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。

目前的计步器类型很多,计步器的功能不仅仅只是第一代记录行走步数功能,还丰富了很多附加功能。除了计步功能,卡路里,距离,收音机和时间也是计步器通常带有的功能,这些功能都非常普遍。

当然,计步器还有很多方面需要改进,虽然现在的计步器比较笫一代的计步器在数值方面已经很精确,可以说趋于完美了,而且也发展了很多功能,大大的提高了计步器的使用价值,但是还有很大的空间需要我们去发晨。例如,可以将计步器集成在我们平时注意力较高的物件上,防止忘记携带。在衍生功能的卡路里功能方面,也可以改进,卡路里值与使用者的体重,步行速度都有关系,所以要向计步器输入体重和速度参数，等等。

通过这一次的设计,明白步数的精确度在计步器这个电子仪器中是最重要的一环,人体行走时的摆动很复杂,很容易造成传感器的误判,例如,弯腰起身此类动作时,计步器则会认为是行走,所以传感器预先值的设定是非常重要的,当然还有其它预先值,明白每一个细小不起眼的值在仪器设计制作过程中都不容忽视,我们需要进行多次试验和计算,以取得最佳值,当然,误差还是存在的，希望将来能设计出更佳方案,传感器更加精确的信息,将误差值降到最低,并且还可以加入多种功能,以满足不同使用者所需,从而提高计步器的使用价值。

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：

[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

[4]吴晨杰,徐云,瞿耀辉.基于阈值辨别技术的普通行人用计步器设计研究[J].自动化仪表,2019,(第1期).

[5]金思达,徐艺铭.浅谈基于单片机的计步器设计[J].电子制作,2018,(第8期).

[6]Yuan Xiuping,Li Jia-Nan,Fang Zuhua.Hardware Design of Fall Detection System Based on ADXL345 Sensor.2015 8th International Conference on Intelligent Computation Technology and Automation (ICICTA),2015,06.

[7]张劲恒.基于单片机的智能计步器电路设计[J].电子技术与软件工程,2017,(第15期).

[8]刘兵.基于ADXL362的低功耗计步器的设计与实现[D].大连:大连理工大学,2017.

[9]周洲.基于单片机的运动计步器设计与实现[J].智能城市,2016,(第12期).

[10]宋雪松,李东明,崔长胜.手把手教你学51单片机[M].清华大学出版社,2014.[11]杨居义.单片机案例教程[M].清华大学出版社,2015.

[12]赵华峰.基于单片机的三轴加速度计步器设计与实现[J].信息与电脑(理论版),2017,(第20期).

[13]TianhuWang.Design of intelligent LED lighting systems based on STC89C52 microcomputer[J].Optik,2018,04.

[14]Guoping You,Wanghui Zeng.Electronic music box design[J].2016 2nd IEEE International Conference on Computer and Communications (ICCC),2016,08.
[15]Qingchun Zhang,Lan Yu.Applied research of high-precision broadband millivoltmeter based on STC89C52[D].2012 IEEE Fifth International Conference on Advanced Computational Intelligence (ICACI),2012,08.

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。

目前的计步器类型很多,计步器的功能不仅仅只是第一代记录行走步数功能,还丰富了很多附加功能。除了计步功能,卡路里,距离,收音机和时间也是计步器通常带有的功能,这些功能都非常普遍。

当然,计步器还有很多方面需要改进,虽然现在的计步器比较笫一代的计步器在数值方面已经很精确,可以说趋于完美了,而且也发展了很多功能,大大的提高了计步器的使用价值,但是还有很大的空间需要我们去发晨。例如,可以将计步器集成在我们平时注意力较高的物件上,防止忘记携带。在衍生功能的卡路里功能方面,也可以改进,卡路里值与使用者的体重,步行速度都有关系,所以要向计步器输入体重和速度参数，等等。

通过这一次的设计,明白步数的精确度在计步器这个电子仪器中是最重要的一环,人体行走时的摆动很复杂,很容易造成传感器的误判,例如,弯腰起身此类动作时,计步器则会认为是行走,所以传感器预先值的设定是非常重要的,当然还有其它预先值,明白每一个细小不起眼的值在仪器设计制作过程中都不容忽视,我们需要进行多次试验和计算,以取得最佳值,当然,误差还是存在的，希望将来能设计出更佳方案,传感器更加精确的信息,将误差值降到最低,并且还可以加入多种功能,以满足不同使用者所需,从而提高计步器的使用价值。

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：