文章《加速度传感器在计步器设计中的应用解析（一）》介绍了关于计步器的研究意义、原理及分类之后，今天进一步介绍关于计步器的总体结构设计。

　　2.计步器系统总体设计结构设计

　　2.1 计步器总体设计

　　计步器总体上来说由控制器模块，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到的传感器信号进行处理，最后通过LCD显示输出。在其中控制器模块，我采用按键模块，像典型的计步器按键一样，在设计初期设定的按键有开始键，停止键，重新计数键以及单片机模块必须带有的复位键。输入模块有MMA7455加速度传感器为主，单片机为媒介，在检测出加速度变化时处理计算后输入给单片机。输入模块的关键在于加速度传感器的精度与是否有现成的模块，而不是需要传感器感触装置本身，因为在电路制作中，存在模块的传感器将大大方便PCB板的制作，只需要搞清它的封装及引脚图就可以清楚且正确的连接。输出模块中采用LCD液晶显示，它与单片机连接基本上固定的。在液晶显示中存在一个背景光调节，主要是用一个变阻器接入液晶显示屏的端口，但由于PCB板的大小在设计初期就要本着越小越好，所以该设计可以忽略。电源模块我打算采用最为简单的电池，在电池盒中放置电池，正负极以电烙铁焊住。
总体方案的设计必须突出简洁，方便，便携等特点，存在集成的地方尽量集成，可以节省电路的地方坚决节省。
 

图7.计步器系统总体结构

　　2.2 三种计步器的对比

　　2.2.1  计步器的精度与质量

　　这三种计步器，也就是上述的单功能计步器，3D计步器，计步器手表（包括其他附加功能及特别佩戴方式）。在精度上，计步器的精度主要取决于它的传感器精度，而单功能计步器主要用的是机械震荡传感器，精度较低，佩戴固定。而另外两种计步器都是采用加速度传感器，精度较高，佩戴相对随意。在质量上单功能计步器主要是塑料材质，易损坏。另外的两种主要采用金属材质，相对坚固。

　　2.2.2  工作性能与价格

　　在工作噪音方面，都不存在太大的问题，因为本身计步器就是小仪器，驱动装置不存在机械问题，固然没有噪音干扰。在操作上显然单功能计步器因为其在佩戴上存在先天的短板，固然在真正生活时候操作并不方便。在按键上三种计步器按键基本没有差别。在价格上单功能计步器最为便宜，主要是因为它的材料，传感器型号，其他耗材都很基本，很便宜，手表计步器最贵，主要是因为功能全面，耗材多所致。当然，无论材料变化如何千变万化，在计步器领域，我们日常所用的计步器都不会超过200元，在足够资金的情况下，价格问题可以不加以考虑。

　　2.2.3  耗材更换方面

　　在耗材方面，主要更换的就是显示屏跟传感器，两者的质量跟价格都不是问题，所以耗材方面我考虑的不多。况且，在计步器市场的激烈竞争中，商家对耗材的价格都有了基本的共识，价格趋于稳定，不需要考虑市场供求关系的影响。

　　2.2.4  发展趋势

　　早期的计步器通常利用摆锤原理做为计步技术。后来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需要佩带需要和垂直于地面而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。计步器最基本的功能就是计步，在你散步甚至跑步的时候能帮你计算总共走了几步。 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。随着发展的深入，温度计，高度计、心率计、秒表和气压计等很多针对户外活动的功能也越来越多的应用于计步器。

　　总之，计步器的发展趋势就是更加便携，精确，功能多样化。

　　2.3  系统硬件结构方案设计

　　根据系统总体方案设定可知，我们的模块包括传感器与单片机的输入模块，电源模块，显示模块，按键控制模块。在方案的设定中，它的变化不大，主要变化来自于按键模块的形式，传感器型号的选择，显示模块的型号选择。根据系统基本功能进行设计，有以下几种方案以供选择。

　　设计方案一，其基本功能包括LCD液晶显示，加速度传感器，按键控制模块作用于LCD。

　　按键电路

　　图8.方案一系统硬件结构图

　　在方案一中，我用到了加速度传感器作为信号的接收方，用LCD液晶显示作为输出模块，整体上来说优势是芯片较少，较精确。

　　设计方案二，其基本功能包括机加速度动传感器，LED数码管显示，AD转化，另外添加了时钟系统。

　　图9.手表计步器

　　设计二方案中有加速度传感器实现计步器功能，时钟芯片实现时间显示功能。

　　本次设计的计步器系统是基于以锻炼为目的的计步器，而方案二的时间显示装置的作用不是很明显，因此在考虑计步器要简单便携，所以只需要设计出计步功能，而在市场上此类计步器的销路最好，综合考虑经济成本，系统设计原则与结构因素，选择设计方案一为本次设计的最终方案。（未完待续）

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