定运行。本款运动软件适合空闲时间不足的人群，方便人们随时锻炼身体，并查看自己的运动情况。 [关键词]运动软件；运动轨迹；Android；百度鹰眼
随着社会的发展,人们越来越注重自己的健康,跑步成为一种方便而又有效的锻炼方式。但是如何知道自己跑了多少步,多远的路程?计步器可以帮助人们实时掌握锻炼情况。它的主要功能是检测步数,通过步数和步幅可计算行走的路程。步幅信息可通过行走固定的距离如20m 来计算或是直接输入,高级的计步器还可以计算人体消耗的热量。但这些计算的主要依据是步数的检测。下面介绍一种加速度传感器ADXL202在步数检测中的应用。 计步器原理 要实现检测步数首先要对人走路的姿态有一定了解。行走时,脚、腿、腰部,手臂都在运动,它们的运动都会产生相应的加速度,并且会在某点有一个峰值。从脚的加速度来检测步数是最准确的,但是考虑到携带的方便,我们选择利用腰部的运动来检测步数。如图1所示,行走时腰部有上下的垂直运动,每步开始时会有一个比较大的加速度,利用对加速度的峰值检测可以得到行走的步数。 图2是将计步器佩戴在腰间采集到的垂直加速度曲线图,从图上可以清楚地看出有四个峰值,代表行走了四步,说明利用腰部的垂直加速度来检测步数是可行的。 根据资料显示,人行走的垂直加速度在±1g之间(1g为9.8m/s即重力加速度),考虑到还有重力加速度的影响,可选择测量范围在±2g之间的加速度传感器ADXL202来实现计步器。ADXL202是美国AD公司的一种低功耗、二维加速度传感器,输出如图3所示占空比(T1/T2)与加速度成一定比例的数字信号,因此信号可以直接用单片机的计数器来测量,无需AD转换电路或是其它特殊电路。
硬件设计 计步器的整机原理框图如图4所示,ADXL202采集加速度信息并将数据送到单片机进行处理;单片机控制整个系统的工作并从数据中检测出步数送到LCD进行显示;外部控制按键进行开关机控制以及功能选择等。 本文不对电源转换、LCD显示等电路做详细介绍,重点介绍ADXL202芯片的电路设计。ADXL202可以输出X、Y两路信号,由于我们只测量垂直方向上的加速度,只用一路信号即可,需要注意的是,设计PCB时要摆放好芯片位置,保证使用时此路与水平面垂直。从图5可以看出ADXL202的电路设计并不复杂,在使用时我们要得到有用的信号需要设定它的采样频率和采样带宽。上述两个量是由电路图中的电阻Rset和电容Cx的取值所决定的。 采样频率过低,不能准确反应数据的变化情况;过高则引入很多无用信息,增加了系统运算量,需要根据实际情况选择合适的采样频率。根据资料显示,人行走的频率一般在110步/分钟(1.8Hz),跑步时的频率不会超过5Hz,选择100Hz的采样频率可以比较准确地反应加速度变化。1/T2即为数据的采样频率,计算方法为T2=RSET(Ω)/125MΩ。RSET的范围可从500kΩ~2MΩ,这里我们选择RSET=1.25MΩ,采样频率为100Hz。 滤波带宽定义为需要检测的最高频率, 由滤波电容Cx设定,带宽的设定会影响噪声的大小和分辨率。从附表中可以看出,带宽越小,噪声就越小,而分辨率会越高,减小滤波带宽对减小噪声和提高分辨率都是有利的。但是,图2的数据曲线中越尖的地方含有的高频分量就越多,滤波带宽减小,采集到的数据曲线就变光滑,峰值相应变小,这对我们进行峰值检测是不利的。因此我们折中取滤波带宽50Hz,根据公式F-3dB=1/(2π(32kΩ×C(x,y))计算,Cx选择0.10μF。
智能手环上的传感器 作者: /分类:, /Tag: / 几年前，运动手环还仅仅是一个简单的计步器，但现在它们已经完全不同，可以监测心率甚至是紫外线指数。可以肯定的是，大量传感器的植入让运动监测设备们越来越全面、智能，那么这些传感器都是什么呢？ 加速度计 加速度计是运动监测设备普遍具备的基本传感器，通常被用来记录行进步数。通过测量方向和加速度力量，加速度计能够判断设备处于水平或是垂直位置，来判断设备是否移动，从而达到计步操作。 当然，并不是所有的加速度计都是准确的。基本的款式仅有两轴，相对来说不够准确；而三轴传感器则可更好地检测设备在三维空间中的位置，实现更精准的记录。 全球定位系统（GPS） GPS虽然已经是非常普及的技术，通过使用29颗地球总轨道卫星中的四颗进行定位，便能够获得误差较小的精确位置。不过，由于耗电量偏大，所以尚未在运动手环中普及，只有一些定位专业运动监测的才具备GPS芯片，用于记录用户的地理位置、跑步路线等等。 光学心率监测器
光学心率传感器是目前运动监测设备逐渐流行的配置，使用LED发光照射皮肤、血液吸收光线产生的波动来判断心率水平，实现更精准的运动水平分析。 不过，目前对于光学心率传感器的准确性也存在较大争议，因为每种设备都会添加一些肤色弥补技术，来适应更广泛的人群，所以不同设备的差异也较大。 皮电反应传感器 皮电反应传感器是一种更高级的生物传感器，通常配备在一些可以监测汗水水平的设备上。简单来说，人类的皮肤是一种导电体，当我们开始出汗，皮电反应传感器便可以出汗水率，配合加速度计及先进的软件算法，有利于更准确地监测用户的运动水平。 环境光及紫外线传感器 环境光传感器模拟人类眼镜对光线的敏感度，可以根据周围光线的明暗来判断时间，并有效节省运动监测设备的电力消耗。而紫外线传感器则可监测到光线中的紫外线指数，实现防晒提醒操作。 生物电阻抗传感器 的新款UP3运动手环，配备了更先进的生物电阻抗传感器，可通过生物肌体自身阻抗来实现血液流动监测，并转化为具体的、呼吸率及皮电反应，是一种更先进的综合，准确性也相对更高。 总结
智能手机计步器算法的实现 现在的智能手机嵌入了一些微小的传感器，比如重力传感器、光传感器、声音传感器等。如何有效地利用这些传感器来开发一些应用，是一个值得深入研究的课题。比如开发医疗健康的应用、运动量监视器等。本文采用htc Touch Pro 智能手机的重力传感器来开发一款监视步数的程序，程序的关键在于计步模型的建立。由于程序算法还存在一定的问题，在本文最后的“存在问题”给出。如有问题请不吝指出。 智能手机 所谓的智能手机是指，具有独立的操作系统，用户可以自行安装第三方应用软件，通过此类程序来对手机的功能进行扩充，并可以通过移动通讯网络来实现无线网络接入的手机，它实际上就是一台迷你的个人电脑。智能手机的操作系统主要有：Windows Mobile, iPhone, BlackBerry, Linux等。 步数识别系统 步数识别系统是指运行在移动手机上，能够监视用户走了多少步的应用程序。它一般由以下3个部分构成： ·传感器模块，用来采集传感器数据； ·特征提取模块，处理和分析原始数据，并进行特征提取、建立模型； ·步数识别模块，把所提取的特征用来识别步数。 硬件设备 重力传感器（G-Sensor）又称为加速度传感器，用来感知加速度的变化，它使用三维方向的加速度分量来表示。G-Sensor被用在很多智能设备当中，比如IBM的高端笔记本电脑内置了G-Sensor，在发生剧烈的拉动时（如跌落），立即启动硬盘保护，避免硬盘损害。再如Apple的iPhone使用G-Sensor来感知手机屏幕的方向，当在观看视频时手机横放，屏幕自动跟着旋转，这使得用户体验大大增加。本文采用htc Touch Pro手机上的G-Sensor，同样也适用于htc其它型号的G-Sensor。 方案实现 日常生活当中，人们使用手机一般是拿在手上，放在裤兜里，女士也经常把它放在包里。因为手机外界环境总是很复杂的，裤兜有松有紧，放在松裤兜的手机比放在紧的更容易抖动，产生的噪音也更多。为了使该算法尽可能的适用于不同的应用环境，需要对大部分的使用环境进行测试。首先，由4个人（8个或更多也可以）各自对不同手机使用环境进行数据收集，因为人们在同样的场合使用手机的习惯是不一样的。其次，对采集来的这些数据分别进行特征提取。最后，使用提取的特征模型进行识别检验。 数据采集：htc Touch Pro G-Sensor提供的数据如表1所示。 加速度大小，值为，类型为
信息工程学院 传感器与测控技术实训报告 设计课题：电子计步器的设计 专业班级： 学生姓名： 学生学号： 指导教师：
1.设计任务描述 1.1设计题目：电子计步器 （1）系统需求 （2）项目说明 （3）项目综述 1.2前期准备 （1）知识储备 （2）软件使用 （3）关键元件的展示 （4）原件清单 1.2.1设计目的 （1）掌握电子计步器的构成、原理与设计方法； （2）设计思路 1.2.2基本要求，任务实施 （1）实现计步功能 (2) 计时功能 (3) 暂停显示时间 (4) 重置功能 1.2.3发挥部分 （1）定时功能，定时5秒后闪烁。 （2）二极管原来灯是灭的，5秒后就灭了。 1.2.4 总结
（1）系统需求 计步器是一种颇受欢迎的日常锻炼进度的监控器，可以激励人们挑战自己，增加体质，帮助瘦身。在电子记步器项目学习中，电子计步器随身携带，当人们行走是，利用震动传感器讲姓周的信号转换成开关量信号传送给单片，单片机累积后显示在数码管上。为了携带方便，因此读者课考虑选择3.3V供电的低功耗单片机STC12L5A60S2,其内部资源及使用方法和STC12L5A60S2一样的，只是工作电压不一样。本项目主要介绍了数码管的显示设计、振动传感器及C51指针的内容。 （2）项目说明 根据以上需求，电子计步器系统功能被划分为以下模块，如图2.1所示： （3）项目综述 1.2前期准备 （1）常用的元件封装：（参考protel学习\protel元件封装）
(2)软件使用 2、原理图库 在原理图的绘制中，要加入一下5个库文件：Miscellaneous Devices.ddb Protel DOS Schematic Libraries.ddb Sim.ddb Intel Databooks.ddb TI Databooks.ddb
基于Android的人体运动计步器系统的设计与实现[权威资 料] 基于Android的人体运动计步器系统的设计与实现 摘要:随着Android智能手机的进一步普 及，针对Android智能手机内嵌的加速度传感器进行研究， 利用人体行走过程中加速度传感器采集数据信息的变化规 律，实现对行人脚步探测与计步系统。该系统内容包括两部 分:行人运动数据采集与预处理模块设计和行人脚步识别探 测模块设计，能够有效的实现运动数据采集、预处理、步态 探测和计步的功能。 关键词:Android;加速度传感器;步态探测 TP393 A 1009-3044(2016)15-0094-04 Abstract: With the further popularization of Android smartphones，aimed at the acceleration sensor embedded in the Android smartphone conduct a study ， based on the changing law of the data information collected by the acceleration sensor during the walking process of human body to realize the pedestrian detection and measurement system. The system consist of two parts: data acquisition and pretreatment module design and pedestrian detection module design， it can effectively achieve the movement of data acquisition， pre-processing， gait detection and step counter function. Key words: Android; acceleration sensor;
教学单位湖北工程学院 学生学号013321232403 本科毕业论文（设计） 题目基于单片机的计步器设计和实现 学生姓名郭腾 专业名称电子信息工程 指导教师肖永军 2014年12月10日
基于单片机的计步器设计及实现 摘要: 计步器是一种颇受欢迎的日常锻炼进度监控器，可以激励人们挑战自己，增强体质，帮助瘦身。早期设计利用加重的机械开关检测步伐，并带有一个简单的计数器。晃动这些装置时，可以听到有一个金属球来回滑动，或者一个摆锤左右摆动敲击挡块。 计步器功能可以根据计算人的运动情况来分析人体的健康状况。而人的运动情况可以通过很多特性来进行分析。与传统的机械式传感器不同，ADXL345是电容式三轴传感器，由它捕获人体运动时加速度信号，更加准确。信号通过低通滤波器滤波，由单片机内置A／D转换器对信号进行采样、A／D转换。软件采用自适应算法实现计步功能，减少误计数，更加精确。单片机STC89C52控制液晶显示计步状态。整机工作电流只有1-1.5mA，实现超低功耗。 关键字：计步器;加速度传感器;ADXL345;低功耗
Design and realization of pedometer-based microcontrollers Abstract：Pedometer is a popular daily exercise progress monitor, can motivate people to challenge themselves, enhance physical fitness, to help lose weight. Early designs used a weighted mechanical switch detects the pace, and with a simple counter. When shaking the device, you can hear a metal ball to slide back and forth, left and right, or a pendulum swinging percussion stopper. Pedometer function can calculate the movement of people to analyze the situation of human health. And the movement of people can be analyzed by many features. With the traditional mechanical sensors differ, ADXL345 three-axis sensor is a capacitive acceleration signal by its human motion capture, and more accurate. Signal through a low pass filter, the microcontroller built-in A / D converter for signal sampling, A / D conversion. Software uses an adaptive algorithm pedometer function, reduce error count is more accurate. STC89C52 SCM control LCD pedometer state. Machine operating current of only 1-1.5mA, ultra-low power consumption. Key Words: pedometer; Acceleration sensor; ADXL345; low power consumption
智能计步传感芯片DS3553 使用指南 一．基本应用电路 ◆如果I2C通讯速率低于50KHZ，则可以不接R1，R2上拉电阻，可以降低功耗。 ◆INT2为抬手感应实时脉冲输出，根据具体应用接到主控芯片的GPIO。 ◆INT1为实时计步脉冲输出，根据具体应用接到主控芯片的GPIO。 ◆对于只使用脉冲信号的应用（不使用I2C接口），CSB需接到VDD保持为高。
二．I2C接口通讯协议 ◆硬件接口：SDA,SCL,CSB ◆如果使用GPIO软件模拟的I2C，则主控的SDA,SCL IO需设置为open drain模式,或者在通讯完成I2C STOP 后，CSB拉高前，SDA,SCL的IO设置为输入模式。 ◆每次进行通讯时主控需先把CSB置低,延时5ms开始I2C通讯，通讯完成后把CSB置为高。 ◆如果需要连续访问计步芯片，则CSB恢复为高的时间至少大于10ms以上，方可拉低CSB继续通讯。 ◆通讯时序如下： ◆I2C地址：0x27,地址+写为0x4E，地址+读为0x4F ◆I2C通讯会中断内部算法计算，影响计步的准确性，在非实时显示步数的情况下，尽量减少通讯次数。 ◆DS3553的I2C总线只能单独使用，不能与其他芯片共用。 ◆上电复位时，DS3553内部需要20ms的初始化时间。 ◆可参考本公司的应用例程。 三．读取计步数据及寄存器说明
◆CHIP_ID:Chip ID ◆计步数据寄存器：3字节，STEP_CNT_H（MSB),STEP_CNT_M,STEP_CNT_L(LSB) ◆芯片设置寄存器：USER_SET,进行修改操作时，先读取USER_SET，对相应位修改后再写入DS3553 ◆计步算法说明： DS3553集成了3种计步应用算法，分别如下： 手环计步算法：应用于手环，手表；即产品佩戴于手腕的产品。 计步鞋算法：应用安装于鞋中的计步产品。 计步器算法：应用于佩戴在腰部，口袋，裤袋，挂件，耳机，智能服饰等产品。 DS3553上电默认为手环算法，可通过USER_SET寄存器的bit1,bit0来选择计步算法。四．USER_SET寄存器说明
利用3轴数字加速度计实现功能全面的计步器设计电子技 术 欢迎到访我的豆丁主页:(文档精灵) 本文格式为WORD，能编辑和复制，感谢您的阅读。 利用3轴数字加速度计实现功能全面的计步器设计 数字加速器计步器 计步器是一种颇受欢迎的日常锻炼进度监控器，可以激励人们挑战自己，增强体质，帮助瘦身。早期设计利用加重的机械开关检测步伐，并带有一个简单的计数器。晃动这些装置时，可以听到有一个金属球来回滑动，或者一个摆锤左右摆动敲击挡块。 如今，先进的计步器利用MEMS(微机电系统)惯性传感器和复杂的软件来精确检测真实的步伐。MEMS惯性传感器可以更准确地检测步伐，误检率更低。MEMS惯性传感器具有低成本、小尺寸和低功耗的特点，因此越来越多的便携式消费电子设备开始集成计步器功能，如音乐播放器和手机等。ADI公司的3轴加速度计 ADXL335， ADXL345和ADXL346小巧纤薄，功耗极低，非常适合这种应用。 本文以对步伐特征的研究为基础，描述一个采用3轴加速度计ADXL345的全功能计步器参考设计，它能辨别并计数步伐，测量距离、速度甚至所消耗的卡路里。 ADXL345专有的(正在申请专利)片内32级先进先出(FIFO)缓冲器可以存储数据，并执行计步器应用的相关操作，从而最大程度地减少主处理器干预，为便携式设备节省宝贵的系统功率。其13位分辨率(4 mg/LSB)甚至允许计步器以合理的精度测量超低速步行(每步加速度变化约55 mg)。
在可用于分析跑步或步行的特征当中，我们选择加速度作为相关参数。个体(及其相关轴)的运动包括三个分量，分别是前向(滚动)、竖向(偏航)和侧向(俯仰)，如图1所示。ADXL345检测其三个轴 x、y和z上的加速度。计步器处于未知方向，因此测量精度不应严重依赖于运动轴与加速度计测量轴之间的关系。 图1. 各轴的定义 欢迎到访我的豆丁主页:(文档精灵) 本文格式为WORD，能编辑和复制，感谢您的阅读。 让我们考虑步行的特性。图2描绘了一个步伐，我们将其定义为单位步行周期，图中显示了步行周期各阶段与竖向和前向加速度变化之间的关系。 图2. 步行阶段与加速度模式 图3显示了与一名跑步者的竖向、前向和侧向加速度相对应的x、y和z轴测量结果的典型图样。无论如何穿戴计步器，总有至少一个轴具有相对较大的周期性
专业工程综合实训设计报告
目录 第一章绪论............................................................... 课题的背景及意义...................................................... 系统框架.............................................................. 第二章系统分析........................................................... 系统可行性分析....................................................... 功能可行性分析................................................... 运行环境可行性分析............................................... 开发环境简介......................................................... Java Development kit（JDK）介绍.................................. Android SDK 介绍................................................. Eclipse开发工具介绍............................................. Android Development Tools（ADT）介绍............................. 第三章 Android开发常用到的技术及环境搭建................................. Android开发常用到的技术............................................. Activity......................................................... Service.......................................................... Content Provider 内容提供者...................................... Intent 信使...................................................... 环境搭建.............................................................. 安装JDK.......................................................... 安装Eclipse......................................................