4 计步器系统软件设计

　　4.1 主程序流程图

　　传感器模块是由 MMA7455 来对人行走时的加速度信号进行检测， 其 XYZ 轴分别对人体行走时在水平前向、侧向和垂直方向上产生的加速度信号进行检测，能够提高对人体行走时加速度信号的测量精度，另外可以在此模拟输出脚上接上电容和电阻形成低通滤波器对高频噪音和干扰信号进行滤波，从而减小测量误差。控制模块主要对加速度信号进行读取和显示步数信息。 单片机的 PA0 ～ PA2 分别于MMA7455 的三轴 XYZ 输出端口相连接，经过微控制器相关算法得出人体行走时的步数， 并将该步数信号通过 LCD 液晶显示屏进行显示， 同时可通过按键对 LCD 进行显示、关闭和清零等操作。

　　4.2子程序流程图

　　在获取加速度信号时，采样频率的选择很重要。采样频率过低，不能准确反映数据变化的情况。采样频率过高，则会引入很多无关的信息，增加了系统的运算量，影响反应速度。需要根据实际情况选择合适的采样频率。而人行走时的频率一般为110 步/ 每分钟( 即1.8Hz)，跑步时也不超过5Hz，本设计设定采样频率为10Hz。

　　图27.检测加速度信号流程图

　　5 计步器调试与结果分析

　　5.1 实物系统调试
本次设计最开始采用 Protel 设计原理图并根据此制作 PCB 板，在软件方面用Protues 设计系统仿真，利用 Protues 进行单片机控制仿真还要安装 Keil C 语言编程软件。

　　图 28.计步器 PCB 板

　　制作 PCB 板时注意布线不要过于紧凑，在焊锡时候容易焊在一起导致短路，本次设计的 PCB 板是简易 PCB 板， .将转印纸有图的一面紧贴覆铜板有铜一面， 设法将纸固定（如用透明胶等） ；铜面朝上，水平放入热转印机，稍用力送入，感觉板被夹住后放手；PCB 板从机器另一边出来后，缓慢将转印纸分离，并检查转印结果是否符合要求，若出现断线等情况，可用油性笔补上。然后对铜板进行腐蚀只有电路上附有铜板，清洗就是要将 PCB 板上的墨粉去掉，露出光洁的铜线；松香是助焊剂，助焊剂的作用是辅助热传导、去除氧化物、降低被焊接材质表面张力、去除被焊接材质表面油污、增大焊接面积、防止再氧化等，在这几个方面中比较关键的作用有两个就是：去除氧化物与降低被焊接材质表面张力。

　　在 PCB 板制作好后，将电子元件焊上去，由于封装号在 PCB 制作时已经完善， 所以在焊板子时候不会有什么太大的困难。最后利用单片机开发板将程序烧到单片机里，计步器制作完成。

　　图 29.计步器实物图

　　在计步器功能实现上，我们按下按键一开始计步，在走了若干步后按下按键二停止键。

　　如要计步器继续计数可以按下按键三继续计步，如图31。

　　5.2 结果分析

　　在实物调试中基本实现了本次设计的基本要求， 四个按键不存在不灵敏的问题，电池盒与PCB板连接良好， 犹如在设计时电源电路正负极距离较近， 在焊锡时候特别注意了这个问题，以防电池短接。总之，此次调试较为顺利。

　　6 总结与展望

　　本次论文基于单片机设计了跑步机计步器及其外围电路， 对于计步器进行了实物调试，在整个计步器控制系统中主要完成了以下任务。

　　（1）完成了计步器及其外围电路的总体设计方案。

　　（2）完成了计步器系统硬件电路设计， 选择了合适的加速度传感器， 简化了显示装置较为经济。

　　（3）进行了实物仿真，实现了计步器的计步功能，可以开始停止与从新开始。

　　在计步器控制系统及其外围电路的设计中，基本实现了预期设计目标。对于

　　设计过程遇到了很多问题，有些问题通过自己的努力与他人的帮助解决了一些。但是还有一些问题如下所示，仍然需要进一步研究：

　　（1） 有时候会存在走10步但只显示8到9步的情况，初步估计是加速度传感器灵敏度与程序中所设定的10HZ采样频率有关。

　　（2） 电源电路的设计问题， 本身计步器的优点就是便携， 但是电池盒与PCB板的连接没有固定，不善于携带，甚至奔跑。

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