【正文】 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）。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。表 3顯示了卡路里消耗與跑步速度的典型關(guān)系。 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)。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 通過水印中斷喚醒一次并從 kxp74 讀取數(shù)據(jù)。 雖然數(shù)據(jù)速率為 50 Hz，但 kxp74 的片內(nèi) FIFO 使得處理器無需每 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)。 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。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)。在這種模式下工作時(shí)，每經(jīng)過一個(gè)有效步伐，步伐計(jì)數(shù)器就會(huì)更新一次。 “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。 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。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。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。 第 24 頁(yè) 步伐邁出的條件定義為：當(dāng)加速度曲線跨過動(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)。這些寄存器中的數(shù)據(jù)分別稱為 sample_new 和 sample_old。這種選擇具有自適應(yīng)性，并且足夠快。 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?？梢允褂盟膫€(gè)寄存器和一個(gè)求和單元，如圖 4所示。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。 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)雜的軟件來精確檢測(cè)真實(shí)的步伐。 器件配置 所有配置字都是通過 SPI 接口送給 nRF905。 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。 器件配置 所有配置字都是通過 SPI 接口送給 nRF905。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)。 通過上面的介紹，對(duì) nRF905 的接收流程有了一定的了解。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。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。不使用 ADC 時(shí)，該 引腳 應(yīng)直接與 VCC 連接。持續(xù)時(shí)間小于門限間的脈沖不能保證可靠復(fù)位。在復(fù)位過程中，即使系統(tǒng)時(shí)鐘還未起振，端口 D 處于 高阻狀態(tài) 。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 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。 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。端口 A 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)晶體振蕩器停止振蕩，所有功能除了中斷和硬件復(fù)位之外都停止工作；在省電模式下，異步 定時(shí)器 繼續(xù)運(yùn)行，允許用戶保持一個(gè)時(shí)間基準(zhǔn)，而其余功能模塊處于 休眠狀態(tài) ； ADC 噪聲抑制模式時(shí)終止 CPU 和除了異步定時(shí)器與 ADC 以外所有 I/O 模 塊的工作，以降低 ADC 轉(zhuǎn)換時(shí)的開關(guān)噪聲； Standby 模式下只有晶體或諧振振蕩器運(yùn)行，其余功能模塊處于休眠狀態(tài)，使得器件只消耗極少的電流，同時(shí)具有 快速啟動(dòng) 能力；擴(kuò)展 Standby 模式下則允許振蕩器和異步定時(shí)器繼續(xù)工作。 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。 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(cè)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(cè)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(yè) 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(cè)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(duì)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(yè) 2 總體設(shè)計(jì)原理電路圖 根據(jù)上面我們對(duì)整體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)設(shè)想，我們可以知道我們?cè)O(shè)計(jì)的電路主要分為兩個(gè)主要部分，他們分別是步測(cè)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(cè)這一滿足用 戶的要求的功能。采用以上兩種方式的設(shè)計(jì)方案及其