【文章內(nèi)容簡介】 度（177。2g、177。4g、177。8g），可靠的設計、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單元和信號調(diào)理ASIC電路，如圖15所示。G單元是機械結(jié)構(gòu)，它是用半導體制作技術(shù)、由多晶硅半導體材料制成，并且是密封的，圖1中的積分、放大、濾波、溫度補償、控制邏輯和EEPROM相關電路、振蕩器、時鐘生成器、以及自檢等電路組成，完成G單元測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，它相當于在2個固定的電容極板中間放置1個可移動的極板。當有加速度作用于系統(tǒng)時，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量加速度，中間極板與其中一個固定極板的距離增加，同時與另一個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個極板間的電容改變(如圖2所示)，電容值的計算公式是：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)。信號調(diào)理ASIC電路將G單元測量的2個電容值轉(zhuǎn)換成加速度值，并使加速度與輸出電壓成正比。當測量完畢后在INT1/INT2輸出高電平，用戶可以通過I2C或SPI接口讀取MMA7455L內(nèi)部寄存器的值，判斷運動的方向。自檢單元用于保證G單元和加速計芯片的電路工作正常，出電壓成比例。 圖16 對于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 時鐘信號輸出/SPI 時鐘信號輸出。 MMA7455與單片機的接口電路 MMA7455與單片機的接口電路非常簡單，分別是SDA與SCL兩個接口與單片機相連。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10千歐的電阻保護電路。 由于采用網(wǎng)絡標號，只需看到 SDA，SCL分別接到14,15引腳。 單片機系統(tǒng)電路 單片機最小系統(tǒng) 隨著電子技術(shù)的發(fā)展，單片機的功能將會更加的完善，因而單片機的應用將更加普及。單片機在家電，電子，軍工等控制方面得到更加廣泛的應用。單片機將是智能儀器應用最多的。單片機的最小系統(tǒng)是由組成單片機系統(tǒng)必需的一些元件構(gòu)成的，除了單片機之外，還需要包括電源供電電路、時鐘電路、復位電路。 AT89S52 單片機簡介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 存儲器。使用Atmel 公司高密度非易失性存儲器技術(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用系統(tǒng)中得到廣泛應用。 AT89S52具有以下標準功能： 8k字節(jié)Flash，256字節(jié)RAM， 32 位I/O 口線，看門狗定時器，2 個數(shù)據(jù)指針，三個16 位 定時器/計數(shù)器，一個6向量2級中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口， 片內(nèi)晶振及時鐘電路。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。空閑模式下，CPU 停止工作，允許RAM、定時器/計數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工 作。掉電保護方式下，RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復位為止。P0口是一個8位漏極開路的雙向I/O口。作為輸出口，每位能驅(qū)動8個TTL邏 輯電平。對P0端口寫“1”時，引腳用作高阻抗輸入。 當訪問外部程序和數(shù)據(jù)存儲器時，P0口也被作為低8位地址/數(shù)據(jù)復用。在這種模式下， P0不具有內(nèi)部上拉電阻。 在flash編程時，P0口也用來接收指令字節(jié)；在程序校驗時，輸出指令字節(jié)。程序校驗 時，需要外部上拉電阻。 P1 口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O 口，p1 輸出緩沖器能驅(qū)動4 個 TTL 邏輯電平。此外，（）和定時器/計數(shù)器2 的觸發(fā)輸入（）。 在flash編程和校驗時，P1口接收低8位地址字節(jié)。 引腳號第二功能： T2（定時器/計數(shù)器T2的外部計數(shù)輸入），時鐘輸出 T2EX（定時器/計數(shù)器T2的捕捉/重載觸發(fā)信號和方向控制） 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4 個 TTL 邏輯電平。對P2 端口寫“1”時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入 口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（IIL）。 在訪問外部程序存儲器或用16位地址讀取外部數(shù)據(jù)存儲器（例如執(zhí)行MOVX @DPTR） 時，P2 口送出高八位地址。在這種應用中，P2 口使用很強的內(nèi)部上拉發(fā)送1。在使用 8位地址（如MOVX @RI）訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，P2口輸出P2鎖存器的內(nèi)容。 在flash編程和校驗時，P2口也接收高8位地址字節(jié)和一些控制信號。 P3 口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O 口，p3 輸出緩沖器能驅(qū)動4 個 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/計數(shù)器0) T1(定時/計數(shù)器1) WR(外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通) RD(外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通 RST：復位輸入。當振蕩器工作時，RST引腳出現(xiàn)兩個機器周期以上高電平將是單片機復位。 ALE/PROG：當訪問外部程序存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時，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仍以時鐘振蕩頻率的1/6輸出固定的脈沖信號，因此它可對外輸出時鐘或用于定時目的。要注意的是：每當訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時將跳過一個ALE脈沖。對FLASH存儲器編程期間，該引腳還用于輸入編程脈沖（PROG）。如有必要，可通過對特殊功能寄存器（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，該引腳會被微弱拉高，單片機執(zhí)行外部程序時，應設置ALE禁止位無效。 PSEN：程序儲存允許（PSEN）輸出是外部程序存儲器的讀選通信號，當AT89S52由外部程序存儲器取指令（或數(shù)據(jù)）時，每個機器周期兩次PSEN有效，即輸出兩個脈沖，在此期間，當訪問外部數(shù)據(jù)存儲器，將跳過兩次PSEN信號。 EA/VPP：外部訪問允許，欲使CPU僅訪問外部程序存儲器（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，復位時內(nèi)部會鎖存EA端狀態(tài)。如EA端為高電平（接Vcc端），CPU則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲器的指令。FLASH存儲器編程時，該引腳加上+12V的編程允許電源Vpp，當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簡介 在日常生活中，我們對液晶顯示器并不陌生。液晶顯示模塊已作為很多電子產(chǎn)品的通過器件，如在計算器、萬用表、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、專用符號和圖形。在單片機的人機交流界面中，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，它是一種專門用來顯示字母、數(shù)字、符號等的點陣型液晶模塊。它由若干個5X7或者5X11等點陣字符位組成，每個點陣字符位都可以顯示一個字符，每位之間有一個點距的間隔，每行之間也有間隔，起到了字符間距和行間距的作用，正因為如此所以它不能很好地顯示圖形（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采用標準的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為液晶顯示器對比度調(diào)整端，接正電源時對比度最弱，接地電源時對比度最高引腳4：RS為寄存器選擇，高電平時選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平0時選擇指令寄存器。引腳5：RW為讀寫信號線，高電平時進行讀操作，低電平時進行寫操作。引腳6：E(或EN)端為使能端,高電平時讀取信息，負跳變時執(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腳背光負極。 圖22 1602管腳圖 LCD1602顯示電路設計 1602與單片機的接法較為固定，1602 液晶的控制管腳都接到了單片機管腳上，在功能設置指令中可以將液晶設為8 位數(shù)據(jù)接口和4 位數(shù)據(jù)接口，當然也可以當四位數(shù)據(jù)接口來用。液晶電源正端接5V，負端接地，背光正端接5V，負端接地。此外，液晶的偏壓管腳（VO）接到一個電位器的中間抽頭，電位器的兩端分別接5V 和地，這樣就可通過調(diào)節(jié)電位器來實現(xiàn)對1602 液晶對比度的調(diào)節(jié)。但由于考慮到最后制作PCB板的空間有限，不設計液晶對比度問題。圖23 LCD與單片機連接圖 開關與電源電路 開關電路 在開關電路中，根據(jù)計步器所要實現(xiàn)的功能，我設定了3個基本按鍵，分別代表開始、停止與重新開始。它們的功能是通過軟件來實現(xiàn)的，分別與單片機相接，達到所要求的目的。在具體設計中，我采用四角開關，在接線時注意對角接為導通，平角接為短路。三個按鍵分別接單片機的p14p15p16口，其中按鍵一是開始，在計步器通電后，按開始按鍵才能計數(shù)，不按開始鍵則無法計數(shù)。按鍵二為停止鍵，在計步器工作到一段時間使用者希望查看當前計步狀態(tài)，則可以停止當前計步。按鍵三為重新開始，特別注意的是重新開始無需再按按鍵一，即可在原有的步數(shù)上繼續(xù)計步。如要清零，則可以使用單片機復位鍵。 電源電路 電源電路中，我采用三節(jié)五號電池，、傳感器、LCD運作。只需要配上合適的電池盒，用導線在PCB板上焊好即可。簡單，方便。在電源電路中我放置了一個LED小燈泡，用來檢測電源是否損壞或者沒有連接好。4 計步器系統(tǒng)軟件設計 主程序流程圖傳感器模塊是由MMA7455 來對人行走時的加速度信號進行檢測，其XYZ 軸分別對人體行走時在水平前向、側(cè)向和垂直方向上產(chǎn)生的加速度信號進行檢測，能夠提高對人體行走時加速度信號