大学毕业论文-—智能电子计步器.doc
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1、本 科 生 毕 业 论 文设计题目: _ 智能电子计步器 _36上海商学院本科生毕业论文论文题目: 智能电子计步器 学生姓名:_ 胡黛娟_ 学生学号: 07103040212 指导教师: 沙立仁 二级院系:_ 信息与计算机学院_ 专业班级: 072班 完成时间:_ _2011年4月20日_目 录声明II摘 要IIIABSTRACTIV第1章 概述11.1 课题背景11.2 课题意义1第2章 系统分析与方案比较32.1 系统的功能分析32.2 系统总体设计思路32.3 方案论证与比较42.3.1输入模块42.3.2 显示模块5第3章 硬件设计及介绍63.1 微处理器模块63.1.1 外形和电路图
2、符号63.1.2 功能特点和组成63.2 传感模块83.3 显示模块83.3.1 数码管类别93.3.2 数码管引脚排列103.4 元件清单及开发环境103.4.1 元件清单103.4.2 设计开发环境113.5 硬件电路图设计及PCB印刷板113.5.1 硬件总电路图113.5.2 关键部分电路图123.5.3 PCB 图14第4章 软件设计及调试164.1总设计思路164.2计步主程序设计164.3调试检查214.4硬件使用说明21第5章 总结23参考文献24致谢24上海商学院学位论文原创性声明本人郑重声明: 本人所呈交的学位论文,系我个人在导师的指导下进行研究工作所取得的成果。除文中已特
3、别加以标注和致谢的地方外,不包含其它个人或机构已经发表或撰写过的研究成果。对本研究做出贡献的其它个人和集体,均已在文中明确说明和致谢。本人充分意识到本声明的法律结果完全由本人承担。 学位论文作者签名: 日 期: 年 月 日学位论文使用授权的声明本人完全了解上海商学院有关保留和使用学位论文的规定,学校有权保留和向有关部门或机构送交本论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。学校可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库,可以采用影印、缩印或其它复印手段保存和汇编本学位论文。 保密论文在解密后适用本声明。论文作者签名: 论文导师签名: 日 期: 年 月 日基于小波变换的数字图像水印技术摘 要
4、随着经济不断增长,在快节奏、高效率的现代社会中,人们深知身体健康很重要。在不良饮食习惯与工作压力下,不少人处于亚健康状态。事实证明坚持步行,就能达到锻炼的目的。计步器的出现满足了这类人的需求。计步器的主要功能是检测步数,通过步数和步幅可计算行走的路程,高级的计步器还可以计算人体消耗的热量。但这些计算的主要依据是步数的检测。本次智能电子计步器设计主要的功能是通过传感器的感应使计步器计步数,扩展功能是计时和计算频率,也就是计走过步数所用的时间从而算出每分钟走多少步数。设计由震荡传感器和计数器两部分组成。计数部分采用单片机ET44M210开发调试并编入程序。传感部分使用自己制作的弹珠震荡模块来实现,
5、既经济又实用。并且考虑到手工制作的会比较粗糙,可能在震荡过程中多计或少计步数,使计步不精确。为了解决这个问题特别加入防抖动的部分,使其检测更精准。论文主要介绍了本课题的开发背景,所要完成的功能和开发的过程。重点说明了系统的设计思路和详细设计过程。 关键词:震荡传感器 ET44M210单片机 计步器AbstractWith the economy growing in a fast paced, high efficiency, the modern society, people know that health is very important. In unhealthy eating h
6、abits and working pressure, many people of sub-health state.In the Facts walk can achieve the purpose of the exercise. Pedometer satisfied the demand for this kind of person. The main function is to test pedometer quantity .Through the steps and stride can calculate the distance. Senior pedometer ca
7、n compute the human consumption quantity of heat. But these calculation steps is the main basis of detection. This intelligent electronic pedometer design main function is the induction by sensors to project pedometer efficiency. Function expansion project is timing and calculation frequency. It is
8、also plans to step time used past calculate how many steps per minute walk. Design by vibration sensor and counter . Count part adopts single-chip microcomputer ET44M210 development of commissioning and put into procedures. Sensing part using homemade marbles concussion module to realize by myself.
9、It is economical and practical. Considering the hand-made will coarser. It may be in shock process much plan or less quantity, and make plan project step are not accurate. In order to solve this problem is especially to join the jitter part and make its detection more accurate.This paper mainly intr
10、oduced the development background and subject to complete the functions and development process. Key illustrates the designing idea of the system and detailed design process. Keywords: shock sensor , ET44M210 microcontroller , pedometer 第1章 概述1.1 课题背景 随着经济的不断发展,快节奏、高效率的现代社会中,健康的生活对我们而言越来越重要。当今生活的不良饮
11、食习惯与工作压力双重考验下,人们的亚健康趋于严重,而对于繁忙工作的人群来说,锻炼只可以说是一种美好的向往。因此在交通工具已十分发达的今天,最容易被遗忘的健身方法是什么?是步行。下定决心,最容易坚持终生的健身方法是什么?也是步行。根据有关资料显示步行对我们的身体健康起到了很大的作用1. 步行能增强心脏功能使血管弹,减少血管破裂的可能性。2. 步行能增强肌肉力量,强健腿足、筋骨,并能使关节灵活,促进人体血液循环和新陈代谢。3. 步行可以增强消化腺的分泌功能,促进胃肠有规律的蠕动,增加食欲,对于防治高血压、糖尿病、肥胖症、 习惯性便秘等症都有良好的作用。4. 在户外新鲜空气中步行,大脑思维活动变得清
12、晰、灵活,可有效消除脑力疲劳,提高学习和工作效率。据有关专家测试,每周步行三次,每次一小时,连续坚持4个月者与不喜欢运动的人相比,前者反映敏锐,视觉与记忆力均占优势。5. 步行可以保护环境,消除废气污染,对强健身体,提高身体免疫力,减少疾病,延年益寿也有积极的推动作用。综上所述为了我们的能拥有一个健康年轻的身体,也为了不增加城市交通负担和环境污染,步行可以说是最明智的选择。1.2 课题意义俗话说“百练不如一走”,“步行是运动之王”。科学家最新研究结果提示,如果一个人可以步行400米,折算一下是500步左右。这就说明他的身体状况至少能多活6年以上,而且走得越快,寿命就越长。可能在很多人眼里看来,
13、 步行与身体情况以及寿命没有直接性的联系,但根据多次调查发现,老年人能否在短时间内可以走完500步是一个重要的标志,并且间接关系着他们能不能抵御更大的疾病。美国匹兹堡大学医学院从事该研究的带头人艾恩纽曼教授指出,那些无法走完500步的老年人,在将来的生活中,要比能走完500步的人更加具有面对严重疾病或死亡的危险。纽曼及其科研小组对2700位年龄介于7079岁的老年人进行了测试,让他们完成步行任务,并且不带任何比赛奖励的性质。所有参于测试者都事先经过体检,证明其身体健康,他们也都表示走这点路一点也不费劲。但最终只有86%的人完成了比赛。科学家随后对所有的参与者进行了6年的跟踪研究。研究发现完成步
14、行者与未完成者之间出现很大的不同。那些没有走完全程的人,在后来患上重病或死亡的危险非常大。完成步行所用时间也相当重要。那些虽然完成步行,但处在最慢的25%人群中的人,其死亡的危险程度明显比快行者高出3倍。美国医学专家推荐了一个用走路自测健康状况的公式:如果你能在10分钟内走完1000步,说明健康状况良好;如果能在20分钟内走完2000步,说明健康状况优秀;而如果能在30分钟内走完3000步,那么你的身体状况与一个青壮年小伙子一样棒。正因为步行对健康起到如此重要的作用,而又需要比较合理的测出行走的步数,一个小巧方便的计步器是不可或缺的。它是一种健康电子产品,顾名思义就是在你走步的时候帮你计算一共
15、走了多少步,是一个既经济又科学的小工具。计步器可以帮我们完成每天走步计数目标。总的来说,计步器的开发研制对健康生活极其关键。它不仅仅是一个计数的机器,更是一个督促运动,与健康密切联系的必需品。第2章 系统分析与方案比较2.1 系统的功能分析1. 基本功能:根据所学的知识,设计一个计步器,要求自行设计供电电源,该计步器能够实现计步功能。即加1计数器:步数最大值为99999。2. 扩展功能:(1)记录本次健身时间:时间单位为分钟。(2)能够计算和显示平均速率:每分钟走的步数。2.2 系统总体设计思路计步器由控制器模块,输入模块,输出模块和电源模块组成。对仿真器进行编程,使单片机作为主控制设备对采集
16、到的传感器信号进行处理,最后通过LED数码管显示输出。系统组成框图如图2.1所示。图2.1系统方案框图2.3 方案论证与比较根据总体设计思路分别对输入模块和显示模块做出分析和比较。2.3.1输入模块方案一:采用独立式按键作为输入模块,其特点是直接使用I/O口构成单个按键电路,接口电路配置较为灵活,按键识别和软件结构简单。但是当键数较多时,占用的I/O口较多,比较浪费资源,其原理图如图2.2所示:图2.2 独立的功能按键方案二:采用矩阵式键盘作为输入电路,其特点是当键数越多时越节约I/O口,比较节省资源,但缺点是电路和软件结构稍稍繁琐。其原理图如图2.3所示图2.3 4*4矩阵式键盘电路图综上所
17、述,本设计使用独立式按键作为计步器的计数按键。原因是这个计步器按键较少,仅需3个按键。若采用键盘输入为软件设计增加负担。并且考虑到本次设计中使用的I/O口不是很多,选择方案一是明智之举。2.3.2 显示模块方案一:用LCD显示,需要使用专用的驱动控制芯片,如PIC16F873,其特点是软件实现比较复杂,且价格较贵。方案二:采用LED数码管串行静态显示,虽然其显示亮度高,但是如果显示器位数较多,需要增加锁存器,占用I/O口线较多,CPU的消耗大。并且电路连接较为繁琐。方案三:采用LED数码管并行动态显示,显示亮度不及静态显示,但电路相对简单,适合于显示位数较多的设计。综上所述,考虑到用到5位数字
18、显示,为了不增加电路的负重感,所以采用方案三使用2个三位一体并行动态数码管。该数码管具有程序编写简单,对外界环境要求低,易于维护的特点。其排列形状如图2.4所示。图2.4 数码管排列形状第3章 硬件设计及介绍3.1 微处理器模块本设计规定使用ET44M210芯片,该芯片由台湾义统电子股份有限公司(Etoms Electronics Corp.)设计,是一款采用CMOS工艺制造,低价格高性能低功耗的8位SoC微控制器。3.1.1 外形和电路图符号图3.1 外形图图3.2 电路图符号3.1.2 功能特点和组成ET44M210芯片采用RISC指令集架构,数据存储器容量1.3KB,程序存储器容量16K
19、B,堆栈层数16层,中断源20个。主要功能特点有:1) 具有42个I/O引脚,可设置上拉电阻和按键唤醒功能2) 具有一个8位定时/计数器TCC和16位长时定时器FRC3) 具有一个串行外围接口SPI4) 具有2路16位的脉宽调制输出PWM5) 具有一个10位16路模数转换器ADC6) 具有一个2.4GMH无线射频调制解调器WM 7) 具有一个符合USB1.1通信协议的全速USB接口芯片的内部组成如下图3.3所示:DownstreamPort *3UpstreamPort RF ModuleROM/RAMI/O PORTTIMER/CPWMADCSPIMCUUSB HUB+ Embedded P
20、ortWMPLL图3.3 微处理器内部组成本次设计中所涉及到的微处理器部分是输入输出I/O接口,定时器/计数,中断控制。(1)输入输出I/O接口芯片最多可以有42个I/O引脚(PTA07,PTB07,PTC05,PTD07,PTE07,PTF03),通过有关寄存器的设置可以定义这些引脚为输入或输出。所有引脚都可以选择内部上拉电阻,部分引脚可以选择集电极开路。此外,还可以选择按键唤醒功能。(2)定时器/计数器芯片除了通常的带预除器的8位的计数器外,还有一个16位的“长时计数器”,可以很方便地实现长时定时,具有定时器溢出中断的功能。(3)中断控制芯片所有功能模块的响应都是通过中断工作方式来实现的。
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