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步測儀的設(shè)計(jì)畢業(yè)論文說明書(參考版)

2025-06-22 17:43本頁面
  

【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)老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意。謝 辭 此畢業(yè)論文的探討、研究及成文是在我的導(dǎo)師梁強(qiáng)老師的細(xì)心指導(dǎo)和認(rèn)真修改下完成的。 硬件連接圖 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. 卡路里消耗與跑步速度的關(guān)系跑步速度 (km/h)卡路里消耗(C/kg/h)810121516202025不過,我們可以使用常規(guī)近似法進(jìn)行估計(jì)。速度 = 每2秒步數(shù) 跨步/2 s(2) 卡路里(能量)參數(shù) 我們無法精確計(jì)算卡路里的消耗速率。速度參數(shù)速度 = 距離/時(shí)間,而每2秒步數(shù)和跨步長度均可根據(jù)上述算法計(jì)算,因此可以使用公式2獲得速度參數(shù)。利用觸發(fā)模式,F(xiàn)IFO可以告訴我們中斷之前發(fā)生了什么。如前所述,人們的跑步速度最快可達(dá)每秒5步。在FIFO模式下,x、y、z軸的測量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在FIFO中。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)。處理器利用一個(gè)名為m_nLastPedometer的變量記錄每個(gè)2秒間隔開始時(shí)的步數(shù),并利用一個(gè)名為m_nPedometerValue的變量記錄每個(gè)2秒間隔結(jié)束時(shí)的步數(shù)。2秒的時(shí)間間隔可以利用采樣數(shù)精確算出。表2顯示了用于判斷當(dāng)前跨步長度的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。參考設(shè)計(jì)每2秒更新一次距離、速度和卡路里參數(shù)。距離 = 步數(shù) 每步距離(1)每步距離取決于用戶的速度和身高。 軟件編程流程圖 圖7. 步伐參數(shù)算法軟件實(shí)現(xiàn)流程圖 距離參數(shù) 根據(jù)上述算法計(jì)算步伐參數(shù)之后,我們可以使用公式1獲得距離參數(shù)。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。步伐計(jì)數(shù)器以搜索規(guī)則模式開始工作?!坝?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。采用interval的寄存器記錄兩步之間的數(shù)據(jù)更新次數(shù)。A)320016001111146160080011101008004001101145400200110014520010010111451005010101455025100110025100065011155011040C, VS = V, and VDD I/O = V時(shí)的可配置數(shù)據(jù)速率(以及功耗)。這樣,兩個(gè)有效步伐的時(shí)間間隔在時(shí)間窗口[ s s]之內(nèi),時(shí)間間隔超出該時(shí)間窗口的所有步伐都應(yīng)被排除?!皶r(shí)間窗口”用于排除無效振動(dòng)。為了找到真正的有節(jié)奏的步伐,必須排除這種無效振動(dòng)。步伐計(jì)數(shù)器利用此算法可以很好地工作,但有時(shí)顯得太敏感。 .峰值檢測:步伐計(jì)數(shù)器根據(jù)x、y、z三軸中加速度變化最大的一個(gè)軸計(jì)算步數(shù)。因此,移位寄存器組可以消除高頻噪聲,從而保證結(jié)果更加精確。當(dāng)新采樣數(shù)據(jù)到來時(shí),sample_new無條件移入sample_old寄存器。該線性移位寄存器含有2個(gè)寄存器:sample_new寄存器和sample_old寄存器。除動(dòng)態(tài)閾值外,還利用動(dòng)態(tài)精度來執(zhí)行進(jìn)一步濾波,如圖6所示。由于此閾值每50次采樣更新一次,因此它是動(dòng)態(tài)的。平均值(Max + Min)/2稱為“動(dòng)態(tài)閾值”。對(duì)于跑步者,峰峰值會(huì)更高。當(dāng)然,可以使用更多寄存器以使加速度數(shù)據(jù)更加平滑,但響應(yīng)時(shí)間會(huì)變慢。 步伐參數(shù) 數(shù)字濾波器:首先,為使圖3所示的信號(hào)波形變得平滑,需要一個(gè)數(shù)字濾波器。無論如何穿戴計(jì)步器,總有至少一個(gè)軸具有相對(duì)較大的周期性加速度變化,因此峰值檢測和針對(duì)所有三個(gè)軸上的加速度的動(dòng)態(tài)閾值決策算法對(duì)于檢測單位步行或跑步周期至關(guān)重要。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。MEMS慣性傳感器具有低成本、小尺寸和低功耗的特點(diǎn),因此越來越多的便攜式消費(fèi)電子設(shè)備開始集成計(jì)步器功能,如音樂播放器和手機(jī)等。 3軸加速度計(jì)KXP74模塊設(shè)計(jì) 加速度傳感器簡介 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真實(shí)的步伐。當(dāng) nRF905 處于空閑模式或關(guān)機(jī)模式時(shí),SPI 接口可以保持在工作狀態(tài)。 器件配置 所有配置字都是通過 SPI 接口送給 nRF905。 通過上面的介紹,對(duì) nRF905 的接收流程有了一定的了解。 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。當(dāng) nRF905 處于空閑模式或關(guān)機(jī)模式時(shí),SPI 接口可以保持在工作狀態(tài)。 器件配置    所有配置字都是通過 SPI 接口送給 nRF905。 在空閑模式下,nRF905 內(nèi)部的部分晶體振蕩器處于工作狀態(tài)。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)。 節(jié)能模式nRF905 的節(jié)能模式包括關(guān)機(jī)模式和節(jié)能模式。    通過上面的介紹,對(duì) nRF905 的接收流程有了一定的了解。    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。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。 nRF905發(fā)送流程分以下幾步: A當(dāng)微控制器有數(shù)據(jù)要發(fā)送時(shí),通過SPI接口,按時(shí)序把接收機(jī)的地址和要發(fā)送的數(shù)據(jù)送傳給 nRF905,SPI接口的速率在通信協(xié)議和器件配置時(shí)確定; ,激發(fā)nRF905的ShockBurstTM發(fā)送模式; C、nRF905的ShockBurstTM發(fā)送: □射頻寄存器自動(dòng)開啟; □數(shù)據(jù)打包(加字頭和CRC校驗(yàn)碼); □發(fā)送數(shù)據(jù)包; □當(dāng)數(shù)據(jù)發(fā)送完成,數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好引腳被置高; D、AUTO_RETRAN被置高,nRF905不斷重發(fā),直到TRX_CE被置低; E、當(dāng)TRX_CE被置低,nRF905發(fā)送過程完成,自動(dòng)進(jìn)入空閑模式。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。 基本特點(diǎn):(1) 433Mhz 開放 ISM 頻段免許可證使用(2) 接收發(fā)送功能合一,收發(fā)完成中斷標(biāo)志(3) 170個(gè)頻道,可滿足多點(diǎn)通訊和跳頻通訊需求,實(shí)現(xiàn)組網(wǎng)通訊,TDMACD
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