步測(cè)儀的設(shè)計(jì)_畢業(yè)論文說(shuō)明書(shū)-文庫(kù)吧在線文庫(kù)
【正文】 用 50 Hz 數(shù)據(jù)速率 (20 ms)。為了找到真正的有節(jié)奏的步伐，必須排除這種無(wú)效振動(dòng)。當(dāng)新采樣數(shù)據(jù)到來(lái)時(shí)， sample_new 無(wú)條件移 入sample_old 寄存器。平均值 (Max + Min)/2 稱為“動(dòng)態(tài)閾值”。 圖 2. 步行階段與加速度模式 第 22 頁(yè) 圖 3 顯示了與一名跑步者的豎向、前向和 側(cè)向加速度相對(duì)應(yīng)的 x、 y 和 z 軸測(cè)量結(jié)果的典型圖樣。 SPI 接口的工作方式可通過(guò) SPI 指令進(jìn)行設(shè)置。 SPI 接口的工作方式可通過(guò) SPI 指令進(jìn)行設(shè)置。在應(yīng)用過(guò)程中一定要注意在進(jìn)入接 收模式之前， nRF905 需要 650ns 的反應(yīng)時(shí)間，這是不可忽略的。 nRF905 的工作模式由 TRX_CE、 TX_EN 和 PWR_UP 三個(gè)引腳決定，下面具體詳細(xì)分析 nRF905 的發(fā)送流程和接收流程。 XTAL1 反向振蕩放大器與片內(nèi)時(shí)鐘操作電路的輸入端。端口 C 也可以用做其他不同的特殊功能 . 端口 D(PD7..PD0) 端口 D 為 8 位雙向 I/O 口，具有可編程的內(nèi)部上拉電阻。其輸出緩沖器具有對(duì)稱的驅(qū)動(dòng)特性，可以輸出和吸收大電流。 ATmega16 具有一整套的編程與系統(tǒng)開(kāi)發(fā)工具，包括： C 語(yǔ)言 編譯器 、宏匯編、 程序調(diào)試器 / 軟件 仿真器 、仿真器及評(píng)估板。 步測(cè)儀模塊電路如圖 以上各部分電路說(shuō)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?；蝿?dòng)這些裝置時(shí)，可以聽(tīng)到有一個(gè)金屬球來(lái)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(lái)臨，我們?cè)O(shè)計(jì)的這款步測(cè)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(cè)儀的要求，其余的事情他可以自主運(yùn)行，他不僅可以測(cè)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(cè)量出用戶所走的距離，還可根據(jù)所走的距離與時(shí)間來(lái)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(lái)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。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(píng)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。 ATMEL 公司將高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)運(yùn)用在了 AVR 單片機(jī)上，使得 AVR 單片機(jī)都具有 ISP 的功能，即使在程序運(yùn)行時(shí)，也可以對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行重新編程。端口 A 為 8 位雙向 I/O 口，具有可編程的內(nèi)部上拉電阻。 端口 B 也可以用做其他不同 的特殊功能 . 端口 C(PC7..PC0) 端口 C 為 8 位雙向 I/O 口，具有可編程的內(nèi)部上拉電阻。在復(fù)位過(guò)程中，即使系統(tǒng)時(shí)鐘還未起振，端口 D 處于 高阻狀態(tài) 。不使用 ADC 時(shí)，該 引腳 應(yīng)直接與 VCC 連接。只有在前一個(gè)數(shù)據(jù)包被發(fā)送完畢， nRF905才能接受下一個(gè)發(fā)送數(shù)據(jù)包。進(jìn)入關(guān)機(jī)模式后， nRF905 保持配置字 中的內(nèi)容，但不會(huì)接收或發(fā)送任何數(shù)據(jù)。 當(dāng)正在接收一個(gè)數(shù) 據(jù)包時(shí)， TRX_CE或 TX_EN引腳的狀態(tài)發(fā)生改變，nRF905立即把其工作模式改 變，數(shù)據(jù)包則丟失。 第 21 頁(yè) 3 軸加速度計(jì) KXP74 模塊設(shè)計(jì) 加速度傳感器簡(jiǎn)介 KXP74 利用 MEMS（微 機(jī)電系統(tǒng)）慣性傳感器和復(fù)雜的軟件來(lái)精確檢測(cè)真實(shí)的步伐?？梢允褂盟膫€(gè)寄存器和一個(gè)求和單元，如圖 4所示。這種選擇具有自適應(yīng)性，并且足夠快。 第 24 頁(yè) 步伐邁出的條件定義為：當(dāng)加速度曲線跨過(guò)動(dòng)態(tài)閾值下方時(shí)，加速度曲線的斜率為負(fù)值 (sample_new sample_old)。假設(shè)人們最快的跑步速度為每秒 5步，最慢的步行速度為每 2 秒 1 步。 “計(jì)數(shù)規(guī)則” 用于確定步伐是否是一個(gè)節(jié)奏模式的一部分。如果用戶身材較高或 以較快速度跑步，步長(zhǎng)就會(huì)較長(zhǎng)。 雖然數(shù)據(jù)速率為 50 Hz，但 kxp74 的片內(nèi) FIFO 使得處理器無(wú)需每 20 ms 讀取一次數(shù)據(jù)，極大地減輕了主處理器的負(fù)擔(dān)。 第 27 頁(yè) 速度參數(shù) 速度 = 距離 /時(shí)間，而每 2秒步數(shù)和跨步長(zhǎng)度均可根 據(jù)上述算法計(jì)算，因此可以使用公式 2 獲得速度參數(shù)。為了考慮運(yùn)動(dòng)者的體重，我們可以將公式 4轉(zhuǎn)換為公式 5。飲其流時(shí)思其源，成吾學(xué)時(shí)念吾師，在此論文完成之際，謹(jǐn)向我尊敬的導(dǎo)師 梁強(qiáng)老師致以誠(chéng)摯的謝意和崇高的敬意。 第 28 頁(yè) 硬件連接圖 第 29 頁(yè) LCD12864 液晶顯示屏模塊設(shè)計(jì) 液晶顯示模塊概述 12864A1 漢字圖形點(diǎn)陣液晶顯示模塊，可顯示漢字及圖形，內(nèi)置 8192 個(gè)中文漢字（ 16X16 點(diǎn)陣）、 128 個(gè) 字符（ 8X16 點(diǎn)陣）及 64X256 點(diǎn)陣顯示 RAM（ GDRAM）。表 3顯示了卡路里消耗與跑步速度的典型關(guān)系。如前所述，人們的跑步速度最快可達(dá)每秒 5 步，因此每 秒刷新一次結(jié)果即可保證實(shí)時(shí)顯示，從而處理器只需每 通過(guò)水印中斷喚醒一次并從 kxp74 讀取數(shù)據(jù)。 表 2. 跨步長(zhǎng)度與速度（每 2秒步數(shù)）和身高的關(guān)系 每 2秒步數(shù) 跨步 (m/s) 0~2 身高 /5 2~3 身高 /4 3~4 身高 /3 4~5 身高 /2 5~6 身高 / 6~8 身高 =8 身高 2秒的時(shí)間間隔可以利用采樣數(shù)精確算出。在這種模式下工作時(shí)，每經(jīng)過(guò)一個(gè)有效步伐，步伐計(jì)數(shù)器就會(huì)更新一次。 表 1. 數(shù)據(jù)速率和功耗 輸出數(shù)據(jù) 速率 (Hz) 帶寬 (Hz) 速率 代碼 IDD (181。當(dāng)計(jì)步器因?yàn)椴叫谢蚺懿街獾脑蚨浅Ｑ杆倩蚍浅＞徛卣駝?dòng)時(shí)，步伐計(jì)數(shù)器也會(huì)認(rèn)為它是步伐。這些寄存器中的數(shù)據(jù)分別稱為 sample_new 和 sample_old。 第 23 頁(yè) 圖 5. 最活躍軸的濾波數(shù)據(jù) 動(dòng)態(tài)閾值和動(dòng)態(tài)精度：系統(tǒng)持續(xù)更新 3軸加速度的最大值和最小值，每采樣 50次更新一次。圖 2描繪了一個(gè)步伐，我們將其定義為單位步行周期，圖中顯示了步行周期各階段與豎向和前向加速度變化之間的關(guān)系。 器件配置 所有配置字都是通過(guò) SPI 接口送給 nRF905。 器件配置 所有配置字都是通過(guò) SPI 接口送給 nRF905。 通過(guò)上面的介紹，對(duì) nRF905 的接收流程有了一定的了解。兩種工作模式分別是 ShockBurstTM 接收模式和 ShockBurstTM 發(fā)送模式，兩種節(jié)能模式分別是關(guān)機(jī)模 式和空閑模式。持續(xù)時(shí)間小于門限間的脈沖不能保證可靠復(fù)位。如果 JTAG 接口 使能，即使復(fù)位出現(xiàn)引腳 PC5(TDI)、 PC3(TMS)與 PC2(TCK)的上拉電阻被激活。 端口 B(PB7..PB0) 端口 B 為 8 位雙向 I/O 口，具有可編程的內(nèi)部上拉電阻。 ATmega16 有如下特點(diǎn) :16K 字節(jié) 的系統(tǒng)內(nèi)可編程 Flash(具有同時(shí)讀寫(xiě)的能力，即RWW)， 512 字節(jié) EEPROM， 1K 字節(jié) SRAM， 32 個(gè)通用 I/O 口線， 32 個(gè)通用工作寄存器，用于 邊界掃描 的 JTAG 接口，支持片內(nèi)調(diào)試與編程，三個(gè)具有比較模式的靈活的 定時(shí)器 / 計(jì)數(shù)器 (T/C),片內(nèi) /外中斷，可編程串行 USART，有起始條件檢測(cè)器的通用 串行接口 ， C、SPI 端口以及 中斷系統(tǒng) 繼續(xù)工作；掉電模式時(shí)晶體振
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