步測儀的設(shè)計(jì)_畢業(yè)論文說明書(已修改)
2024-09-12 09:43 本頁面
【正文】 第 1 頁 目 錄 引言 ??????????????? ?? ??????????? 3 1 設(shè)備選型 ??????????????? ?? ??????????? 4 設(shè)計(jì)方案比較 ??????????????? ?? ??????????? 4 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)定 ??????????????? ?? ??????????? 4 步測儀系統(tǒng)元器件選擇 ??????????????? ?? ??? 5 2 總體設(shè)計(jì)原理圖 ??????????????? ?? ??? 6 步測儀模塊電路圖及說明 ??????????????? ? ? ??? 6 基站模塊電路圖及說明 ??????????????? ?? ??? 7 3 各主要元器件模塊設(shè)計(jì) ??????????????? ?? ??? 9 單片機(jī) ATMEGA16介紹 ??????????????? ?? ??? 9 概述 ??????????????? ?? ??? 9 ATMEGA16產(chǎn)品特性 ??????????????? ?? ??? 9 外設(shè)特點(diǎn) ??????????????? ?? ??? 10 ATMEGA16引腳功能 ??????????????? ?? ?? ? 12 無線收發(fā)模塊 NRF905設(shè)計(jì) ??????????????? ?? ??? 14 模塊外觀 ??????????????? ?? ??? 14 模塊簡介 ??????????????? ?? ??? 14 基本特點(diǎn) ??????????????? ?? ??? 14 應(yīng)用領(lǐng)域 ??????????????? ?? ??? 15 硬件原理說明 ??????????????? ?? ??? 15 通過 AVR 單片機(jī)軟件控制原理 ??????????????? ?? ??? 16 模塊原理圖 ??????????????? ?? ??? 19 與單片機(jī)硬件連接圖 ??????????????? ?? ??? 20 三軸加速度傳感器 KXP74設(shè)計(jì) ??????????????? ?? ??? 21 第 2 頁 加速度傳感器簡介 ??????????????? ?? ??? 21 步伐參數(shù)設(shè)定 ??????????????? ?? ??? 22 軟件編程流程圖 ??????????????? ?? ??? 25 距離參數(shù)設(shè)定 ??????????????? ?? ??? 26 卡路里（能量）參數(shù)設(shè)定 ??????????????? ?? ??? 27 硬件連接圖 ??????????????? ?? ??? 28 LCD12864液晶顯示模塊設(shè)計(jì) ??????????????? ?? ??? 29 液晶顯示模塊概述 ??????????????? ?? ??? 29 基本特性 ??????????????? ?? ??? 29 外形尺寸 ??????????????? ?? ??? 30 接口時(shí)序 ??????????????? ?? ??? 30 硬件連接圖 ??????????????? ?? ??? 32 4 軟件設(shè)計(jì) ??????????????? ?? ??? 33 主程序流程圖 ??????????????? ?? ??? 33 采樣及處理程序流程圖 ??????????????? ?? ??? 34 5 實(shí)驗(yàn)結(jié)論 ??????????????? ?? ??? 34 謝辭 ??????? ???? ???????????????? 35 參考文獻(xiàn) ???? ???? ????????? 36 第 3 頁 引言 計(jì)步器是一種頗受歡迎的日常鍛煉進(jìn)度監(jiān)控器，可以 激勵(lì)人們挑戰(zhàn)自己，增強(qiáng)體質(zhì)，幫身。早期設(shè)計(jì)利用加重的機(jī)械開關(guān)檢測步伐，并帶有一個(gè)簡單的計(jì)數(shù)器。晃動(dòng)這些裝置時(shí)，可以聽到有一個(gè)金屬球來回滑動(dòng)，或者一個(gè)擺錘左右擺動(dòng)敲擊擋塊，隨著科技的發(fā)展，數(shù)字化已經(jīng)來臨，我們設(shè)計(jì)的這款步測儀完全自主運(yùn)行，不需要人工操作，只需要用戶佩戴符合步測儀的要求，其余的事情他可以自主運(yùn)行，他不僅可以測量用戶所走的步數(shù)，還可以根據(jù)用戶的步數(shù)從而可以測量出用戶所走的距離，還可根據(jù)所走的距離與時(shí)間來計(jì)算用戶這段時(shí)間所消耗的能量，從而讓用戶更加直觀的了解自己的生體狀況，來幫助人們了解自己身體從而 達(dá)到改善自己身體狀況的功能。 下面我們將從設(shè)備選型與比較、設(shè)備的總體規(guī)劃，以及各個(gè)重要元器件的原理介紹和如何實(shí)現(xiàn)其在步測儀中的功能做詳細(xì)介紹。 第 4 頁 設(shè)備選型 設(shè)計(jì)方案比較 實(shí)際的步測儀，根據(jù)計(jì)算路程的實(shí)現(xiàn)方法，可以分為兩種：一是利用 GPS模塊來計(jì)算路程；二是利用加速度傳感器來計(jì)算路程。采用以上兩種方式的設(shè)計(jì)方案及其比較如表： 方案編號(hào) 路程設(shè)計(jì) 數(shù)據(jù)傳輸方式 方案評估 1 GPS 模塊 有線方式 精度高，數(shù) 據(jù)傳輸短，程序設(shè)計(jì)復(fù)雜，成本高。 2 加速度傳感器 無限方式 數(shù)據(jù)傳輸距離較遠(yuǎn)，程序設(shè)計(jì)簡單，成本低。 通過上述方案設(shè)計(jì)性能評估可知，采用 GPS 模塊的系統(tǒng)成本較高，而且程序設(shè)計(jì)復(fù)雜度高。而采用加速度傳感器的系統(tǒng)，雖然在計(jì)算精度上比第一種方案低一些，但其成本低，程序設(shè)計(jì)簡單，通過適當(dāng)?shù)乃惴ㄌ幚?，精度也能提高許多，可以滿足設(shè)計(jì)的要求。 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)定 設(shè)計(jì)設(shè)想：我們根據(jù)加速度傳感器傳輸出的 SPI 信號(hào)，這些信號(hào)是由用戶的動(dòng)作產(chǎn)生步測信號(hào)，信號(hào)傳輸?shù)?AVR 單片機(jī)里面，經(jīng)過單片機(jī)的信號(hào) 處理，輸出到無線收發(fā)模塊（ 1），以上是單片機(jī)步測儀模塊工作原理，其設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)圖如下所示： 由無線收發(fā)模塊（ 1）發(fā)出的信號(hào)，無線收發(fā)模塊（ 2）接收（ 1）所發(fā)的信號(hào)，這加速度傳感器 ATMEGA16 無線收發(fā)芯片（ 1） SPI SPI 第 5 頁 些信號(hào)傳輸?shù)搅硪粋€(gè)單片機(jī)做進(jìn)一步處理，單片機(jī)處理的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成串行芯片和 12864能接受的信號(hào)，從而能夠顯示人們能夠看到的測量數(shù)據(jù)，其設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)圖如下圖所示 元器件選擇 通過上述對整體結(jié)構(gòu)的研究我們得到了其元器件的選擇情況如下圖所示 器件編號(hào) 器件名稱 型號(hào) 基本參數(shù) 1 單片機(jī) ATMEGA16 EEPROM,系統(tǒng)最大頻率 SRAM 2 加速度傳感器 KXP74 數(shù)字 spi 接口 .低功耗，高性能 3 無線收發(fā)模塊 AT86RF230 104db 鏈路運(yùn)算， 101db 的接收靈敏度和 3db 的傳輸功率 4 液晶顯示模塊 LCD12864 128*64個(gè)液晶顯示 串 行 芯 片（ USB ）、LED12864 ATMEGA16 無線收發(fā)模塊（ 2） SPI SPI 第 6 頁 2 總體設(shè)計(jì)原理電路圖 根據(jù)上面我們對整體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)設(shè)想，我們可以知道我們設(shè)計(jì)的電路主要分為兩個(gè)主要部分，他們分別是步測儀模塊和基站模塊，通過他們的精確通信才能保證整個(gè)電路實(shí)現(xiàn)我們無線步測這一滿足用 戶的要求的功能。 步測儀模塊電路如圖 以上各部分電路說明如下： 1： ATMEGA16模塊其最小系統(tǒng)和與和各個(gè)元器件的引腳使用情況。 1 2 3 4 5 第 7 頁 2：與加速度傳感器連接引腳使用情況和外部電路連接圖 3：三軸加速度傳感器和 ATMEGA16引腳連接和其最小工作系統(tǒng) 4： nrf905無線收發(fā)模塊引腳連接電路圖 5：電源部分電路圖 基站模塊電路圖如下 基站模塊電路圖說明如下： 1： nrf905引腳連接電路圖 2： lcd12864液晶顯
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