加速度傳感器開題報告(共7頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上遼寧工程技術(shù)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文）開 題 報 告題 目 基于單片機的多功能計步器設(shè)計 指 導(dǎo) 教 師 劉 昕 明 院（系、部） 電氣與控制工程學(xué)院 專 業(yè) 班 級 自動化12-2班 學(xué) 號 姓 名 韓 喜 武 日 期 2016 月3月25 教務(wù)處印制專心-專注-專業(yè)一、選題的目的、意義和研究現(xiàn)狀選題目的： 設(shè)計一個多功能計步器。該控制器以單片機為核心，通過傳感器對加速度信號的捕捉，信號通過濾波器濾波，由單片機對信號進(jìn)行采樣、轉(zhuǎn)換。從而模擬出人體運動狀態(tài)通過合理算法數(shù)字式輸出，制作出顯示運動步數(shù)、運動路程、運動時間、環(huán)境溫度、空氣質(zhì)量、步距可調(diào)、且?guī)в杏洃浌δ艿亩喙δ?/p>

2、計步器。選題意義： 隨著社會的發(fā)展時代的進(jìn)步，我們遇到了越來越多關(guān)于人體健康的問題，人們不再像以前那樣每天付出很大的勞動量，每天僅僅得到很少的運動量，雖然醫(yī)療越來越好，但是人均發(fā)病率大大提高，使身體的健康受到了極大的威脅。但是計步器的出現(xiàn)，不但可以使人們對于鍛煉身體更有計劃性，提高運動興趣，而且可以合理高效地安排自己的時間，保證每日運動的合理性，使人們告別玻璃體質(zhì)，擺脫疾病的困擾，給自己給家人更好地保護(hù)。人們健身熱潮持續(xù)增加，相應(yīng)類電子產(chǎn)品市場不斷擴大，所以計步器的研究將會有巨大商業(yè)前景與研究價值。研究現(xiàn)狀： 早期計步器采用機械一維震動傳感器，利用機械球的來回運動來控制觸點的通斷，從而實現(xiàn)對人

3、體運動的模擬檢測，但是由于其精度不高逐漸被取代。近年來，出現(xiàn)了三軸加速度傳感器，它能夠檢測人體運動時XYZ軸三個方向的加速度分量，精度高，靈敏度好，同時使產(chǎn)品更加輕便，功能更加強大，使得計步器的到迅猛發(fā)展，功能能越來越豐富，已經(jīng)成為國際主流。目前市場上最普遍的功能以跑步功能，步數(shù)計算，路程計算為主，此外還有顯示運動時間，修改步數(shù)大小，定位，運動速度，能量消耗，設(shè)置提醒，收音機，檢測溫度，空氣質(zhì)量等特色功能。整體上，計步器正朝著體積微型化，精度高，產(chǎn)品健康安全化，性價比最佳化，功能多元化等方向發(fā)展。 二、研究方案及預(yù)期結(jié)果設(shè)計目標(biāo)：希望此款多功能計步器能夠有效的檢測人體運動信息，顯示運動時間，且

4、不運動時時間靜止，斷點下次繼續(xù)計算數(shù)據(jù)防丟，下次運動繼續(xù)累加?？梢燥@示行走步數(shù)和里程數(shù)，并且根據(jù)運動者實際情況調(diào)節(jié)每步距離，適應(yīng)于所有人群，顯示運動環(huán)境溫度、空氣質(zhì)量，讓運動者感受到運動環(huán)境是否適宜運動，做出更健康合理的安排。設(shè)置照明燈滿足一些晚間鍛煉需求。按鍵方面可以控制時間清零，步數(shù)清零，開始，暫停，調(diào)節(jié)屏幕亮度，開關(guān)照明等等控制，此外還可以設(shè)置每天運動計劃，設(shè)置一定里程數(shù)，當(dāng)達(dá)到里程時，系統(tǒng) 會報警提示。傳感器選擇：計步器用來檢測步伐涉及傳感器主要有機械式振動傳感器、壓力傳感器、及加速度傳感器。機械式不夠靈敏，不夠精確，用起來不方便；壓力式設(shè)計難度高，價格昂貴；相比之下加速度傳感器小巧輕

5、便、功耗極低，可以通過加速度的變化能夠改變電阻、電壓或者電容的變化，從而獲得空間位置三個垂直方向的加速度分量。計步器內(nèi)部的微控制器讀取三軸加速度傳感器的三組模擬量，通過計步算法分析，獲取運動信息。三軸加速度傳感器具有小巧輕薄、超低功耗、精度高、反應(yīng)速度快等特點；檢測溫度方面選擇DS18B20溫度傳感器，原理與DS1820相同，它檢測到的溫度值的位數(shù)跟分辨率有關(guān)，且溫度轉(zhuǎn)換時的延時時間從2s減少到0.75s，靈敏度更高，抗干擾能力強，具有體積小，價格低廉，精度高的特點。單片機選擇： 選擇STC89C52，它不但具有傳統(tǒng)的基本功能,低功耗、高性能CMOS8位微控制器，使得功能更加強大。在其芯片，可

6、直接使用串口下載，8 k 字節(jié)程序存儲空間，位512字節(jié)數(shù)據(jù)存儲空間，內(nèi)帶4K字節(jié)EEPROM存儲空間，且在系統(tǒng)上可編程Flash使得程序在斷電情況下不至于數(shù)據(jù)丟失。此款單片機功能較多，學(xué)習(xí)比較容易，操作起來比較簡單，成功案例較多便于資料獲取，便于應(yīng)用，價格低廉，非常符合設(shè)計要求。方案設(shè)計：該計步器主要由六部分組成，電源通過更加方便可靠的電池盒供電；傳感器選用精確度高的ADXL345加速度傳感器以及常用的ds18B20溫度傳感器，運動者運動時會產(chǎn)生加速度變化信息，并檢測到環(huán)境溫度信息，信息經(jīng)過傳感器進(jìn)行采集，經(jīng)過處理后傳遞給單片機芯片，芯片選擇方便、經(jīng)濟(jì)的STC89C52單片機，將傳感器輸入數(shù)

7、據(jù)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換后經(jīng)過算法處理，輸出給輸出模塊。輸出部分選用LCD1602顯示屏，將單片機輸出數(shù)據(jù)予以顯示，要求顯示運動時間、所走步數(shù)、走過路程、步距大小、環(huán)境溫度、空氣質(zhì)量?？刂撇糠植捎贸Ｒ姷陌存I模塊，設(shè)定初期按鍵有開始鍵、復(fù)位鍵、清零健也可以調(diào)節(jié)步距大小，以及控制屏幕亮度健，和夜視照明燈控制鍵。預(yù)警部分由二極管以及蜂鳴器組成，用于顯示電路正常運行指示以及設(shè)置里程達(dá)到設(shè)置值的報警功能。 主要特點為：系統(tǒng)精度高、性能強大、使用方便、同時考慮經(jīng)濟(jì)性更加劃算，系統(tǒng)的整體框圖如下所示 LCD顯示 單片機STC89C52電源傳感器預(yù)警電路按鍵電路 系統(tǒng)原理方框圖 預(yù)期結(jié)果：本設(shè)計以單片機為核心的多功能

8、計步器，具有精度高，成本低，功能多，使用方便等特點。如果一切進(jìn)行順利的話，在最終產(chǎn)品成功后，能夠顯示運動時間、運動步數(shù)、運動里程、步距大小，環(huán)境溫度等功能；能夠設(shè)置每天的運動里程任務(wù)量，讓自己的運動有計劃有規(guī)律，讓運動更加合理化。能夠按鍵控制計步器的開始、清零、暫停，調(diào)節(jié)屏幕亮度以應(yīng)對不同光照看不清屏幕的情況，也能節(jié)約能量，控制照明燈開關(guān)不懼白天黑夜，隨時隨地都可鍛煉等。同時能夠檢測環(huán)境溫度、空氣質(zhì)量，讓人們能時刻知道是否適宜運動，更好的維護(hù)健康運動。此款多功能計步器，能夠更大化提高人們對運動的熱情，完成運動者對自己的督促與監(jiān)督，讓運動更加合理，更加方便自由，讓身體更加健康，生活更加精彩等效果

9、。三、研究進(jìn)度（1）第 14 周： 畢業(yè)實習(xí)，論文開題報告和實習(xí)報告的整理、修改、完善與形成，初步了解課題內(nèi)容 。（2）第 4 周： 設(shè)計題目定位，通過互聯(lián)網(wǎng)查閱相關(guān)資料以及在學(xué)校圖書館查看相關(guān)書籍，完成開題報告。（3）第 5 周： 瀏覽有關(guān)文獻(xiàn)，收集相關(guān)的資料，理清設(shè)計思路，豐富設(shè)計內(nèi)容。（4）第 67 周 ： 認(rèn)真閱讀借閱的圖書和上網(wǎng)查找到的資料，學(xué)習(xí)有關(guān)單片機和計步器的課外知識，掌握其相關(guān)的原理，并作好筆記。（5）第 810 周： 搜集課題所需器件的資料，進(jìn)行對比分析（6）第1112周： 完成對單片機和傳感器等實驗相關(guān)器件的選擇選擇與購買。（7）第 13 周： 軟件的應(yīng)用與程序編寫。（8

10、）第 14 周： 計步器的焊接與調(diào)試。（9）第1516周 資料整理，交給老師審閱，檢查錯誤，進(jìn)行最終修改，準(zhǔn)備答辯。（10）第 17 周 進(jìn)行畢業(yè)答辯。四、主要參考文獻(xiàn)1 張毅剛.單片機原理及應(yīng)用M.北京：高等教育出版社，20132 閻石.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)M.北京：高等教育出版社，20063 童詩白.華成英.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)M.北京：高等教育出版社，20064 邱關(guān)源.電路M.北京：高等教育出版社，20065譚浩強.C語言程序設(shè)計M.北京.高等教育出版社20126趙光宇.信號分析與處理M .北京.機械工業(yè)出版社20127王兆安.電力電子技術(shù)M .北京.機械工業(yè)出版社，20138 李朝青. 單片

11、機原理及接口技術(shù)M. 北京: 北京航空航天大學(xué)出版社, 20119王正林.MATLAB與控制系統(tǒng)仿真M .北京.電子工業(yè)出版社，201210郭天祥.十天學(xué)會單片機視頻.吉林.201111 陳義華.基于加速度傳感器的定位系統(tǒng)研究D.福建：廈門大學(xué)，2006.12 孟維國三軸加速度計ADXL345的特點及其應(yīng)用J電子設(shè)計工程，2007(2)：47-5013 曹赟，周宇，徐寅林. 加速度傳感器在步態(tài)信號采集系統(tǒng)中的應(yīng)用J. 信息化研究, 2009，35(9).14 錢朋安，葛運建，唐毅等.加速度計在人體運動檢測中的應(yīng)用J.計算機技術(shù)與應(yīng)用進(jìn)展，2004:632636.15 Jan M. Rabaey，Digital Integrated Circuits a design perspective. .The university of California，201216,  Principal component analysis for the early detection of mastitis and lameness in dairy cows Pubmed