4 計(jì)步器系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

　　4.1 主程序流程圖

　　傳感器模塊是由 MMA7455 來對人行走時(shí)的加速度信號進(jìn)行檢測， 其 XYZ 軸分別對人體行走時(shí)在水平前向、側(cè)向和垂直方向上產(chǎn)生的加速度信號進(jìn)行檢測，能夠提高對人體行走時(shí)加速度信號的測量精度，另外可以在此模擬輸出腳上接上電容和電阻形成低通濾波器對高頻噪音和干擾信號進(jìn)行濾波，從而減小測量誤差�？刂颇�塊主要對加速度信號進(jìn)行讀取和顯示步數(shù)信息。 單片機(jī)的 PA0 ～ PA2 分別于MMA7455 的三軸 XYZ 輸出端口相連接，經(jīng)過微控制器相關(guān)算法得出人體行走時(shí)的步數(shù)， 并將該步數(shù)信號通過 LCD 液晶顯示屏進(jìn)行顯示， 同時(shí)可通過按鍵對 LCD 進(jìn)行顯示、關(guān)閉和清零等操作。

　　4.2子程序流程圖

　　在獲取加速度信號時(shí)，采樣頻率的選擇很重要。采樣頻率過低，不能準(zhǔn)確反映數(shù)據(jù)變化的情況。采樣頻率過高，則會引入很多無關(guān)的信息，增加了系統(tǒng)的運(yùn)算量，影響反應(yīng)速度。需要根據(jù)實(shí)際情況選擇合適的采樣頻率。而人行走時(shí)的頻率一般為110 步/ 每分鐘( 即1.8Hz)，跑步時(shí)也不超過5Hz，本設(shè)計(jì)設(shè)定采樣頻率為10Hz。

　　圖27.檢測加速度信號流程圖

　　5 計(jì)步器調(diào)試與結(jié)果分析

　　5.1 實(shí)物系統(tǒng)調(diào)試
本次設(shè)計(jì)最開始采用 Protel 設(shè)計(jì)原理圖并根據(jù)此制作 PCB 板，在軟件方面用Protues 設(shè)計(jì)系統(tǒng)仿真，利用 Protues 進(jìn)行單片機(jī)控制仿真還要安裝 Keil C 語言編程軟件。

　　圖 28.計(jì)步器 PCB 板

　　制作 PCB 板時(shí)注意布線不要過于緊湊，在焊錫時(shí)候容易焊在一起導(dǎo)致短路，本次設(shè)計(jì)的 PCB 板是簡易 PCB 板， .將轉(zhuǎn)印紙有圖的一面緊貼覆銅板有銅一面， 設(shè)法將紙固定（如用透明膠等） ；銅面朝上，水平放入熱轉(zhuǎn)印機(jī)，稍用力送入，感覺板被夾住后放手；PCB 板從機(jī)器另一邊出來后，緩慢將轉(zhuǎn)印紙分離，并檢查轉(zhuǎn)印結(jié)果是否符合要求，若出現(xiàn)斷線等情況，可用油性筆補(bǔ)上。然后對銅板進(jìn)行腐蝕只有電路上附有銅板，清洗就是要將 PCB 板上的墨粉去掉，露出光潔的銅線；松香是助焊劑，助焊劑的作用是輔助熱傳導(dǎo)、去除氧化物、降低被焊接材質(zhì)表面張力、去除被焊接材質(zhì)表面油污、增大焊接面積、防止再氧化等，在這幾個(gè)方面中比較關(guān)鍵的作用有兩個(gè)就是：去除氧化物與降低被焊接材質(zhì)表面張力。

　　在 PCB 板制作好后，將電子元件焊上去，由于封裝號在 PCB 制作時(shí)已經(jīng)完善， 所以在焊板子時(shí)候不會有什么太大的困難。最后利用單片機(jī)開發(fā)板將程序燒到單片機(jī)里，計(jì)步器制作完成。

　　圖 29.計(jì)步器實(shí)物圖

　　在計(jì)步器功能實(shí)現(xiàn)上，我們按下按鍵一開始計(jì)步，在走了若干步后按下按鍵二停止鍵。

　　如要計(jì)步器繼續(xù)計(jì)數(shù)可以按下按鍵三繼續(xù)計(jì)步，如圖31。

　　5.2 結(jié)果分析

　　在實(shí)物調(diào)試中基本實(shí)現(xiàn)了本次設(shè)計(jì)的基本要求， 四個(gè)按鍵不存在不靈敏的問題，電池盒與PCB板連接良好， 猶如在設(shè)計(jì)時(shí)電源電路正負(fù)極距離較近， 在焊錫時(shí)候特別注意了這個(gè)問題，以防電池短接�？傊�，此次調(diào)試較為順利。

　　6 總結(jié)與展望

　　本次論文基于單片機(jī)設(shè)計(jì)了跑步機(jī)計(jì)步器及其外圍電路， 對于計(jì)步器進(jìn)行了實(shí)物調(diào)試，在整個(gè)計(jì)步器控制系統(tǒng)中主要完成了以下任務(wù)。

　�。�1）完成了計(jì)步器及其外圍電路的總體設(shè)計(jì)方案。

　�。�2）完成了計(jì)步器系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)， 選擇了合適的加速度傳感器， 簡化了顯示裝置較為經(jīng)濟(jì)。

　　（3）進(jìn)行了實(shí)物仿真，實(shí)現(xiàn)了計(jì)步器的計(jì)步功能，可以開始停止與從新開始。

　　在計(jì)步器控制系統(tǒng)及其外圍電路的設(shè)計(jì)中，基本實(shí)現(xiàn)了預(yù)期設(shè)計(jì)目標(biāo)。對于

　　設(shè)計(jì)過程遇到了很多問題，有些問題通過自己的努力與他人的幫助解決了一些。但是還有一些問題如下所示，仍然需要進(jìn)一步研究：

　�。�1） 有時(shí)候會存在走10步但只顯示8到9步的情況，初步估計(jì)是加速度傳感器靈敏度與程序中所設(shè)定的10HZ采樣頻率有關(guān)。

　�。�2） 電源電路的設(shè)計(jì)問題， 本身計(jì)步器的優(yōu)點(diǎn)就是便攜， 但是電池盒與PCB板的連接沒有固定，不善于攜帶，甚至奔跑。

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