發布日期：2022-10-09 點擊率：128
4 計步器系統軟件設計
4.1 主程序流程圖
傳感器模塊是由 MMA7455 來對人行走時的加速度信號進行檢測， 其 XYZ 軸分別對人體行走時在水平前向、側向和垂直方向上產生的加速度信號進行檢測，能夠提高對人體行走時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行濾波，從而減小測量誤差。控制模塊主要對加速度信號進行讀取和顯示步數信息。 單片機的 PA0 ～ PA2 分別于MMA7455 的三軸 XYZ 輸出端口相連接，經過微控制器相關算法得出人體行走時的步數， 并將該步數信號通過 LCD 液晶顯示屏進行顯示， 同時可通過按鍵對 LCD 進行顯示、關閉和清零等操作。
4.2子程序流程圖
在獲取加速度信號時，采樣頻率的選擇很重要。采樣頻率過低，不能準確反映數據變化的情況。采樣頻率過高，則會引入很多無關的信息，增加了系統的運算量，影響反應速度。需要根據實際情況選擇合適的采樣頻率。而人行走時的頻率一般為110 步/ 每分鐘( 即1.8Hz)，跑步時也不超過5Hz，本設計設定采樣頻率為10Hz。
圖27.檢測加速度信號流程圖
5 計步器調試與結果分析
5.1 實物系統調試
本次設計最開始采用 Protel 設計原理圖并根據此制作 PCB 板，在軟件方面用Protues 設計系統仿真，利用 Protues 進行單片機控制仿真還要安裝 Keil C 語言編程軟件。
圖 28.計步器 PCB 板
制作 PCB 板時注意布線不要過于緊湊，在焊錫時候容易焊在一起導致短路，本次設計的 PCB 板是簡易 PCB 板， .將轉印紙有圖的一面緊貼覆銅板有銅一面， 設法將紙固定（如用透明膠等） ；銅面朝上，水平放入熱轉印機，稍用力送入，感覺板被夾住后放手；PCB 板從機器另一邊出來后，緩慢將轉印紙分離，并檢查轉印結果是否符合要求，若出現斷線等情況，可用油性筆補上。然后對銅板進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、去除氧化物、降低被焊接材質表面張力、去除被焊接材質表面油污、增大焊接面積、防止再氧化等，在這幾個方面中比較關鍵的作用有兩個就是：去除氧化物與降低被焊接材質表面張力。
在 PCB 板制作好后，將電子元件焊上去，由于封裝號在 PCB 制作時已經完善， 所以在焊板子時候不會有什么太大的困難。最后利用單片機開發板將程序燒到單片機里，計步器制作完成。
圖 29.計步器實物圖
在計步器功能實現上，我們按下按鍵一開始計步，在走了若干步后按下按鍵二停止鍵。
如要計步器繼續計數可以按下按鍵三繼續計步，如圖31。
5.2 結果分析
在實物調試中基本實現了本次設計的基本要求， 四個按鍵不存在不靈敏的問題，電池盒與PCB板連接良好， 猶如在設計時電源電路正負極距離較近， 在焊錫時候特別注意了這個問題，以防電池短接。總之，此次調試較為順利。
6 總結與展望
本次論文基于單片機設計了跑步機計步器及其外圍電路， 對于計步器進行了實物調試，在整個計步器控制系統中主要完成了以下任務。
（1）完成了計步器及其外圍電路的總體設計方案。
（2）完成了計步器系統硬件電路設計， 選擇了合適的加速度傳感器， 簡化了顯示裝置較為經濟。
（3）進行了實物仿真，實現了計步器的計步功能，可以開始停止與從新開始。
在計步器控制系統及其外圍電路的設計中，基本實現了預期設計目標。對于
設計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，仍然需要進一步研究：
（1） 有時候會存在走10步但只顯示8到9步的情況，初步估計是加速度傳感器靈敏度與程序中所設定的10HZ采樣頻率有關。
（2） 電源電路的設計問題， 本身計步器的優點就是便攜， 但是電池盒與PCB板的連接沒有固定，不善于攜帶，甚至奔跑。
下一篇： PLC、DCS、FCS三大控
上一篇： MS5607-02BA氣壓傳感
