论文总字数：32362字

摘 要

论文首先介绍了多功能计步器的起源、背景、发展现状和特点，并阐述了系统基本工作原理、主要功能和相关器件选择，包括主控芯片、传感器及显示屏等，然后详细介绍各模块的硬件电路设计，包含主控电路、计步模块、心率模块、温度模块、显示模块和报警模块，其中计步器采用加速度传感器，心率测量采用光电传感器，体温测量使用温度传感器，三者将采集到的信息处理后经过单片机，经程序实现，显示测量值。最后给出系统调试过程和调试结果。

关键字：计步器 传感器 硬件结构 程序设计

The design of Multi-Function Pedometer

Abstract

In the first place, this paper illustrates the derivation, development status and the features of primitive pedometer. Besides, it presents the principle of operation, main functions and the choice of components, which contain main control chip, sensor and screen, etc. Then it refers to the hardware circuit design in detail, which consists of main control circuit, pedometer module, and heart rate module, display module. Pedometer uses acceleration sensor, heart rate test uses photoelectric sensor and temperature measuring uses temperature sensor. Above three then send information to main control chip and display measurements by operating the programs. Finally, it illustrates the procedure of system debugging.

Keyword: pedometer; sensor; hardware structure; programming design

目 录

摘要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1论文研究的背景和意义 1

1.1.1概述 1

1.1.2发展现状及特点 1

1.2课题要求及论文主要内容 2

第二章 多功能计步器的设计方案 3

2.1多功能计步器的设计方案 3

2.2器件的选择 4

2.2.1主控芯片的选择 4

2.2.2计步模块中器件的选择 4

2.2.3心率检测中传感器的选择 6

2.2.4 温度传感器的选择 6

2.2.5 显示模块的选择 6

第三章 系统硬件电路设计 7

3.1单片机最小系统设计 7

3.1.1时钟电路 7

3.1.2复位电路 7

3.2液晶显示器模块 8

3.3报警电路 9

3.4按键电路 10

3.5计步模块电路 11

3.5.1计步器传感器信息采集模块 11

3.5.2无线收发模块 12

3.6心率测量模块电路 12

3.6.1传感器部分电路简介 13

3.6.2滤波电路 14

3.6.3放大电路 15

3.6.4整形电路 16

3.7体温测量模块电路 16

3.7.1温度传感器DS18B20性能 16

3.7.2模块和单片机的连接 16

第四章 系统的软件设计 18

4.1总体程序设计 18

4.1.1发射模块程序设计 18

4.1.2接收信息模块程序设计 19

4.2单片机初始化流程设计 21

4.3计步模块程序设计 21

4.4心率模块程序设计 22

4.5体温模块程序设计 23

4.6 LCD显示程序设计 24

第五章 系统的调试 26

5.1问题与解决方案 26

5.2调试结果 26

5.3设计存在的问题 27

结 语 29

参考文献 30

致 谢 32

附录 1 电路原理图 33

附录 2 硬件实物图 34

附录 3 源程序 35

第一章 绪论

1.1论文研究的背景和意义

1.1.1概述

现今生活中，人们越来越注重养生，十分看重提升自己的健康水平，然而大部分工作时间的久坐使一部分人不经意中得了肥胖症而产生很多健康方面的困扰，锻炼身体是让自己保持健康的有效的方法。在这种情况下，计步器的使用便成了一种流行趋势。长期步行可以减少附在血管上的脂肪性物质，降低心脏负荷。作为一种辅助设备，人们使用计步器可以知道自己跑了多少步，甚至还可以根据定位计算出消耗的热量，这些都是人体健康指标的一部分。为了使用更简单方便，手环式电子计步器和鞋底式电子计步器被越来越多的人所使用。

欧美和日本是近年来计步器应用最广的地区，他们关于计步器的研究也多种多样。这些研究中的样本来自属性相同的人群且能够确保数据的合理性。在经济高速发展的今天，人们开始重视身体健康，关注养生，追求健康生活。而计步器可以起到在日常生活中记录督促的作用，因此受到很多人的欢迎。计步器作为一种测量装置，内置的电子装置能准确地将步数转换为数字信号并实时显示。

1.1.2发展现状及特点

最早的计步器是由意大利人Leonard Da Vinci发明的，但现存的最早的计步器是在Da Vinci发明后的150年制作成的。然而直到近代计步器也没有普及，因为发明者们没有进行宣传，各厂商也没有意识到该发明的需求市场，人们也就不清楚它的具体功能和益处。计步器在日本被接受较早，已经被推广使用四十多年，主要用于各项运动和日常分析记录步数，20世纪中期，计步器被命名为manpo-meter正式进入日本市场，manpo的日语含义是一万步。早期发明的计步器运用摆钟原理，利用加重的机械开关附带一个简易计数器。现在各种电子式计步器已经取代早期的机械式计步器，并且应用广泛。

随着计步器的使用越来越广泛，它们的功能也逐渐增多，除了能测量所走步数，还可以同时检测被测者的心率和体温，同时检测三个指数，更进一步检测到了人们多方面的健康指数。多功能计步器可以根据这三个检测指数综合分析人体的健康状况。

1.2课题要求及论文主要内容

此次多功能计步器设计基于主控芯片AT89S52，包含计步、心率和温度测量三个模块，计步模块的数据结合ADXL345加速度传感器来实现计步，通过无线模块传输给主机。

第一章概述课题的背景及意义，第二章介绍设计中每个模块的硬件部分的方案设计和主要功能，第三章介绍硬件设计，包括单片机处理电路、传感器以及显示模块等，第四章介绍软件设计及对应流程，第五章介绍系统调试中出现的困难和解决措施。在最后的总结中，对论文的整体设计进行了回顾，并对计步器未来发展予以展望。

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