1. 研究目的与意义（文献综述）

计步器的出现,是由于"健康”在我们的生活中地位的提高,没有健康的身体,一切都将无从谈起。锻炼是保持健康的最佳方式,步行是最简单、方便又康价的运动形式,这应该是大部分人的最佳选择。四十年前一位日本研究人员吉城意野提出“日行万步”的运动理念,理念根据为:区学家统计得出,人一天大约要过剩300卡的多余热量,每天步行一方步,就意味着可以把这些过剩热量消耗光,走路时带个计步器,可显示步数、运动时消耗的热量,调节灵敏度的计步器,有了电子计步器,一切相改变了,每天定量记录运动的多少,在闲暇时间适当的步行可以弥补一天运动量的不足。

早期的计步器通常利用摆锤原理做为计步技术,靠人体走路时的晃动使小钢球来回滚动来测量步数,但是多次试验证明,其产生的误差很大。所以后来就发展到用电子感应和加速计技术,这两种技术和之前的摆锤技术相比更准确,更为重要的是,不必像之前那样计步器一般只能带于皮带上,因靠感应身体的震动而计步,可以更多方向的佩带,特别是加速计,更是可以360度任何方向的运作。所以你可以放在口袋或是挂在脖子上,如果计步器体积够簿小,更是可以放在钱包里面。

电子计步器主要由振动传感器和电子计数器组成。人在步行时重心都要有一点上下移动。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。所谓的振动传感器其实是一个平衡锤在上下振动时平衡被破坏使一个触点能出现通断动作,由电子计数器记录并显示就完成了主要功能,其他的热量消耗,路程换算均由电路完成。

2. 研究的基本内容与方案

设计目标为利用51单片机制作电子计步器，能实现显示步数，按键操作数据，掉电保护功能。基本内容为利用三轴加速度传感器采集人体运动信息，并利用芯片自带的A/D转换模块将模拟信号转换为数字信号，后将信号输送至51单片机中进行分析比较，判断是否构成步行动作，最后将步数数据传送到液晶屏上显示。此外，需要设立按键模块对单片机中的步数数据实现清零功能。为了支持步数数据的掉电保护，拟定通过设立备用电源来维持单片机的持续工作，其原理是单片机允许在电压低至2V甚至更小一些的电压供电时，仍然可以保证其最基本的运行（对外部输入输出功能将会失效或者停止）。电池在主电源失去时，对单片机的继续运行提供能源，保护RAM中的数据。

根据任务要求和实际情况分析，初步拟定硬件型号：单片机选用STC89C52，传感器选用ADXL345，液晶屏选用LCD1602。硬件设计流程图如下：

51单片机的运行程序选用C语言编写，相较于汇编语言有通俗易懂，方便快捷的优点。然后借助Keil uVision4软件将代码编译生成HEX文件并烧录到单片机ROM中。单片机程序流程图如下：

由于本次设计项目涉及软硬件的一些专业课程知识，此时也对未来可能发生的错误提出预判和预防。在硬件方面，要合理制作电源模块来保证各个芯片元件的安全和稳定工作，此外要合理布局线路版图，尽量避免线路，元器件之间的电磁干扰影响，温度影响，提高电路的可靠性。最后在焊接时要认真仔细，尽量避免虚焊问题。在软件方面，要掌握加速度传感器的基本知识和调试方法，认真研究行走动作特点，理论与实践相结合来制定动作判断条件，以做到尽量精确地记录步数。

3. 研究计划与安排

第1-2周：查资料及撰写开题报告；

第3周：审查并修改开题报告；

第4-7周，设计并制作相关硬件系统.

4. 参考文献（12篇以上）

[1]丁凡一,孙振伟,李智鑫,方致远,耿慧娟.基于51单片机的轮胎自动加气装置[j].林业机械与木工设备,2017,(第2期).

[2]王凯.基于51单片机的红外遥控系统实现[j].电子技术与软件工程,2017,(第10期).

[3]yuzhou,indoor infrared ultrasonic location and tracking motor speed control based on single chip[j],journal of sensor technology amp; application, 2015 , 03 (3) :89-100