【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 度（177。2g、177。4g、177。8g），可靠的設(shè)計(jì)、高抗震性（5000g），環(huán)保型產(chǎn)品，低成本。 MMA7455加速度傳感器由2部分組成：G單元和信號(hào)調(diào)理ASIC電路，如圖15所示。G單元是機(jī)械結(jié)構(gòu)，它是用半導(dǎo)體制作技術(shù)、由多晶硅半導(dǎo)體材料制成，并且是密封的，圖1中的積分、放大、濾波、溫度補(bǔ)償、控制邏輯和EEPROM相關(guān)電路、振蕩器、時(shí)鐘生成器、以及自檢等電路組成，完成G單元測(cè)量的電容值到電壓輸出的轉(zhuǎn)換。 圖15 G單元的等效電路如圖16所示，它相當(dāng)于在2個(gè)固定的電容極板中間放置1個(gè)可移動(dòng)的極板。當(dāng)有加速度作用于系統(tǒng)時(shí)，中間極板偏離靜止位置。用中間極板偏離靜止位置的距離測(cè)量加速度，中間極板與其中一個(gè)固定極板的距離增加，同時(shí)與另一個(gè)固定極板的距離減少，且距離變化值相等。距離的變化使得2個(gè)極板間的電容改變(如圖2所示)，電容值的計(jì)算公式是：C=Ae/D，其中A是極板的面積，D是極板間的距離，e是電介質(zhì)常數(shù)。信號(hào)調(diào)理ASIC電路將G單元測(cè)量的2個(gè)電容值轉(zhuǎn)換成加速度值，并使加速度與輸出電壓成正比。當(dāng)測(cè)量完畢后在INT1/INT2輸出高電平，用戶可以通過(guò)I2C或SPI接口讀取MMA7455L內(nèi)部寄存器的值，判斷運(yùn)動(dòng)的方向。自檢單元用于保證G單元和加速計(jì)芯片的電路工作正常，出電壓成比例。 圖16 對(duì)于MMA7455的引腳功能，引腳1 電源輸入端（數(shù)字）引腳2 GND 為接地線引腳3 N/C為空引腳，不接或接地引腳4 IADDR0為I2C地址0位引腳5 GND為接地引腳6 電源輸入端（模擬）引腳7 CS為SPI 使能(0)，I2C 使能(1)引腳8 INT1/DRDY為中斷1/數(shù)據(jù)就緒引腳9 INT2為中斷2引腳10 引腳11 N/C 為空引腳，不接或接地引腳12 SDO為SPI 串行數(shù)據(jù)輸出引腳 13 SDA/SDI/SDO為I2C 串行數(shù)據(jù)輸出/SPI 串行數(shù)據(jù)輸入/3 線接口串行數(shù)據(jù)輸出。引腳14 SCL/SPC為I2C 時(shí)鐘信號(hào)輸出/SPI 時(shí)鐘信號(hào)輸出。 MMA7455與單片機(jī)的接口電路 MMA7455與單片機(jī)的接口電路非常簡(jiǎn)單，分別是SDA與SCL兩個(gè)接口與單片機(jī)相連。傳感器其他部分如接地，接電源，懸空等都是固定接法。，另有兩個(gè)10千歐的電阻保護(hù)電路。 由于采用網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)，只需看到 SDA，SCL分別接到14,15引腳。 單片機(jī)系統(tǒng)電路 單片機(jī)最小系統(tǒng) 隨著電子技術(shù)的發(fā)展，單片機(jī)的功能將會(huì)更加的完善，因而單片機(jī)的應(yīng)用將更加普及。單片機(jī)在家電，電子，軍工等控制方面得到更加廣泛的應(yīng)用。單片機(jī)將是智能儀器應(yīng)用最多的。單片機(jī)的最小系統(tǒng)是由組成單片機(jī)系統(tǒng)必需的一些元件構(gòu)成的，除了單片機(jī)之外，還需要包括電源供電電路、時(shí)鐘電路、復(fù)位電路。 AT89S52 單片機(jī)簡(jiǎn)介AT89S52是一種低功耗、高性能CMOS 8位微控制器，具有8K 在系統(tǒng)可編程Flash 存儲(chǔ)器。使用Atmel 公司高密度非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)制造，與工業(yè)80C51 產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上Flash允許程序存儲(chǔ)器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的8 位CPU 和在系統(tǒng)可編程Flash，使得AT89S52在眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。 AT89S52具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 8k字節(jié)Flash，256字節(jié)RAM， 32 位I/O 口線，看門狗定時(shí)器，2 個(gè)數(shù)據(jù)指針，三個(gè)16 位 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，一個(gè)6向量2級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口， 片內(nèi)晶振及時(shí)鐘電路。另外，AT89S52 可降至0Hz 靜態(tài)邏 輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式?？臻e模式下，CPU 停止工作，允許RAM、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工 作。掉電保護(hù)方式下，RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止。P0口是一個(gè)8位漏極開(kāi)路的雙向I/O口。作為輸出口，每位能驅(qū)動(dòng)8個(gè)TTL邏 輯電平。對(duì)P0端口寫“1”時(shí)，引腳用作高阻抗輸入。 當(dāng)訪問(wèn)外部程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，P0口也被作為低8位地址/數(shù)據(jù)復(fù)用。在這種模式下， P0不具有內(nèi)部上拉電阻。 在flash編程時(shí)，P0口也用來(lái)接收指令字節(jié)；在程序校驗(yàn)時(shí)，輸出指令字節(jié)。程序校驗(yàn) 時(shí)，需要外部上拉電阻。 P1 口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O 口，p1 輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng)4 個(gè) TTL 邏輯電平。此外，（）和定時(shí)器/計(jì)數(shù)器2 的觸發(fā)輸入（）。 在flash編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口接收低8位地址字節(jié)。 引腳號(hào)第二功能： T2（定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T2的外部計(jì)數(shù)輸入），時(shí)鐘輸出 T2EX（定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T2的捕捉/重載觸發(fā)信號(hào)和方向控制） MOSI（在系統(tǒng)編程用） MISO（在系統(tǒng)編程用） SCK（在系統(tǒng)編程用） P2 口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O 口，P2 輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng)4 個(gè) TTL 邏輯電平。對(duì)P2 端口寫“1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入 口使用。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（IIL）。 在訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器或用16位地址讀取外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（例如執(zhí)行MOVX @DPTR） 時(shí)，P2 口送出高八位地址。在這種應(yīng)用中，P2 口使用很強(qiáng)的內(nèi)部上拉發(fā)送1。在使用 8位地址（如MOVX @RI）訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，P2口輸出P2鎖存器的內(nèi)容。 在flash編程和校驗(yàn)時(shí)，P2口也接收高8位地址字節(jié)和一些控制信號(hào)。 P3 口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O 口，p3 輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng)4 個(gè) TTL 邏輯電平。 P3口亦作為AT89S52特殊功能（第二功能）使用端口引腳第二功能： RXD(串行輸入口) TXD(串行輸出口) INTO(外中斷0) INT1(外中斷1) TO(定時(shí)/計(jì)數(shù)器0) T1(定時(shí)/計(jì)數(shù)器1) WR(外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通) RD(外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通 RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器工作時(shí)，RST引腳出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期以上高電平將是單片機(jī)復(fù)位。 ALE/PROG：當(dāng)訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，ALE（地址鎖存允許）輸出脈沖用于鎖存地址的低8位字節(jié)。一般情況下，ALE仍以時(shí)鐘振蕩頻率的1/6輸出固定的脈沖信號(hào)，因此它可對(duì)外輸出時(shí)鐘或用于定時(shí)目的。要注意的是：每當(dāng)訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)將跳過(guò)一個(gè)ALE脈沖。對(duì)FLASH存儲(chǔ)器編程期間，該引腳還用于輸入編程脈沖（PROG）。如有必要，可通過(guò)對(duì)特殊功能寄存器（SFR）區(qū)中的8EH單元的D0位置位，可禁止ALE操作。該位置位后，只有一條MOVX和MOVC指令才能將ALE激活。此外，該引腳會(huì)被微弱拉高，單片機(jī)執(zhí)行外部程序時(shí)，應(yīng)設(shè)置ALE禁止位無(wú)效。 PSEN：程序儲(chǔ)存允許（PSEN）輸出是外部程序存儲(chǔ)器的讀選通信號(hào)，當(dāng)AT89S52由外部程序存儲(chǔ)器取指令（或數(shù)據(jù)）時(shí)，每個(gè)機(jī)器周期兩次PSEN有效，即輸出兩個(gè)脈沖，在此期間，當(dāng)訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，將跳過(guò)兩次PSEN信號(hào)。 EA/VPP：外部訪問(wèn)允許，欲使CPU僅訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器（地址為0000HFFFFH），EA端必須保持低電平（接地）。需注意的是：如果加密位LB1被編程，復(fù)位時(shí)內(nèi)部會(huì)鎖存EA端狀態(tài)。如EA端為高電平（接Vcc端），CPU則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲(chǔ)器的指令。FLASH存儲(chǔ)器編程時(shí)，該引腳加上+12V的編程允許電源Vpp，當(dāng)然這必須是該器件是使用12V編程電壓Vpp。 XTAL1：振蕩器反相放大器和內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生電路的輸入端。 XTAL2：振蕩器反相放大器的輸出端。 LCD顯示電路 LCD1602簡(jiǎn)介 在日常生活中，我們對(duì)液晶顯示器并不陌生。液晶顯示模塊已作為很多電子產(chǎn)品的通過(guò)器件，如在計(jì)算器、萬(wàn)用表、電子表及很多家用電子產(chǎn)品中都可以看到，顯示的主要是數(shù)字、專用符號(hào)和圖形。在單片機(jī)的人機(jī)交流界面中，一般的輸出方式有以下幾種：發(fā)光管、LED數(shù)碼管、液晶顯示器。 1602液晶也叫1602字符型液晶，它是一種專門用來(lái)顯示字母、數(shù)字、符號(hào)等的點(diǎn)陣型液晶模塊。它由若干個(gè)5X7或者5X11等點(diǎn)陣字符位組成，每個(gè)點(diǎn)陣字符位都可以顯示一個(gè)字符，每位之間有一個(gè)點(diǎn)距的間隔，每行之間也有間隔，起到了字符間距和行間距的作用，正因?yàn)槿绱怂运荒芎芎玫仫@示圖形（用自定義CGRAM，顯示效果也不好）。1602LCD是指顯示的內(nèi)容為16X2,即可以顯示兩行，每行16個(gè)字符液晶模塊（顯示字符和數(shù)字）。市面上字符液晶大多數(shù)是基于HD44780液晶芯片的，控制原理是完全相同的，因此基于HD44780寫的控制程序可以很方便地應(yīng)用于市面上大部分的字符型液晶。圖21 LCD1602 LCD1602管腳功能1602采用標(biāo)準(zhǔn)的16腳接口，其中：引腳1：VSS為電源地引腳2：VCC接5V電源正極引腳3：V0為液晶顯示器對(duì)比度調(diào)整端，接正電源時(shí)對(duì)比度最弱，接地電源時(shí)對(duì)比度最高引腳4：RS為寄存器選擇，高電平時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平0時(shí)選擇指令寄存器。引腳5：RW為讀寫信號(hào)線，高電平時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平時(shí)進(jìn)行寫操作。引腳6：E(或EN)端為使能端,高電平時(shí)讀取信息，負(fù)跳變時(shí)執(zhí)行指令。引腳7～14：D0～D7為8位雙向數(shù)據(jù)端。引腳15～16：空腳或背燈電源。15腳背光正極，16腳背光負(fù)極。 圖22 1602管腳圖 LCD1602顯示電路設(shè)計(jì) 1602與單片機(jī)的接法較為固定，1602 液晶的控制管腳都接到了單片機(jī)管腳上，在功能設(shè)置指令中可以將液晶設(shè)為8 位數(shù)據(jù)接口和4 位數(shù)據(jù)接口，當(dāng)然也可以當(dāng)四位數(shù)據(jù)接口來(lái)用。液晶電源正端接5V，負(fù)端接地，背光正端接5V，負(fù)端接地。此外，液晶的偏壓管腳（VO）接到一個(gè)電位器的中間抽頭，電位器的兩端分別接5V 和地，這樣就可通過(guò)調(diào)節(jié)電位器來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)1602 液晶對(duì)比度的調(diào)節(jié)。但由于考慮到最后制作PCB板的空間有限，不設(shè)計(jì)液晶對(duì)比度問(wèn)題。圖23 LCD與單片機(jī)連接圖 開(kāi)關(guān)與電源電路 開(kāi)關(guān)電路 在開(kāi)關(guān)電路中，根據(jù)計(jì)步器所要實(shí)現(xiàn)的功能，我設(shè)定了3個(gè)基本按鍵，分別代表開(kāi)始、停止與重新開(kāi)始。它們的功能是通過(guò)軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)的，分別與單片機(jī)相接，達(dá)到所要求的目的。在具體設(shè)計(jì)中，我采用四角開(kāi)關(guān)，在接線時(shí)注意對(duì)角接為導(dǎo)通，平角接為短路。三個(gè)按鍵分別接單片機(jī)的p14p15p16口，其中按鍵一是開(kāi)始，在計(jì)步器通電后，按開(kāi)始按鍵才能計(jì)數(shù)，不按開(kāi)始鍵則無(wú)法計(jì)數(shù)。按鍵二為停止鍵，在計(jì)步器工作到一段時(shí)間使用者希望查看當(dāng)前計(jì)步狀態(tài)，則可以停止當(dāng)前計(jì)步。按鍵三為重新開(kāi)始，特別注意的是重新開(kāi)始無(wú)需再按按鍵一，即可在原有的步數(shù)上繼續(xù)計(jì)步。如要清零，則可以使用單片機(jī)復(fù)位鍵。 電源電路 電源電路中，我采用三節(jié)五號(hào)電池，、傳感器、LCD運(yùn)作。只需要配上合適的電池盒，用導(dǎo)線在PCB板上焊好即可。簡(jiǎn)單，方便。在電源電路中我放置了一個(gè)LED小燈泡，用來(lái)檢測(cè)電源是否損壞或者沒(méi)有連接好。4 計(jì)步器系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 主程序流程圖傳感器模塊是由MMA7455 來(lái)對(duì)人行走時(shí)的加速度信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，其XYZ 軸分別對(duì)人體行走時(shí)在水平前向、側(cè)向和垂直方向上產(chǎn)生的加速度信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，能夠提高對(duì)人體行走時(shí)加速度信號(hào)