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14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.设计思路
根据题目要求，我将健身计步器设计分为两部分，第一部分是计数部分，将震动由传感器变为的脉冲信号整形后输入计数器通过译码器译码最后经显示器分别显示出卡路里和及跑（走）的步数。然后在卡路里电路部分通过门电路设计一个预置数，当达到预置数时与其连接的发光二极管会有发光提示；计步电路中的千步发出提示音则用一个555定时器组成单稳态触发器和一个555定时器组成的多谐振荡器和百步进位控制蜂鸣器从而在每1000步时发出响声。
第二部分是计时部分，首先由555多谐振荡器发出一个1000Hz的脉冲，经过三个74LS90计数器组成的1000分频器将其变成1Hz的脉冲，这时以秒为单位计时，考虑到应用健身器时一般不以秒算，则再经过两个74LS90计数器组成的60分频器后形成了以分为计时单位。其余部分就是计数器加译码显示相同于计数部分的连接方法。我设定的跑步时间不超过90分钟。
3.设计方框图
震动脉冲 十进制计数器 译码器 十进制计数器
步数显示
六十分频器 555多谐振荡 十四进制计数器 1000步提示音
译码器 能量显示
444步二极管发光
十进制计数器
译码器
时间显示
4.各部分电路设计及参数计算
4.1 译码驱动及显示电路
图4.1.1译码驱动及显示电路
译码器将十进制代码转换成对应输出的信号给显示器，显示数字。
4.2计数电路
图4.2.1 计数电路
图4.1所示电路由四片74LS90组成，可实现最大记步9999步。其他计数单元还有第一部分的卡路里计数和第二部分的分钟计数，连接方法都是相同的。各计数单元都是由十进制计数器74LS90连接而成，其输出为四位8421BCD码形式。
4.3 分频电路
4.3.1 1000分频电路
4.3.2 六十分频电路
由于之前多谐振荡器产生f=1000HZ的脉冲，要使它变为分脉冲，则要经过两次分频，第一次使用由74LS90连接的三级十分频电路，十分频计数器逢十进一，用第一级的进位脉冲作为第二级的时钟脉冲信号，第二级的进位信号作为第三级的时钟脉冲信号。这样从第三级的进位脉冲输出的就是1Hz的时钟计时脉冲，下一级由六十分频器由两片74LS90组成，第一片实现六分频，第二片实现十分频，用第一级的进位脉冲作为第二级的脉冲信号，这样就得到了分脉冲。
4.4多谐振荡电路
R1430 Ω R2500 Ω C110mF
C2100uF
13
U6
LM555CM
GND 1
DIS 7OUT
3
RST 4VCC
8THR 6CON
5
TRI 2VCC 5V
VCC
12
25
4.4.1 多谐振荡器
用555定时器构成的多谐振荡器，产生计时部分的时钟脉冲。如电路图所示，由555时基、定时电阻、定时电容构成多谐振荡器电路，接通电源后，电容C 被充电，当Vc 上升到2\3Vcc 时，使Vo 为低电平，同时放电三极管T 导通，此时电容
C 通过R2和T 放电，Vc 下降 。当Vc 下降到1\3Vcc 时，Vo 翻转为高电平。电容C 放电所需的时间为
t pl =R 2Cln2=0.7R 2C
当电容放点结束时，T 截止，Vcc 将通过R1、R2想电容C 充电，Vc 由1\3Vcc 上升到2\3Vcc 所需的时间为
t pH =(R 1+R 2)ln2=0.7(R 1+R 2)C
当Vc 上升到2\3Vcc 时，电路又翻转为低电平。如此周而复始，于是在电路的输出端就得到一个周期性的矩形波。电路的工作波形如图，其振荡频率为
t=1\( t pl +t pH )=1.43\( R 1+2R 2)C 设定电容为100uF ，计算得到R 1=430欧 R 2=500欧。 4.5 发挥部分
图4.5.1 实现预置数发光电路
在卡路里电路部分设计一个预值444。如图4.5.1电路所示，原理为当预设值达到444卡时，个、十、百位输出依次为0010、0010、0010、0010，将个、十、百位计数器的QA 与QB 位的输出分别用或门将其连接，然后再接一个与非门，只有当其输出均为0时，经过门电路的输出才为1，然后将个、十、百计数器为QC1输出部分用与非门和非门连接，只有当其输出全部为1时，经过门的连接，其输出才为1，最后将二者的输出用与门连接，经发光二极管接地。当达到预设的卡数时二极管发光，发出提示。
R2
1kΩ
R3
1kΩ
R42.4kΩ C110mF
C2
10mF
C31uF
C422mF
C510uF U27
BUZZER
200 Hz
54
53
050
49
48
44
40
U26
LM555CM
GND 1
DIS 7OUT
3
RST 4VCC
8THR 6
CON
5
TRI 2U28
LM555CM
GND 1
DIS 7OUT
3
RST 4VCC
8THR 6CON
5
TRI 252454647
图4.5.2 实现每走1000步发出提示音电路
每走1000步发出一次提示音，而每走（跑）1000步由百位的QD 输出就会将脉冲传入千位的CP ，即是百位向千位进位的时候，这时用与非门控制输出脉冲通过单稳态触发器控制多谐振荡器最后控制蜂鸣器，发出响声。
