【文章內容簡介】 10千歐電阻下拉至接地。 3線式SPI連接圖 4線式SPI連接圖CS為串行端口使能線，由SPI主機控制。如圖所示此線必須在傳輸起點變?yōu)榈碗娖剑瑐鬏斀K點變?yōu)楦唠娖健CLK為串行端口時鐘，由SPI主機提供。無傳輸期間， SCLK為空閑高電平狀態(tài)。SDI和SDO分別為串行數據輸入和輸出。SCLK下降沿時數據更新，SCLK上升沿時進行采樣。要在單次傳輸內讀取或寫入多個字節(jié)，必須設置位于第一個字節(jié)傳輸 (MB)R/W位后的多字節(jié)位。寄存器尋址和數據的第一個字節(jié)后，時鐘脈沖的隨后每次設置(8個時鐘脈沖)導致ADXL345指向下一個寄存器的讀取/寫入。時鐘脈沖停止后，移位才隨之終止，CS失效。要執(zhí)行不同不連續(xù)寄存器的讀取或寫入，傳輸之間 CS必須失效，新寄存器另行處理。SPI通信速率大于或等于2 MHz時，推薦采用3200Hz和1600Hz的輸出數據速率。只有通信速度大于或等于400KHz時，推薦使用800Hz的輸出數據速率，剩余的數據傳輸速率按比例增減。例如，200Hz輸出數據速率時，推薦的最低通信速度為100KHz。以高于推薦的最大值輸出數據速率運行，可能會對加速度數據產生不良影響，包括采樣丟失或額外噪聲。，CS引腳拉高至VDDI/O，ADXL345處于I178。C模式，需要簡單2線式連接。ADXL345符合《UM10204I178。C總線規(guī)范和用戶手冊》03版（2007年6月19日，NXP Semiconductors提供）。如果滿足了總線參數，便能支持標準（100 kHz）和快速（400 kHz）數據傳輸模式。支持單個或多個字節(jié)的讀取/寫入。ALT ADDRESS引腳接地，可以選擇備用I178。C地址0x53（隨后R/W位）。這轉化為0x3A寫入，0x3B讀取。對于任何不使用的引腳，沒有內部上拉或下拉電阻，因此，CS引腳或ALT ADDRESS引腳懸空或不連接時，任何已知狀態(tài)或默認狀態(tài)不存在。使用I178。C時CS引腳必須連接至VDD I/O，ALT ADDRESS引腳必須連接至任一VDD I/O或接地。由于通信速度限制，使用400kHzI178。C時，最大輸出數據數率為800Hz，與I178。C通信速度按比例呈線性變化。例如，使用100kHzI178。C時，DOR最大限值為200Hz。以高于推薦的最大值和最小值范圍的輸出數據數率運行，可能會對加速度數據產生不良影響，包括采樣丟失或額外噪聲。 I178。C連接圖如果有其他器件連接到同一I178。C總線，這些器件的額定工作電壓電平不能高于VDD I/。I178。C正確操作需要外接上拉電阻Rp。 傳感器模塊連接iMEMS半導體技術把微型機械結構與電子電路集成在同一顆芯片上。iMEMS加速度傳感器就是利用這種技術，實現對單軸、雙軸甚至三軸加速度進行測量并產生模擬或數字輸出的傳感器。根據不同的應用，加速度傳感器的測量范圍從幾g到幾十g不等。數字輸出的加速度傳感器還會集成多種中斷模式。這些特性可以為用戶提供更加方便靈活的解決方案。ADXL345是一款小而薄的超低功耗3軸加速度計，分辨率高(13位)，測量范圍達177。16g。數字輸出數據為16位二進制補碼格式，可通過SPI(3線或4線)或I2C數字接口訪問。ADXL345非常適合移動設備應用。它可以在傾斜檢測應用中測量靜態(tài)重力加速度，還可以測量運動或沖擊導致的動態(tài)加速度。其高分辨率()，176。的傾斜角度變化。，為傳感器底座，接口電路連接： 傳感器連接模塊此模塊電路主要功能就用于做ADXL345加速度傳感器的一個轉接口，而且利用ADXL345該加速度傳感器產生相應的變化值。相當于整個系統的信號產生模塊。 微處理器模塊 PIC單片機（Peripheral Interface Controller）是一種用來開發(fā)的去控制外圍設備的集成電路（IC）。一種具有分散作用（多任務）功能的CPU。與人類相比，大腦就是CPU，PIC 共享的部分相當于人的神經系統。 PIC 單片機是一個小的計算機 。PIC單片機有計算功能和記憶內存像CPU并由軟件控制允行。然而，處理能力—存儲器容量卻很有限，這取決于PIC的類型。但是它們的最高操作頻率大約都在20MHz左右，存儲器容量用做寫程序的大約1K—4K字節(jié)。 　　時鐘頻率與掃描程序的時間和執(zhí)行程序指令的時間有關系。但不能僅以時鐘頻率來判斷程序處理能力，它還隨處理裝置的體系結構改變（1*）。如果是同樣的體系結構，時鐘頻率較高的處理能力會較強。 　　這里用字來解釋程序容量。用一個指令（2*）表示一個字。通常用字節(jié)（3*）來表示存儲器（4*）容量。一個字節(jié)有8位，每位由1或0組成。PIC16F84A單片機的指令由14位構成。當把1K個字轉換成位為：1 x 1,024 x 14 = 14,336位。再轉換為字節(jié)為：14,336/(8 x 1,024) = 。在計算存儲器的容量時，我們規(guī)定 1G 字節(jié) = 1,024M 字節(jié), 1M 字節(jié) = 1,024K 字節(jié), 1K 字節(jié)= 1,024 字節(jié). 它們不是以1000為倍數，因為這是用二進制計算的緣故。 　　1*計算機的物理結構,包括組織結構、容量、該計算機的CPU、存儲器以及輸入輸出設備間的互連。經常特指CPU的組織結構,包括它的寄存器、標志、總線、算術邏輯部件、指令譯碼與執(zhí)行機制以及定時和控制部件。 　　2*指出某種操作并標識其操作數(如果有操作數的話)的一種語言構造 　　3*作為一個單位來操作(運算)的一個二進制字符串,通常比計算機的一個字短。 　　4*處理機內的所有可尋址存儲空間以及用于執(zhí)行指令的其它內存儲器。 　　在計算存儲器的容量時，我們規(guī)定1G字節(jié) = 1,024M字節(jié), 1M字節(jié) = 1,024K 字節(jié), 1K 字節(jié)= 1,024 字節(jié). 它們不是以1000為倍數，因為這是用二進制計算的緣故。 　　用PIC單片機使電路做的很小巧變得可能。 因為PIC單片機可以把計算部分、內存、輸入和輸出等都做在一個芯片內。所以她工作起來效率很高、功能也自由定義還可以靈活的適應不同的控制要求，而不必去更換不同的I178。C。這樣電路才有可能做的很小巧。本系統中是以PIC18F452為主控芯片來設計的，區(qū)別于一般的MCS51單片機的總線結構是馮諾依曼型、單指令流水線結構。PIC單片機的總線結構是哈佛結構、雙指令流水線結構，指令和數據空間是完全分開的， 可以對程序和數據同時進行訪問，所以提高了數據吞吐率。也是因為哈弗結構程序和數據總線可以采用不同的寬度，數據總線都是8位的，但指令總線位數分別位1116位。我們選擇的PIC18F452就是數據總線為8位，指令總線為16位的一款單片機。另外PIC單片機的所有寄存器，包括I/O口，定時器和程序計數器等都采用RAM結構形式，而且都只需要一個指令周期就可以完成訪問和操作。，主控模塊由PIC18F452為主要部分，外接一個16M的晶振，接上VCC和地構成最小系統模塊。 主控制器最小系統電路晶振的作用就是給單片機正常工作提供穩(wěn)定的時鐘信號。沒有晶振，就沒有時鐘周期，沒有時鐘周期，就無法執(zhí)行程序代碼，單片機就無法工作。 單片機工作時，是一條一條地從ROM中取指令，然后一步一步地執(zhí)行。單片機訪問一次存儲器的時間，稱之為一個機器周期，這是一個時間基準?！獋€機器周期包括12個時鐘周期。如果一個單片機選擇了16MHz晶振，它的時鐘周期是1/16us，它的一個機器周期是16(1/16)us，也就是1us。 機器周期不僅對于指令執(zhí)打有著重要的意義，而且機器周期也是單片機定時器和計數器的時間基準。例如一個單片機選擇了16MHz晶振，那么當定時器的數值加1時，實際經過的時間就是1us，這就是單片機的定時原理。接在晶振旁的兩個電容叫負載電容。一般單片機的晶振工作于并聯諧振狀態(tài)，也可以理解為諧振電容的一部分。它是根據晶振廠家提供的晶振要求負載電容選值的，換句話說，晶振的頻率就是在它提供的負載電容下測得的，能最大限度的保證頻率值的誤差。也能保證溫漂等誤差。兩個電容的取值都是相同的，或者說相差不大，如果相差太大，容易造成諧振的不平衡，容易造成停振或者干脆不起振。 EEPROM模塊EEPROM (Electrically Erasable Programmable ReadOnly Memory)，電可擦可編程只讀存儲器一種掉電后數據不丟失的存儲芯片。 EEPROM 可以在電腦上或專用設備上擦除已有信息，重新編程。一般用在即插即用。EEPROM（電可擦寫可編程只讀存儲器）是可用戶更改的只讀存儲器（ROM），其可通過高于普通電壓的作用來擦除和重編程（重寫）。不像EPROM芯片，EEPROM不需從計算機中取出即可修改。在一個EEPROM中，當計算機在使用的時候是可頻繁地重編程的，EEPROM的壽命是一個很重要的設計考慮參數。EEPROM的一種特殊形式是閃存，其應用通常是個人電腦中的電壓來擦寫和重編程。 　　EEPROM,一般用于即插即用（Plug amp。 Play）。常用在接口卡中，用來存放硬件設置數據。 也常用在防止軟件非法拷貝的硬件鎖上面。24LC064是一款小容量的EEPROM，主要用于用戶信息的存取，利用EEPROM的掉電不丟失性，在設計中主要利于它來保存用戶的步長等信息。 ，24LC064與ADUC7026單片機進行I178。C通信，所以在EEPROM上SDA、SCKL兩個通信管腳上接了上拉電阻。 EEPROM接線圖假如沒有上拉，時鐘和數據信號容易出錯，畢竟，CPU的功率有限，帶很多BUS線的時候，提供高電平信號有些吃力。而一旦這些信號被負載或者干擾拉下到某個電壓下，CPU無法正確地接收信息和發(fā)出指令，只能不斷地復位重啟。這是根據電路需要設計的，主要目的是為了防止干擾，增加電路的穩(wěn)定性。 顯示模塊液晶顯示器，或稱LCD（Liquid Crystal Display），為平面超薄的顯示設備，它由一定數量的彩色或黑白像素組成，放置于光源或者反射面前方。液晶顯示器功耗很低，因此倍受工程師青睞，適用于使用電池的電子設備。它的主要原理是以電流刺激液晶分子產生點、線、面配合背部燈管構成畫面。LCD特點：機身薄，節(jié)省空間。與比較笨重的CRT顯示器相比，液晶顯示器只要前者三分之一的空間。 省電，不產生高溫。它屬于低耗電產品，可以做到完全不發(fā)熱(主要耗電和發(fā)熱部分存在于背光燈管或LED)，而CRT顯示器，因顯像技術不可避免產生高溫。 低輻射，益健康。液晶顯示器的輻射遠低于CRT顯示器（僅僅是低，并不是完全沒有輻射，電子產品多多少少都有輻射），這對于整天在電腦前工作的人來說是一個福音。 畫面柔和不傷眼，不同于CRT技術，液晶顯示器畫面不會閃爍，可以減少顯示器對眼睛的傷害，眼睛不容易疲勞。5110是一塊低功耗的CMOS LCD控制驅動器，設計為驅動48行84列的圖形顯示。所有必須的顯示功能集成在一塊芯片上，包括LCD 電壓及偏置電壓發(fā)生器，只須很少外部元件且功耗小。5110與微控制器的接口使用串行總線。以下是5110主要的幾個引腳的功能：SDIN：串行數據線SCLK：串行時鐘線D/C：模式選擇 SCE：芯片使能 RES:復位實時時鐘模塊 液晶顯示模塊電路圖，將SCE與單片機的RD3連接，將RES（RST）連接到單片機的RD4，D/C連接到單片機的RD5引腳，將DIN連接到單片機的RD6，SCLK連接到RC3。使用Nokia5110液晶的四大理由：（1）性價比高，LCD1602可以顯示32個字符，而Nokia5110可以顯示15個漢字，30個字符。，LCD1602一般15元左右，LCD12864一般50~70元。（2） 接口簡單，僅四根I/O線即可驅動，LCD1602需11根I/O線，LCD12864需12根。（3）速度快，是LCD12864的20倍，是LCD1602的40倍。（4），正常顯示時工作電流200uA以下，具有掉電模式，適合電池供電的便攜式移動設備?？梢栽谑袌錾腺I到Nokia5110的裸屏和帶PCB的Nokia5110屏幕，因為Nokia5110是不帶背光的，所以通常商家會在PCB上按了幾個背光LED，上電就能亮。 5 軟件設計 軟件總體設計 程序流程圖：預采樣結束清零按鍵按下算法計數顯示輸出步數、里程開始按鍵按下輸入步長初始化自適應閾值判斷閾值是否有效計數Count%50＝0繼續(xù)計數（a）主程序流程圖 （b）計步流程圖 程序流程圖不同的人行走會有不同加速度大小的輸出，因此軟件中動態(tài)參數的設置提供了一種自適應的方法，來滿足不同行人的要求。動態(tài)參數包括動態(tài)精度、動態(tài)閾值以及加速度傳感器的峰一峰值的輸出。動態(tài)精度是用來量化采樣的數據以去除高頻的噪聲；動態(tài)閾值滿足下式就可以判斷一步的成立。Old DataDynamic ThresholdNew Data。于是在進入測試后首先進行預采樣，進行自適應，獲得動態(tài)閾值。軟件中量化的模塊有兩個移位寄存器組成：新數據寄存器和舊數據寄存器。新數據寄存器的內容為動態(tài)精度和加速度變化值，當加速度變化值大于動態(tài)精度時，這時的數據就可以移位到新數據寄存器；當加速度變化值小于或者等于動態(tài)精度時，新數據寄存器保持不變。舊數據寄存器則不斷的更新采樣的數據。為防止不同時間，人體運動狀態(tài)不同，設置軟件每隔50步，重新采樣取得閾值，繼續(xù)計數，同時為防止不同時間的閾值不同產生的誤計數，比如人已經停止運動，但是沒有按下結束鍵是，采用前后兩次閾值比較，在某一變化范圍內認為有效閾值，這樣就避免了錯誤的計數，提高了計數精度。輸入步長，在結束運動時，可以計算運動的里程數，對鍛煉量進行評估。