基于3轴加速度计ADXL345的全功能计步器设计

基于单片机的计步器设计随着人们生活水平的提高和科技的不断进步，智能硬件设备已经成为我们日常生活的一部分。

其中，计步器作为一种监测身体运动的工具，越来越受到人们的喜爱。

而基于单片机计步器的设计，不仅具有较高的精度和稳定性，还能够有效地降低成本。

本文将详细介绍基于单片机计步器的设计思路和实现方法。

计步器作为一种运动监测工具，可以帮助人们有效地监测自己的运动量，进而控制饮食和调整运动计划。

传统的计步器多为机械式或电子式，但其成本较高、体积较大，不利于随身携带。

因此，设计一种低成本、便携式的计步器成为了一项重要需求。

基于单片机的计步器应运而生，成为了满足这一需求的有效解决方案。

基于单片机计步器的核心部件为单片机、加速度传感器和显示屏。

其中，单片机作为控制中心，负责处理加速度传感器采集的数据并控制显示屏的显示；加速度传感器用于监测步行时的加速度变化；显示屏则用于显示步数、距离、时间等数据。

电路连接方面，单片机与加速度传感器、显示屏等部件通过线路连接。

其中，加速度传感器通过AD转换将模拟信号转化为数字信号，再传输给单片机；单片机将处理后的数据传输给显示屏进行显示。

软件设计方面，我们采用C语言编写程序。

程序主要包括数据采集、数据处理和数据显示三部分。

数据采集部分负责读取加速度传感器的数据；数据处理部分将这些数据进行分析和处理，计算出步数、距离、时间等参数；而数据显示部分则负责将处理后的数据显示在显示屏上。

在实现单片机计步器的过程中，首先需要进行实验验证，以确定设计的可行性和稳定性。

实验中，我们需要采集不同步行速度和距离下的加速度数据，并对这些数据进行处理和分析，以得出准确的步数、距离和时间等参数。

实验验证不仅能够帮助我们检验设计的正确性，还能够为后续的实际应用提供参考。

数据采集和处理是单片机计步器的核心环节之一。

在实际应用中，我们需要通过加速度传感器采集步行时的加速度变化数据。

这些数据经过AD转换后，传输给单片机进行处理。

ADXL345概述ADXL345是一款小而薄的超低功耗3轴加速度计，分辨率高(13位)，测量范围达±16g。

数字输出数据为16位二进制补码格式，可通过SPI(3线或4线)或I2C数字接口访问。

ADXL345非常适合移动设备应用。

它可以在倾斜检测应用中测量静态重力加速度，还可以测量运动或冲击导致的动态加速度。

其高分辨率(3.9mg/LSB)，能够测量不到1.0°的倾斜角度变化。

该器件提供多种特殊检测功能。

活动和非活动检测功能通过比较任意轴上的加速度与用户设置的阈值来检测有无运动发生。

敲击检测功能可以检测任意方向的单振和双振动作。

自由落体检测功能可以检测器件是否正在掉落。

这些功能可以独立映射到两个中断输出引脚中的一个。

正在申请专利的集成式存储器管理系统采用一个32级先进先出(FIFO)缓冲器，可用于存储数据，从而将主机处理器负荷降至最低，并降低整体系统功耗。

低功耗模式支持基于运动的智能电源管理，从而以极低的功耗进行阈值感测和运动加速度测量。

ADXL345采用3 mm × 5 mm × 1 mm，14引脚小型超薄塑料封装。

ADXL345特性超低功耗：VS= 2.5 V时（典型值），测量模式下低至23uA，待机模式下为0.1μA 功耗随带宽自动按比例变化用户可选的分辨率10位固定分辨率全分辨率，分辨率随g范围提高而提高，±16g时高达13位(在所有g范围内保持4 mg/LSB的比例系数)正在申请专利的嵌入式存储器管理系统采用FIFO技术，可将主机处理器负荷降至最低。

单振/双振检测，活动/非活动监控，自由落体检测电源电压范围：2.0 V至3.6 VI / O电压范围：1.7 V至VSSPI（3线和4线）和I2C数字接口灵活的中断模式，可映射到任一中断引脚通过串行命令可选测量范围通过串行命令可选带宽宽温度范围（-40°C至+85℃）抗冲击能力：10,000 g无铅/符合RoHS标准小而薄：3 mm× 5 mm× 1 mm，LGA封装。

Skill Level: Beginner ADXL345 Quickstart Guideby zagGrad | January 10, 2011 | Description:The ADXL345 is a small, thin, low power, 3-axis accelerometer with high resolution (13-bit) measurement at up to ±16 g. Digital output data is formatted as 16-bit twos complement and is accessible through either a SPI (3- or 4-wire) or I2C digital interface. The ADXL345 is well suited to measure the static acceleration of gravity in tilt-sensing applications, as well as dynamic acceleration resulting from motion or shock. Its high resolution (4 mg/LSB) enables measurement of inclination changes less than 1.0°. Several special sensing functions are provided. Activity and inactivity sensing detect the presence or lack of motion and if the acceleration on any axis exceeds a user-set level. Tap sensing detects single and double taps. Free-fall sensing detects if the device is falling. These functions can be mapped to one of two interrupt output pins. An integrated, patent pending 32-level first in, first out (FIFO) buffer can be used to store data to minimize host processor intervention. Low power modes enable intelligent motion-based power management with threshold sensing and active acceleration measurement at extremely low power dissipation.Features:•2.0-3.6VDC Supply Voltage •UltraLowPower:40uAinmeasurementmode,*******************•Tap/Double Tap Detection •Free-Fall Detection • SPI and I2C interfacesDownloads:•ADXL345 Basic Arduino Code•ADXL345 Advanced Arduino Code•ADXL345 Advanced Processing CodeHooking it Up:This section of the guide illustrates how to connect an Arduino to the ADXL345 breakout board. The following is a table describing which pins on the Arduino should be connected to the pins on the accelerometer:Arduino Pin ADXL345 Pin10CS11SDA12SDO13SCL3V3VCCGnd GNDHere is a diagram in case you like pictures!Beginner Sample Code:Let's look at a sketch to get the ADXL345 up and running with an Arduino. You can download the sketch in its entirety here. Below we'll examine what the different sections of this code does.This is the initialization section of the sketch. It's pretty basic really. Here's what's happening.1.The SPI.h library is added to the sketch. SPI is a communication protocol usedby Arduino to communicate to the ADLX345.2. A variable named CS is created to store the pin number of the Chip Selectsignal.3.Variables are created for several of the ADXL345 registers. These variablesstore the address of the indicated registers and are used to set and retrievevalues from the accelerometer. The datasheet shows all of the registersavailable on the ADXL345 and their addresses.4.Variables are created that will hold information that has been retrieved from theaccelerometer.The main section of the sketch is split into two parts: the setup and the loop. The setup section is used to configure different aspects of the Arduino to communicate with the ADXL345. At the end of the setup section two functions are used to put the accelerometer into the mode we want to use (+/-4g detection, and enable measurement mode). The functions will be discussed in the next section of the sketch.The loop does most of the work in the sketch. Here's what's going on in the loop:1.Arduino reads 6 register values from the ADXL345 using the readRegisterfunction. This command reads the x, y and z acceleration values from theaccelerometer and stores them in the buffer named "values" that was created in the initialization section of the sketch.2.When values are read from the accelerometer they are returned in bytes. Abyte is only 8 bits, but the accelerometer reports acceleration with up to 10 bits!In order to see the correct acceleration value we have to concatenate two bytes together. The x, y and z acceleration values are determined by concatenating the bytes from the values buffer.3.The acceleration values are printed to the serial terminal4.The sketch waits for 10ms before executing the loop again. This will allow theloop to run at roughly 100 hz.The readRegister command is used to read values from the ADXL345. When using the readRegister function three variables must be given to the function: the registerAddress where reading should start from, the number of registers that should be read in sequence, and the buffer where the values should be stored. When reading a register from the ADXL345 the address must be modified so that the 8th bit is set high. If more than 1 register is to be read the 7th bit must also be set high. The function accomplishes this task in the first two lines. After that the function is very similar to the writeRegister function. The CS pin is set low to start an SPI sequence, then the address is transferred. After that a loop is used to read the specified number of registers from the accelerometer and the values are stored in the specified buffer. Finally the CS pin is set high to end the SPI sequence and the function is complete.Once you've hooked the ADXL345 up to an Arduino as specified in the Hook Up section of the guide, download the sketch. After opening the sketch in the Arduino IDE just load it to your board and open the terminal from Arduino. You'll see the X,Y and Z acceleration values start scrolling in the terminal window.Advanced Sample Code:Once you understand how to read and write from registers to the ADXL345 there are some really cool functions that you might want to experiment with. In this section we'll look at a sketch that can detect single and double taps, and will convert the x,y and z acceleration values to Gs (a unit of measurement corresponding to 1g). This project will use both an Arduino sketch to interface with the ADXL345 and a Processing sketch so that we can interpret the data. You can download the Arduino sketch hereand the Processing sketch here.In order for the sketch to work properly you'll need to add a wire from the INT1 pin on the ADXL345 to pin D2 on the Arduino.Let's look at some of the special parts of this sketch.//Create an interrupt that will trigger when a tap is detected.attachInterrupt(0, tap, RISING);//Put the ADXL345 into +/­4G range by writing the value 0x01to the DATA_FORMAT register.writeRegister(DATA_FORMAT, 0x01);//Send the Tap and Double Tap Interrupts to INT1 pinwriteRegister(INT_MAP, 0x9F);//Look for taps on the Z axis only.writeRegister(TAP_AXES, 0x01);//Set the Tap Threshold to 3gwriteRegister(THRESH_TAP, 0x38);//Set the Tap Duration that must be reachedit R i t (DURATION 010)This code has been added to the setup() section of the sketch. It's a bit different from the setup() section of the ADXL345_Basic example because we're setting the ADXL345 up to detect a single and double tap event. When the accelerometerdetects a tap or a double tap we want the INT1 pin to go high, then when the event is handled the INT1 pin will go back low.When the INT1 pin goes high on the ADXL345 we want to the Arduino to generate an interrupt. In order to do this we use the attachInterrupt() function; we tell the function that we want an interrupt to occur on the Arduino Interrupt 0 (pin D2) when the pin goes from low to high, and we want the Arduino to execute the tap function when this occurs. We'll look at the tap() function later on.After the interrupt is created we need to configure the ADXL345 to recognize single and double tap events. In order to make this configuration we must change the values in the following registers: INT_MAP, TAP_AXES, THRESH_TAP, DURATION, LATENT and WINDOW. You can read the 'TAP DETECTION' section of thedatasheet to see why these values were assigned to their registers. Basically, though, the ADXL345 has been configured so that if a single or double tap is detected the INT1 pin will go from low to high; once the interrupt is handled the INT1 pin will go back low.In the final project we'll want two types of outputs. If a single tap is detected the Arduino will output the raw accelerometer values for x,y and z; just like in theADXL345_Basic example. However if the ADXL345 detects a double tap we want the Arduino to output the actual G values of the x,y and z axis. In order to find the G values from the raw accelerometer data we must scale the original values. To find the scale we need to know two things: the number of bits used to represent the original values and the range of acceleration values that can be represented. The ADXL345 is set up to measure the values with 10 bits. We've set the range to +/- 4 g, or an 8g range. The scale is found by dividing the total range by the number that can be represented in 10 bits.Once we know the scale all we have to do is multiply the raw accelerometer data by the scale to find the number of gs. The variables xg, yg and zg are float variables so that they can hold decimal numbers.When the tap() interrupt function runs (we'll cover this next) it assigns a value to the tagType variable. The variable is assigned '1' if a single tap was detected and '2' if a double tap was detected. If a single tap was detected the Arduino will write the word "SINGLE" to the terminal followed by the x,y and z accelerometer values. If a double tap was detected Arduino will write the word "DOUBLE" to the terminal followed by the g values for the x,y and z axis. After printing the values to the terminal we disable the interrupt for a little while; this prevents the Arduino from detecting any 'echoed' interrupts that may occur while the ADXL345 is still vibrating from the tap event.void tap(void){//Clear the interrupts on the ADXL345readRegister(INT_SOURCE, 1, values);if(values[0] & (1<<5))tapType=2;else tapType=1;;}Because of the way the attachInterrupt() function was called the tap() function will beused whenever Arduino sees an interrupt occur on pin D2. This function is fairlystraightforward: Arduino reads the INT_SOURCE register on the ADXL345 and storesthe value in the 'values' buffer. The INT_SOURCE register tells us if the interruptcame from a single tap or a double tap event. Depending on which kind of tap set ofthe interrupt we assign the tapType variable with a 1 or a 2.Download the Arduino sketch and the Processing sketch. After you've connected theADXL345 to the Arduino as specified in the Hooking It Up section, and added a wirefrom the INT1 pin on the ADXL345 to pin D2 on the Arduino, open Arduino anddownload the sketch to your board. Then open processing and run theADXL345_Advanced processing sketch. You may have to change the serial port inthe sketch to reflect which port your Arduino is plugged into. If everything has beendone correctly the Processing window will output the words "Single Tap" to the screenalong with the raw accelerometer values when you tap the ADXL345; likewise"Double Tap" and the G values will be displayed when you double tap the ADXL345.https:///tutorials/2402/12/2015。

ADXL345数据手册基本描述：ADXL345是一款小而薄的低功耗3轴加速度计，分辨率高（13位），测量范围达±16g。

数字输出数据为16位二进制补码格式，可通过SPI（3线或4线）或I2C数字接口访问。

ADXL345非常适合移动设备应用。

它可以在倾斜检测应用中测量静态重力加速度，还可以测量运动或冲击导致的动态加速度。

其高分辨率(4 mg/LSB)，能够测量不到1.0°的倾斜角度变化。

该器件提供多种特殊检测功能。

活动和非活动检测功能检测有无运动发生，以及任意轴上的加速度是否超过用户设置的限值。

敲击检测功能可以检测单击和双击动作。

自由落体检测功能可以检测器件是否正在掉落。

这些功能可以映射到两个中断输出引脚中的一个。

正在申请专利的32级先进先出(FIFO)缓冲器可用于存储数据，最大程度地减少主机处理器的干预。

低功耗模式支持基于运动的智能电源管理，从而以极低的功耗进行阈值感测和运动加速度测量。

ADXL345采用3 mm × 5 mm × 1 mm、14引脚小型超薄塑料封装。

功能特性：超低功耗：VS = 2.5 V时（典型值），测量模式下低至40 μA，待机模式下为0.1 μA功耗随带宽自动按比例变化用户可选的分辨率10位固定分辨率全分辨率，分辨率随g范围提高而提高，±16 g时达到最高分辨率13位（在所有g范围内保持4 mg/LSB的比例系数）正在申请专利的嵌入式FIFO技术可最大程度地减少主机处理器的负荷单击/双击检测活动/非活动监控应用程序：手机医疗仪器游戏,指的设备工业仪表个人导航设备硬盘驱动器(硬盘)保护芯扬国际（香港）有限公司。

Rev.0“Circuits from the Lab” from Analog Devices have been designed and built by Analog Devices engineers. Standard engineering practices have been employed in the design and construction of each circuit, and their function and performance have been tested and verified in a lab environment at room temperature. However, you are solely responsible for testing the circuit and determining its suitability and applicability for your use and application. Accordingly, in no event shall Analog Devices be liable for direct, indirect, special, incidental, consequential or One Technology Way, P.O. Box 9106, Norwood, MA 02062-9106, U.S.A. Tel: 781.329.4700 电路笔记CN-0133连接/参考器件 利用ADI 公司产品进行电路设计3轴、±2 g /±4 g /±8 g /±16 g 数字加速度计ADXL345放心运用这些配套产品迅速完成设计。

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adxl345技术参数ADXL345技术参数ADXL345是一种小型、低功耗的加速度传感器，广泛应用于移动设备、工业自动化和运动控制等领域。

本文将介绍ADXL345的技术参数，包括传感器的工作范围、分辨率、灵敏度、数据输出等方面。

1. 工作范围ADXL345的工作范围指的是传感器能够测量的加速度范围。

该传感器的工作范围为±2g、±4g、±8g和±16g。

其中，g代表重力加速度，约为9.8m/s²。

用户可以根据具体应用需求选择合适的工作范围。

2. 分辨率ADXL345的分辨率指的是传感器可以测量的最小加速度变化值。

该传感器的分辨率为4mg/LSB，即每个最低有效位（LSB）代表4mg的加速度变化。

分辨率越高，传感器能够捕捉到更小的加速度变化。

3. 灵敏度ADXL345的灵敏度指的是传感器对加速度变化的敏感程度。

传感器的灵敏度与工作范围和分辨率相关。

在±2g工作范围下，灵敏度为1LSB=3.9mg；在±4g工作范围下，灵敏度为1LSB=7.8mg；在±8g工作范围下，灵敏度为1LSB=15.6mg；在±16g工作范围下，灵敏度为1LSB=31.2mg。

用户可以根据具体应用需求选择合适的工作范围和灵敏度。

4. 数据输出ADXL345通过数字接口（如I2C或SPI）输出加速度数据。

传感器可以以全分辨率模式输出数据，也可以以10位或8位分辨率模式输出数据。

在全分辨率模式下，传感器的输出数据为13位，可以表示±16g工作范围内的加速度变化。

用户可以根据处理器的要求选择合适的输出分辨率。

5. 数据格式ADXL345以16位二进制补码表示加速度数据。

对于3轴加速度数据，每个轴的数据占据16位，其中高8位和低8位分别表示数据的整数部分和小数部分。

用户可以通过简单的移位和组合操作将这些数据转换为实际的加速度值。

6. 内部采样率ADXL345具有可调节的内部采样率，可以根据应用需求选择合适的采样率。

基于ADXL345三轴加速度计的倾角测量系统胡代弟,王小丽（郑州大学西亚斯国际学院，450001）摘要：本文提出并设计出一种倾角测量系统，该系统采用ADXL345三轴加速度传感器，实现加速度的测量，并通过计算得到X、Y、Z 三个方向的倾角值。

再通过串口发送到上位机，基于LabVIEW 上位机软件，根据测得的数据，通过三维的方式重现被测物理的运动姿态。

关键词：三轴加速度传感器；LabVIEW ；倾斜角An angle measuring system based on ADXL345 three axisaccelerometerHu Daidi,Wang Xiaoli(1.SIAS International College of Zhengzhou University，450001)Abstract ：This paper presents and designs a kind of angle measuring system.The system uses ADXL345 three axis acceleration sensor to measure the acceleration.The Y,Z and X are obtained by calculating the three directions.Through the serial port to send to the host computer,based on the LabVIEW PC software,according to the measured data,to reproduce the measured physical movement posture in three-dimensional way. Keywords ：three axis acceleration sensor;LabVIEW;tilt angle0 引言倾角测量广泛地应用于飞行器的姿态测量、车辆平衡性测试、肢体运动姿态等诸多领域。

基于ADXL345三轴加速度计的倾角测量系统胡代弟;王小丽【期刊名称】《电子测试》【年(卷),期】2015(000)019【摘要】This paper presents and designs a kind of angle measuring system.The system uses ADXL345 three axis acceleration sensor to measure the acceleration.The Y,Z and X are obtained by calculating the three directions.Through the serial port to send to the host computer,based on the LabVIEW PC software,according to the measured data,to reproduce the measured physical movement posture in three-dimensional way.%本文提出并设计出一种倾角测量系统，该系统采用ADXL345三轴加速度传感器，实现加速度的测量，并通过计算得到X、Y、Z三个方向的倾角值。

再通过串口发送到上位机，基于LabVIEW上位机软件，根据测得的数据，通过三维的方式重现被测物理的运动姿态。

【总页数】3页(P113-115)【作者】胡代弟;王小丽【作者单位】郑州大学西亚斯国际学院，450001;郑州大学西亚斯国际学院，450001【正文语种】中文【相关文献】1.基于三轴传感器的倾角测量系统设计 [J], 忽雪娇;黎伟;马龙2.三轴数字加速度计ADXL345及其在捷联惯导中的应用 [J], 袁西;陈栋;田湘;吕晶3.基于三轴加速度传感器的倾角测量系统的设计 [J], 徐晓翔;陈文芗;叶军君4.基于三轴加速度计的姿态测量系统设计 [J], 徐瑞超; 常丽园5.基于三轴加速度计的倾角测量误差修正 [J], 尹相国;赵莅龙;陈强;李传浩;赵永瑞因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

“三轴加速度”程序设计说明1程序总框图设计流程2I/O引脚及相关寄存器配置2.1 数码管使能引脚：sbit led_sel = P2^3 ;//数码管与LED灯切换引脚2.2 I2C引脚：sbit DAT=P2^5; //I2C总线的数据线sbit CLK=P2^6; //I2C总线的时钟线sbit led = P2^3;sbit Key1=P3^2;3程序设计相关函数void delay(unsigned int k); //延迟函数void Init_ADXL345(void); //初始化ADXL345void conversion(int temp_data_x,int temp_data_y); //转换出显示需要的数据void Single_Write_ADXL345(uchar REG_Address,uchar REG_data); //单个写入数据uchar Single_Read_ADXL345(uchar REG_Address); //单个读取内部寄存器数据void Multiple_Read_ADXL345(); //连续的读取内部寄存器数据void Delay5us(); //延时5微秒(STC90C52RC@12M)void Delay5ms(); //延时5毫秒(STC90C52RC@12M)void ADXL345_Start(); //起始信号void ADXL345_Stop(); // 停止信号void ADXL345_SendACK(bit ack); //发送应答信号bit ADXL345_RecvACK(); //接收应答信号void ADXL345_SendByte(BYTE dat); //向IIC总线发送一个字节数据BYTE ADXL345_RecvByte(); //从IIC总线接收一个字节数据void SEG_Display(); //数码管显示void Delay1(int n); //延迟函数void weixuan(char i); //位选。

ADXL345概述ADXL345是一款小而薄的超低功耗3轴加速度计，分辨率高(13位)，测量范围达±16g。

数字输出数据为16位二进制补码格式，可通过SPI(3线或4线)或I2C数字接口访问。

ADXL345非常适合移动设备应用。

它可以在倾斜检测应用中测量静态重力加速度，还可以测量运动或冲击导致的动态加速度。

其高分辨率(3.9mg/LSB)，能够测量不到1.0°的倾斜角度变化。

该器件提供多种特殊检测功能。

活动和非活动检测功能通过比较任意轴上的加速度与用户设置的阈值来检测有无运动发生。

敲击检测功能可以检测任意方向的单振和双振动作。

自由落体检测功能可以检测器件是否正在掉落。

这些功能可以独立映射到两个中断输出引脚中的一个。

正在申请专利的集成式存储器管理系统采用一个32级先进先出(FIFO)缓冲器，可用于存储数据，从而将主机处理器负荷降至最低，并降低整体系统功耗。

低功耗模式支持基于运动的智能电源管理，从而以极低的功耗进行阈值感测和运动加速度测量。

ADXL345采用3 mm × 5 mm × 1 mm，14引脚小型超薄塑料封装。

ADXL345特性超低功耗：VS= 2.5 V时（典型值），测量模式下低至23uA，待机模式下为0.1μA 功耗随带宽自动按比例变化用户可选的分辨率10位固定分辨率全分辨率，分辨率随g范围提高而提高，±16g时高达13位(在所有g范围内保持4 mg/LSB的比例系数)正在申请专利的嵌入式存储器管理系统采用FIFO技术，可将主机处理器负荷降至最低。

单振/双振检测，活动/非活动监控，自由落体检测电源电压范围：2.0 V至3.6 VI / O电压范围：1.7 V至VSSPI（3线和4线）和I2C数字接口灵活的中断模式，可映射到任一中断引脚通过串行命令可选测量范围通过串行命令可选带宽宽温度范围（-40°C至+85℃）抗冲击能力：10,000 g无铅/符合RoHS标准小而薄：3 mm× 5 mm× 1 mm，LGA封装。

基于加速度传感器的计步器设计与实现随着科学技术的不断发展，人们的生活水平越来越高，但在快节奏的生活方式下，尤其是上班一族久坐或久站，长时间保持一个动作，对身体造成了很大负担，缺乏运动观念。

锻炼身体的方式多种多样，步行就是有效，轻松，花费时间短的健身方式之一。

坚持这种有氧运动有助于人们改善心肺功能，促进血液循坏，长久下去，能使人们的精神面貌焕然一新。

通过适当的走路可以快速调节心态，稳定情绪。

计步器的出现有效监测了人们每天的身情况，使人们实时了解每天行走的步数，是一种逐渐受欢迎的健身监测器，可以鼓励人们挑战自我，强身健体，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。

如今采用了电子器件时间计步的功能，本文将介绍采用单片机为控制核心，通过ADXL345三轴加速度传感器采集走路信息，通过算法计算出步数，并通过程序算法计算出速度、里程、卡路里消耗等信息。

本装置小巧，功能齐全，整体界面简洁美观，具有一定的市场价值。

关键词：单片机；计步器；ADXL345三轴加速度传感器1 绪论1.1 课题研究的背景及意义随着社会的发展，人们的物质生活水平日渐提高，人们也越来越关注自己的健康。

计步器作为一种测量仪器，可以计算行走的步数和消耗的能量，所以人们可以定量的制定运动方案来健身，并根据运行情况来分析人体的健康状况，因而越发流行。

手持式的电子计步器是适应市场需求的设计，使用起来简单方便。

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。

电子计步器主要组成部分是振动传感器和电子计数器。

步行的时候人的重心会上下移动。

以腰部的上下位移最为明显，所以记步器挂在腰带上最为适宜。

基于轴加速度传感器的智能计步器设计薛娓娓; 李娣娜; 马惠铖【期刊名称】《《价值工程》》【年(卷),期】2019(038)033【总页数】3页(P162-164)【关键词】智能计步器; 轴加速度传感器; AT89C51; AT24C02【作者】薛娓娓; 李娣娜; 马惠铖【作者单位】延安大学西安创新学院西安710100【正文语种】中文【中图分类】TP2120 引言随着生活质量的日益提高，人们更加关注自己的身体健康水平，而绿色健康的生活状态被人们所日益接受。

步行作为容易实现且环保的一种运动方式，备受各阶层人士的青睐。

为了有效地帮助人们及时关注自身健康状况，并合理适量规划运动强度，以达到科学锻炼的目的，设计一款功能齐备的智能计步器很有必要。

计步器体积小，携带方便，可以挂在腰间或戴在手腕等位置，能实时采集人们运动参数并动态显示，运动者获得反馈信息后就能对自己的运动强度合理规划，继而实现科学锻炼的目的。

文中设计的智能计步器基于轴加速度传感器、由单片机控制，外加辅助模块共同实现。

能显示步数、里程，速度以及消耗的卡路里等运动参数。

1 硬件电路设计根据智能计步器的设计要求，要能显示步数、里程、速度以及消耗的卡路里等运动参数。

文中选用目前在人体运动特征参数采集中表现出色的轴加速度传感器ADXL345，主控芯片选用使用广泛且价格低廉的STC89C51，显示模块由LCD1602 液晶器来完成，运动参数存储选择性价比高的AT24C02 存储芯片，外加按键电源等辅助电路模块来完成硬件电路的设计。

设计总体硬件框图如图1 所示。

1.1 轴加速度传感器模块智能计步器的关键就是正确计步数，这就需要一款能精确检测人体运动特征参数的传感器。

轴加速度传感器ADXL345 是一种微型，低功耗，高分辨率的加速度传感器。

它能在各种变化的环境下检测静态、动态加速度，以及水平方向的倾角变化等，人体在行走过程中会产生不同的加速度，利用这个特征就能满足人行走或停止的区别检测。

0 引言最早的计步器是利用机械一维振动传感器进行数据采集，进行对运动情况的监测，但是这种传感器存在精度低，灵敏度差，很多方面已经不能满足人们的需求[1]。

本文旨在前辈们的设计经验的基础上，设计一款精准计数的健康智能管理计步器。

特别地，针对减肥人群，在其对应的运动量和消耗的卡路里的范围内，对他们摄入热量多少做个提示。

1 系统总设计图1 系统总体框图本次设计了一个简易的、能够时时刻刻掌握人们身体健康的，运动情况的智能计步器，是以STC89C51单片机为控制核心，利用ADXL345三轴加速度传感器采集人体步行的信息，用LCD1602液晶显示器精确显示每天行走的步数和时间，实时掌握步行所消耗的卡路里和脂肪燃烧量，同时系统还可以进行设定不同的身高和体重，已达到计算更加准确，达到科学的步行，系统总体框图如图1所示。

若只是单纯的行走，会很没有想要继续坚持走下去的信心，而且盲目的步行对健康没有一点儿的促进作用，所以设置一个区域化的管理计步器让使用者看得到自己的成绩，激励自己。

2 硬件设计2.1 单片机最小系统电路主控模块采用STC89C51单片机作为主控模块的控制核心，STC89C51是STC 公司生产的一种低功耗、高性能8位微控制器。

它内部是EEPROM，不仅可以在程序中修改，且断电不会丢失，同时还有两级中断优先级，价格也便宜。

通常，STC89C51单片机的最小系统由电源电路、晶振电路、复位电路组成。

2.2 显示电路LCD 的工作原理简单就是通过电流诱发内部液晶分子由点连线，由线成面，三者相互配合点亮背部的小灯管，这样就成了我们看见的LCD 显示屏了[2]。

其次LCD1602和单片机的连接基本是固定的，只要把1602的控管脚接到单片机上的管脚就可以，然后就可以设置液晶为8位或者4位数据接口[3]。

Keywords: quantitative; real-time monitoring; intelligence; pedometer基金项目：阿坝地区电力系统短期负荷的研究（ASC19-25）；智能配电网环境下的短期负荷预测（S201910646003S）；互联网+智能婴儿车（S201910646091）。

利用三轴加速度传感器的计步测算法计步算法是利用三轴加速度传感器检测人体步态并计算步数的一种方法。

以下是一个简单的计步测算法，可以用来实现计步功能。

首先，我们需要理解什么是步态。

步态是指人体行走时的周期性动作，主要包括起步、摆动和着地三个阶段。

在起步阶段，人体重心逐渐向前移动，从而使一个脚离地。

在摆动阶段，人体通过抬腿和摆动腿部来推进身体向前。

在着地阶段，摆动的腿着地并承受身体重量。

计步测算法主要基于以下两个原则进行工作：1.步态检测：通过分析加速度传感器数据，检测出起步、摆动和着地阶段，从而判断是否产生了一次步行动作。

2.步数计算：通过步态检测的结果，统计步行动作的次数，从而计算出步数。

下面是一个简单的计步测算法的步骤：步骤1：采集数据通过三轴加速度传感器，采集人体行走时的加速度数据。

步骤2：滤波处理对采集到的加速度数据进行滤波处理，以消除噪音干扰。

步骤3：特征提取根据步态的周期性特征，提取加速度信号中的起步、摆动和着地阶段。

步骤4：步态检测通过对特征提取的结果进行分析，判断是否产生了一次步行动作。

例如，根据加速度信号的峰值和谷值，可以判断起步和着地阶段。

步骤5：统计步数根据步态检测的结果，统计步行动作的次数，从而计算出步数。

步骤6：重置计步器根据一定的条件，例如长时间不活动或者手动指定，重置计步器并清零步数。

这是一个简单的计步测算法，实际应用中还可以结合其他传感器数据，例如陀螺仪数据、磁力计数据等，进行更精确的步数计算。

同时，还可以通过机器学习等方法，优化算法性能，提高计步的准确性。

总的来说，利用三轴加速度传感器的计步测算法是一种简单实用的方法，通过分析人体步态来计算步数，可以广泛应用于智能手环、智能手机等移动设备中，实现计步功能，更好地服务于人们的健康与运动。

基于三轴加速度传感器的计步器的设计作者：陈蔚来源：《数字技术与应用》2018年第09期摘要：本文介绍了利用ADXL335三轴加速度传感器组成计步器的设计方法。

讲述了ADXL335三轴加速度传感器的特点和使用方法，并从功能、硬件设计以及程序流程等方面介绍了该计步器的设计。

采用这种方案的计步器具有操作方便，稳定性高，性能稳定等特点。

关键词：三轴加速度传感器；计步器；数字滤波中图分类号：TP216 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2018）09-0181-03近年来随着全民健身意识的增强，人们越来越关注身体的健康。

各种强身健体方式中步行是一种科学、安全、时尚又易行的好方法。

计步器是一种步行锻炼时有效又方便的计量工具，通过统计步数、距离、速度、时间等数据，可以掌握运动量，估算行走距离，实时监控健身强度，以防运动不足或是运动过量。

所以计步器已成为一种日常锻炼中有用的便携工具。

早期的计步器采用振动传感器。

其平衡锤在上下振动时平衡被破坏，使一个触电出现通/断动作，再由计数器记录并显示来完成计步功能，也称机械式计步器。

误差偏大，但价钱便宜。

电子式计步器采用加速度传感器，通过检测人体行走时步态加速度的信号，然后通过相关软件算法计算出人体行走的步数，因而计步更精确，体积更小。

本设计的方案是采用三轴加速度传感器捕捉人体行走时三个方向的加速度，通过单片机的计算和分析，计算出人体行走的步数。

1 工作原理人体迈步过程中，重心会随着人体运动在一定范围内出现规律性的变化。

脚蹬地离开地面时，地面的反作用力会使垂直加速度开始增大，身体重心上移，当脚达到最高位置时，脚的垂直速度最小，但垂直加速度最大。

当脚向下落时，垂直加速度开始减小，落地时加速度达到最小值。

前向加速度由脚与地面的摩擦力产生，加速度最小值对应的是脚离开地面时，最大值对应脚抬最高处。

可见加速度变化一个周期就是人体运动的一步。

当把加速度传感器随身携带时，传感器的输出电压会随着人体的运动出现规律化的变化。