- 基于單片機(jī)的計(jì)步器設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)

　　方案二：選擇加速度傳感器

　　三軸加速度傳感器分為壓阻式，壓電式和電容式。加速度的變化能夠改變電阻、電壓或者電容的變化，從而獲得空間位置三個(gè)垂直方向的加速度分量。佩戴者在跑步過程中，身體上下起伏，計(jì)步器內(nèi)部的微控制器讀取三軸加速度傳感器的三組模擬量，通過計(jì)步算法分析，獲取運(yùn)動(dòng)信息。三軸加速度傳感器具有精度高、反應(yīng)速度快、通訊協(xié)議簡(jiǎn)單可靠等特點(diǎn)，廣泛使用于汽車、數(shù)碼產(chǎn)品、航天設(shè)備等領(lǐng)域。

　　方案三：選擇壓力傳感器

　　壓力傳感器是將壓力的變化轉(zhuǎn)化為電壓的變化。利用這一特性，可將壓力傳感器內(nèi)置在鞋的底部，當(dāng)用戶在行進(jìn)過程中，壓力傳感器受到的壓力不同（抬腳時(shí)腳對(duì)鞋無壓力，放腳時(shí)腳對(duì)鞋有持續(xù)壓力），這樣，計(jì)步器的主控單元讀取壓力值，經(jīng)過計(jì)步算法即可判斷運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。

　　為選擇一款最適合本課題的計(jì)步傳感器將三種傳感器對(duì)比如圖：

　　目前內(nèi)置于鞋底的壓力傳感器屬于柔性傳感器。在2008年北京奧運(yùn)會(huì)上曾將它用于檢測(cè)運(yùn)動(dòng)員的蹬地力、蹬地時(shí)間、足底接觸形狀、運(yùn)動(dòng)速度、離心力等信息，以便指導(dǎo)運(yùn)動(dòng)員取得更好的成績(jī)。這種傳感器價(jià)格昂貴，設(shè)計(jì)難度較大，不適合本設(shè)計(jì)。機(jī)械設(shè)振動(dòng)傳感器應(yīng)用于早期的計(jì)步器，測(cè)量精度低，誤判、漏判嚴(yán)重，不符合本課題高精度的設(shè)計(jì)原則。隨著加速度傳感器的工藝逐漸成熟，測(cè)量精度也逐漸提高，功耗已達(dá)到微安級(jí)別，隨著市場(chǎng)的大量使用，價(jià)格也降了下來，非常符合本課題的設(shè)計(jì)理念。表2列出了不同型號(hào)的三軸加速度傳感器的特性。　　

　　表2 加速度傳感器特性對(duì)比表

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　　結(jié)合價(jià)格、功耗和精度等多方面考慮，本課題選擇的三軸加速度傳感器ADXL345作為計(jì)步傳感器。

　　2.3 MCU微處理器的選擇

　　方案一：采用8位微控制器

　　8位微控制器的典型代表是8051微控制器。8051微控制器是一款入門級(jí)微控制器，它內(nèi)核簡(jiǎn)易，應(yīng)用廣泛，資料齊全，非常適合入門學(xué)習(xí)。同時(shí)它的價(jià)格低廉，是一款適用于追求低成本，不追求實(shí)時(shí)性的電子產(chǎn)品。在我國(guó)很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)，8051微控制器占據(jù)了小型家電市場(chǎng)，其中的原因正是超低的成本。