智能電子計(jì)步器畢業(yè)論文

1、本科生畢業(yè)論文上海商學(xué)院本科生畢業(yè)論文論文題目：智能電子計(jì)步器學(xué)生姓名：胡黛娟學(xué)生學(xué)號(hào)：07103040212扌旨導(dǎo)教師：沙立仁二級(jí)院系：信息與計(jì)算機(jī)學(xué)院專業(yè)班級(jí)：072班完成時(shí)間：2011年4月20h錄聲明ii摘要111abstract 12第1章概述11. 1課題背景11. 2課題意義1第2章系統(tǒng)分析與方案比較32. 1系統(tǒng)的功能分析32. 2系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)思路32. 3方案論證與比較42. 3. 1輸入模塊42. 3.2顯示模塊5第3章硬件設(shè)計(jì)及介紹63.1微處理器模塊63. 1. 1外形和電路圖符號(hào)63. 1.2功能特點(diǎn)和組成63. 2傳感模塊83. 3顯示模塊83. 3. 1數(shù)碼管類別

2、93. 3.2數(shù)碼管引腳排列103. 4元件請(qǐng)單及開發(fā)環(huán)境103.4. 1元件清單103.4.2設(shè)計(jì)開發(fā)環(huán)境 113. 5換件電路圖設(shè)計(jì)及pcb印刷板113. 5. 1破件總電路圖 113.5.2關(guān)鍵部分電路圖 123. 5. 3 pcb 圖14第4章軟件設(shè)計(jì)及調(diào)試164. 1總設(shè)計(jì)思路164. 2計(jì)步主程序設(shè)計(jì)164. 3調(diào)試檢査204. 4硬件使用說明 20第5章總結(jié)22參考文獻(xiàn)23致謝23上海商學(xué)院學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：本人所呈交的學(xué)位論文，系我個(gè)人在導(dǎo)師的指 導(dǎo)下進(jìn)行研究工作所取得的成果。除文屮已特別加以標(biāo)注和致謝的 地方外，不包含其它個(gè)人或機(jī)構(gòu)已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果。對(duì)

3、 本研究做出貢獻(xiàn)的其它個(gè)人和集體，均已在文屮明確說明和致謝。 本人充分意識(shí)到本聲明的法律結(jié)果完全由本人承擔(dān)。學(xué)位論文作者簽名：h期：年 月 fi學(xué)位論文使用授權(quán)的聲明本人完全了解上海商學(xué)院有關(guān)保留和使用學(xué)位論文的規(guī)定，學(xué) 校有權(quán)保留和向有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交本論文的復(fù)印件和電子版，允 許論文被查閱和借閱。學(xué)?？梢詫⒛緦W(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編 入有關(guān)數(shù)據(jù)庫，可以采用影印、縮印或其它復(fù)卬手段保存和匯編木 學(xué)位論文。保密論文在解密后適用木聲明。論文作者簽名： 論文導(dǎo)師簽名：fi期： 年 月 e1摘要隨著經(jīng)濟(jì)不斷增長，在快節(jié)奏、高效率的現(xiàn)代社會(huì)屮，人們深知身體健康很重耍。在 不良飲食習(xí)慣與工作壓力下，不

4、少人處于亞健康狀態(tài)。事實(shí)證明堅(jiān)持步行，就能達(dá)到鍛煉 的目的。計(jì)步器的出現(xiàn)滿足了這類人的需求。計(jì)步器的主要功能是檢測(cè)步數(shù),通過步數(shù)和步 幅可計(jì)算行走的路程，高級(jí)的計(jì)步器還可以計(jì)算人體消耗的熱量。但這些計(jì)算的主要依據(jù) 是步數(shù)的檢測(cè)。木次智能電了計(jì)步器設(shè)計(jì)主要的功能是通過傳感器的感應(yīng)使計(jì)步器計(jì)步數(shù)，擴(kuò)展功能 是計(jì)時(shí)和計(jì)算頻率，也就是計(jì)走過步數(shù)所用的時(shí)間從而算出每分鐘走多少步數(shù)。設(shè)計(jì)由震 蕩傳感器和計(jì)數(shù)器兩部分組成。計(jì)數(shù)部分釆用單片機(jī)et44m210開發(fā)調(diào)試并編入程序。傳感 部分使用自己制作的彈珠震蕩模塊來實(shí)現(xiàn)，既經(jīng)濟(jì)又實(shí)用。并且考慮到手工制作的會(huì)比較 粗糙，可能在震蕩過程中多計(jì)或少計(jì)步數(shù)，使計(jì)步不精

5、確。為了解決這個(gè)問題特別加入防 抖動(dòng)的部分，使其檢測(cè)更精準(zhǔn)。論文主要介紹了木課題的開發(fā)背景，所要完成的功能和開發(fā)的過程。重點(diǎn)說明了系統(tǒng) 的設(shè)計(jì)思路和詳細(xì)設(shè)計(jì)過程。關(guān)鍵詞：震蕩傳感器et44m210單片機(jī)計(jì)步器abstractwith the economy growing in a fast paced, high efficiency, the modern society, people know that health is very important. in unhealthy eating habits and working pressure, many people of su

6、b-hcalth statc.in the facts walk can achieve the puiposc of the exercise pedometer satisfied the demand for this kind of person. the main function is to test pedometer quantity through the steps and stride can calculate the distance senior pedometer can compute the human consumption quantity of heat

7、. but these calculation steps is the main basis of detectio n.this intelligent electronic pedometer design main function is the induction by sensors to project pedometer efficiency function expansion project is timing and calculation frequency. it is also plans to step time used past calculate how m

8、any steps per minute walk. design by vibration sensor and counter count part adopts single-chip microcomputer et44m210 development of commissioning and put into procedures. sensing part using homemade marbles concussion module to realize by myself. it is economical and practical. considering the han

9、d-made will coarser. it may be in shock process much plan or less quantity, and make plan project step are not accurate in order to solve this problem is especially to join the jitter part and make its detection more accuratethis paper mainly introduced the development background and subject to comp

10、lete the functions and development process. key illustrates the designing idea of the system and detailed design processkeywords: shock sensor , et44m210 microcontroller , pedometer第1章概述1.1課題背景隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，快廿奏、高效率的現(xiàn)代社會(huì)中，健康的生活對(duì)我們而言越來 越重耍。當(dāng)今生活的不良飲食習(xí)慣與工作壓力雙重考驗(yàn)下，人們的亞健康趨于嚴(yán)重，而 對(duì)于繁忙工作的人群來說，鍛煉只可以說是一種美好的向往。因此在交

11、通工具已十分發(fā) 達(dá)的今天，最容易被遺忘的健身方法是什么？是步行。下定決心，最容易堅(jiān)持終生的健 身方法是什么？也是步行。根據(jù)有關(guān)資料顯示步行對(duì)我們的少體健康起到了很人的作用1. 步行能增強(qiáng)心臟功能使血管彈，減少血管破裂的可能性。2. 步行能增強(qiáng)肌肉力量，強(qiáng)健腿足、筋骨，并能使關(guān)節(jié)靈活，促進(jìn)人體血液循環(huán)和 新陳代謝。3. 步行可以增強(qiáng)消化腺的分泌功能，促進(jìn)胃腸有規(guī)律的蠕動(dòng)，增加食欲，對(duì)于防治 高血壓、糖尿病、肥胖癥、習(xí)慣性便秘等癥都有良好的作用。4. 在戶外新鮮空氣中步行，人腦思維活動(dòng)變得清晰、靈活，可冇效消除腦力疲勞， 提高學(xué)習(xí)和工作效率。據(jù)有關(guān)專家測(cè)試，每周步行三次，每次一小時(shí)，連續(xù)堅(jiān)持4個(gè)月

12、 者與不喜歡運(yùn)動(dòng)的人相比，前者反映做銳，視覺與記憶力均占優(yōu)勢(shì)。5. 步行可以保護(hù)環(huán)境，消除廢氣污染，對(duì)強(qiáng)健身體，提高身體免疫力，減少疾病， 延年益壽也有積極的推動(dòng)作用。綜上所述為了我們的能擁有一個(gè)健康年輕的身體，也為了不增加城市交通負(fù)擔(dān)和環(huán)境污染，步行可以說是最明智的選擇。1.2課題意義俗話說“百練不如一走”，“步行是運(yùn)動(dòng)z王”。科學(xué)家最新硏究結(jié)果提示，如果一個(gè)人可以步行400米，折算一下是500步左右。這 就說明他的身體狀況至少能多活6年以上，而走得越快，壽命就越長。可能在很多人眼里看來，步行與身體情況以及壽命沒冇直接性的聯(lián)系，但根據(jù)多次調(diào) 查發(fā)現(xiàn)，老年人能否在短時(shí)間內(nèi)可以走完500步是一個(gè)

13、重要的標(biāo)志，并且間接關(guān)系著他們 能不能抵御更大的疾病。美國匹茲堡大學(xué)醫(yī)學(xué)院從事該研究的帶頭人艾恩紐曼教授指岀, 那些無法走完500步的老年人，在將來的生活中，要比能走完500步的人更加具冇面對(duì)嚴(yán) 重疾病或死亡的危險(xiǎn)。紐曼及其科研小組對(duì)2700位年齡介于7079歲的老年人進(jìn)行了測(cè) 試，讓他們完成步行任務(wù)，并且不帶任何比賽獎(jiǎng)勵(lì)的性質(zhì)。所有參于測(cè)試者都事先經(jīng)過體 檢，證明其身體健康，他們也都表示走這點(diǎn)路一點(diǎn)也不費(fèi)勁。但最終只有86%的人完成了 比賽?？茖W(xué)家隨后對(duì)所有的參與者進(jìn)行了6年的跟蹤研究。研究發(fā)現(xiàn)完成步行者與未完成 者之間出現(xiàn)很人的不同。那些沒有走完全程的人，在后來患上重病或死亡的危險(xiǎn)非常大。

14、完成步行所用時(shí)間也相當(dāng)重要。那些雖然完成步行，但處在最慢的25%人群中的人，其死 亡的危險(xiǎn)程度明顯比快行者高出3倍。美國醫(yī)學(xué)專家推薦了一個(gè)用走路臼測(cè)健康狀況的公式:如果你能在10分鐘內(nèi)走完1000 步，說明健康狀況良好；如果能在20分鐘內(nèi)走完2000步，說明健康狀況優(yōu)秀；而如果能 在30分鐘內(nèi)走完3000步，那么你的身體狀況與一個(gè)青壯年小伙了一樣棒。正因?yàn)椴叫袑?duì)健康起到如此重要的作用，而又需要比較合理的測(cè)出行走的步數(shù)，一個(gè) 小巧方便的計(jì)步器是不可或缺的。它是一種健康電子產(chǎn)胡，顧名思義就是在你走步的吋候 幫你計(jì)算一共走了多少步，是一個(gè)既經(jīng)濟(jì)又科學(xué)的小工具。計(jì)步器可以幫我們完成每天走 步計(jì)數(shù)目標(biāo)。

15、總的來說，計(jì)步器的開發(fā)研制對(duì)健康主活極具關(guān)鍵。它不僅僅是一個(gè)計(jì)數(shù)的機(jī)器，更 是一個(gè)督促運(yùn)動(dòng)，與健康密切聯(lián)系的必需品。第2章系統(tǒng)分析與方案比較2.1系統(tǒng)的功能分析1-基本功能：根據(jù)所學(xué)的知識(shí)，設(shè)計(jì)一個(gè)計(jì)步器，要求自行設(shè)計(jì)供電電源，該計(jì)步器能夠?qū)崿F(xiàn)計(jì)步 功能。即加1計(jì)數(shù)器:步數(shù)最大值為99999o2. 擴(kuò)展功能：(1) 記錄本次健身時(shí)間：時(shí)間單位為分鐘。(2) 能夠計(jì)算和顯示平均速率：每分鐘走的步數(shù)。2. 2系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)思路計(jì)步器由控制器模塊，輸入模塊，輸出模塊和電源模塊組成。對(duì)仿真器進(jìn)行編程，使 單片機(jī)作為主控制設(shè)備對(duì)采集到的傳感器信號(hào)進(jìn)行處理，最后通過led數(shù)碼管顯示輸出。 系統(tǒng)組成框圖如圖2

16、. 1所示。圖2. 1系統(tǒng)方案框圖2.3方案論證與比較根據(jù)總體設(shè)計(jì)思路分別對(duì)輸入模塊和顯示模塊做出分析和比較。2. 3. 1輸入模塊方案一：釆用獨(dú)立式按鍵作為輸入模塊，其特點(diǎn)是直接使用i/o 口構(gòu)成單個(gè)按鍵電路，接口電 路配置較為靈活，按鍵識(shí)別和軟件結(jié)構(gòu)簡單。但是當(dāng)鍵數(shù)較多時(shí)，占用的i/o 口較多，比 較浪費(fèi)資源，其原理圖如圖2. 2所示：ccv2 。|ii-圖2. 2獨(dú)立的功能按鍵方案二：采用矩陣式鍵盤作為輸入電路，其特點(diǎn)是當(dāng)鍵數(shù)越多吋越節(jié)約1/0 口，比較節(jié)省資源,但缺點(diǎn)是電路和軟件結(jié)構(gòu)稍稍繁瑣。其原理圖如圖2. 3所示圖2. 34*4矩陣式鍵盤電路圖綜上所述，本設(shè)計(jì)使用獨(dú)立式按鍵作為計(jì)步

17、器的計(jì)數(shù)按鍵。原因是這個(gè)計(jì)步器按鍵較 少，僅需3個(gè)按鍵。若采用鍵盤輸入為軟件設(shè)計(jì)增加負(fù)擔(dān)。并月考慮到木次設(shè)計(jì)中使用的 i/ou不是很多，選擇方案一是明智之舉。2. 3. 2顯示模塊方案一：用lcd顯示，需要使用專用的驅(qū)動(dòng)控制芯片，如ptc16f873,其特點(diǎn)是軟件實(shí)現(xiàn)比較 復(fù)雜，且價(jià)格較貴。方案二采用led數(shù)碼管串行靜態(tài)顯示，雖然其顯示亮度高，但是如果顯示器位數(shù)較多，盂要 增加鎖存器，占用1/0 u線較多，cpu的消耗大。并且電路連接較為繁瑣。方案三：采jij led數(shù)碼管并行動(dòng)態(tài)顯示，顯示亮度不及靜態(tài)顯示，但電路相對(duì)簡單，適合于顯 示位數(shù)較多的設(shè)計(jì)。綜上所述，考慮到用到5位數(shù)字顯示，為了不增

18、加電路的負(fù)重感，所以采用方案三使 用2個(gè)三位一體并行動(dòng)態(tài)數(shù)碼管。該數(shù)碼管具有程序編寫簡單，對(duì)外界環(huán)境婆求低，易于 維護(hù)的特點(diǎn)。其排列形狀如圖2. 4所示。匚字型0共陽極代碼共陰極代碼_字型_5共陽極代碼共陰極代碼c0h3fh92h6dh1f9h06h682h7dh2a4h5bh7f8h07h3b0h4fh880h7fh499h66h990h_6fh圖2. 4數(shù)碼管排列形狀第3章硬件設(shè)計(jì)及介紹3. 1微處理器模塊木設(shè)計(jì)規(guī)定使用et44m210芯片，該芯片由臺(tái)灣義統(tǒng)電子股份有限公司(etoms electronics corp.)設(shè)計(jì)，是一款采用cmos t藝制造，低價(jià)格、高性能、低功耗的8位so

19、c 微控制器。3. 1. 1外形和電路圖符號(hào)g<、3enuz“ss>0px-<i.-x-7ss><-uq5s.e-8x mlxhx1si 纟 a< ooguld n冬e 二“鄉(xiāng)§x一tl-ssao8s 匸so -8>0j-safcv nhxx yl<aodca.wz uzuzpim3dc3 ptd4/adc4 ftd5/.xdcs ptd<wadc6 ptd7/adc7 vref adc hwadcr pterapc9 fttiz/aik-a p7b3-aix-b pn>4<aix* ptes'aix-d ft

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21、da zqjglgu nh m瓷豈吉 i!e>o 2- d cmdu cl 21- 0edu $cte<ki o edu 4<teda ojxdfl ctlmd; ytxsru osx owmd/wd q<工mj r<£00>0 .m«-鄉(xiāng) wvtl <mxr<ld 6amx/-vld 2?img<u ossa±3.圖et44m210謀芻譽(yù)菴玄rr» t rr: cr% * ft a nrfta4 nftat fta* r»wt stss fkm.cfltmfbfx.a umq orn亠 r

22、ay*>wie.y ui.st m.r-c ui.mtut.sky m.r.®* m.r.a*、«<、圖3. 2 電路圖符號(hào)3. 1.2功能特點(diǎn)和組成et44m210芯片采用risc指令集架構(gòu)，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器容g 1.3kb,程序存儲(chǔ)器容s 16kb,堆棧層數(shù)16層，中斷源20個(gè)。主要功能特點(diǎn)有:1）具冇42個(gè)t/0引腳，可設(shè)置上拉電阻和按鍵喚醒功能2）具有一個(gè)8位定時(shí)/計(jì)數(shù)器tcc和16位長時(shí)定時(shí)器frc3）具有一個(gè)串行外圍接口 spi 4）具冇2路、16位的脈寬調(diào)制輸出pwm5）具有一個(gè)10位、16路模數(shù)轉(zhuǎn)換器adc6）具有一個(gè)2. 4gm11無線射頻調(diào)制解調(diào)器

23、wm7）具有一個(gè)符合usb1. 1通信協(xié)議的全速usb接口芯片的內(nèi)部組成如下圖3. 3所示：mcudownstreamport *3upstreamportusb hub+embedded portrf module圖3. 3 微處理器內(nèi)部組成本次設(shè)計(jì)中所涉及到的微處理器部分是輸入輸ill i/o接口，定時(shí)器/計(jì)數(shù)，中斷控制。（1）輸入輸出1/0接口芯片最多可以有42個(gè)1/0引腳（pta07,ptb07,ptc05,ptd07,pte07,ptf03）,通過冇關(guān)寄存器的設(shè)置可以定義這些引腳為輸入或輸出。所冇引腳都可以選擇內(nèi)部上 拉電阻，部分引腳可以選擇集電極開路。此外，還可以選擇按鍵喚醒功能。

24、（2）定時(shí)器/計(jì)數(shù)器芯片除了通常的帶預(yù)除器的8位的計(jì)數(shù)器外，還有一個(gè)16位的“長時(shí)計(jì)數(shù)器”，可以很方便地實(shí)現(xiàn)長時(shí)定時(shí)，貝-有定時(shí)器溢出中斷的功能。(3) 中斷控制芯片所有功能模塊的響應(yīng)都是通過屮斷工作方式來實(shí)現(xiàn)的。et44m210將rom存儲(chǔ)器 的0x10到0xa8的區(qū)域作為20個(gè)中斷響應(yīng)入口。本設(shè)計(jì)是用erc計(jì)時(shí)器0x0020自由計(jì)數(shù) 器溢出中斷，自由計(jì)數(shù)器從ffffh到0000h時(shí)可以發(fā)生中斷3. 2傳感模塊本次設(shè)計(jì)由于沒有現(xiàn)成的傳感器使用，并考慮到降低成本，合理利川身邊易獲得的材 料自制一個(gè)震蕩模塊，具由一盒子和一個(gè)小鋼珠紐成，用無導(dǎo)電性的有機(jī)玻璃制作成盒子 狀，使用氯仿將一塊導(dǎo)電的銅片

25、粘合固定于盒子底部，再將期一塊銅片粘在盒子的正前方 玻璃壁上，并確保2塊銅片無連接。最后將能起到導(dǎo)電作用的小鋼珠放置其中，在前后搖 動(dòng)盒子的同時(shí)，將會(huì)使小鋼珠一前一后運(yùn)動(dòng)，使電路導(dǎo)通從而計(jì)步。最后在盒子的前后各 連一根導(dǎo)線作為輸入端和接地端，讓震蕩信息轉(zhuǎn)化為開關(guān)信號(hào)達(dá)到傳感器的作用。為了方 便使用和收納，增加了一個(gè)插朋使得計(jì)步器在不使用時(shí)可以與傳感器分開保存，在需要使 用時(shí)才連接的作用。本設(shè)計(jì)新穎，構(gòu)思、巧妙,改變了現(xiàn)有擺錘少開關(guān)傳感器分離設(shè)計(jì)的思念，合理設(shè)計(jì)成 -體化的震蕩模塊，通用于各種造型的殼體或者電路板結(jié)構(gòu)上，確保其計(jì)步精度不因電路 板焊接差異而產(chǎn)生課差，也可人大降低實(shí)際牛產(chǎn)成本。結(jié)構(gòu)

26、示意圖如卜圖3. 4所示：圖3.4自制傳感器示意圖3. 3顯示模塊本次設(shè)計(jì)使川的是型號(hào)為sp420562k三位一體共陰數(shù)碼管。3. 31數(shù)碼管類別按照數(shù)碼管上各發(fā)光二極管的電極的連接方式不同，可以將數(shù)碼管分為共陽極數(shù)碼管 和共陰極數(shù)碼管兩種。共陰極數(shù)碼管是指把a(bǔ)、b、c、d、e、f g這7個(gè)發(fā)光二極管的陰極連接到一起，形 成公共陰極(com)的數(shù)碼管。共陰極數(shù)碼管在應(yīng)用時(shí)應(yīng)將公共極com接到地線gnd上，當(dāng)某 一字段發(fā)光二極管的陽極為高電平時(shí)，相應(yīng)字段就點(diǎn)亮。當(dāng)某一字段的陽極為低電平時(shí)，相應(yīng)字段就不亮。共陰極數(shù)碼管內(nèi)部連接如圖3. 5所示。abcdcfgdpcom圖3.5 共陰數(shù)碼管內(nèi)部連接圖

27、共陽極數(shù)碼管是指把a(bǔ)、b. c、d. e、f、g這7個(gè)發(fā)光二極管的陽極連接到一起，成公共陽極(com)的數(shù)碼管。共陽極數(shù)碼管在應(yīng)川時(shí)應(yīng)將公共極com接到+5v電源上，當(dāng)某一 字段發(fā)光二極管的陰極為低電平時(shí)，相皿字段就點(diǎn)亮。當(dāng)某一字段的陰極為高電平時(shí)，相應(yīng)字段就不亮。共陽數(shù)碼管內(nèi)部連接如圖3. 6所示。com圖3.6共陽數(shù)碼管內(nèi)部連接圖數(shù)碼管耍匸常顯示，就耍用驅(qū)動(dòng)電路來驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管的各個(gè)段碼,用單片機(jī)驅(qū)動(dòng)led數(shù)碼管有很多方法，按顯示方式分，有靜態(tài)顯示和動(dòng)態(tài)(掃描)顯示,按譯碼方式可分硬件譯碼和軟件譯碼之分。本設(shè)計(jì)根據(jù)上述比較后選擇了動(dòng)態(tài)顯示駆動(dòng),動(dòng)態(tài)顯示駆動(dòng)是將所有數(shù)碼管的8個(gè)顯示筆劃” a,

28、b, c, d, e, f, g, dp”的同名端連在一起。其占用cpu時(shí)間多,顯示數(shù)據(jù)有閃爍感，但能夠節(jié)省大量的1/0端u, ®件開銷小，而且功耗更低，可以降低成本和電源功耗。硬件譯碼就是顯示的段碼完全山硬件完成，cpu只要送岀標(biāo)準(zhǔn)的bcd碼即可，硬件接 線冇一定標(biāo)準(zhǔn)。軟件譯碼是用軟件來完成硬件的功能，硬件簡單，接線靈活，顯示段碼完 全由軟件來處理，是冃前常用的顯示驅(qū)動(dòng)方式。3. 3.2數(shù)碼管引腳排列而本次設(shè)計(jì)使用到的數(shù)碼管型號(hào)為sp420562k,其中引腳11, 7, 4, 2, 1, 10, 5, 3 連接輸入端;引腳12, 9, 8連接輸出端。排列順序以及引腳分布如圖37和圖

29、3. 8所示。dig.l dig.2 dig. 3圖3. 7 數(shù)碼管的排列3. 4元件清單及開發(fā)環(huán)境3. 4. 1元件清單開發(fā)電路板一塊et44m210芯片一塊sp420561k （三位）led數(shù)碼管2組160歐電阻8個(gè)，1千歐5個(gè)按鍵3個(gè)：開關(guān)，切換模式，計(jì)數(shù)s9013 npn型三極管5個(gè)發(fā)光二級(jí)管1個(gè)：指示燈導(dǎo)線若干3. 4. 2設(shè)計(jì)開發(fā)環(huán)境windows xp/2000visual studio 2008protel 2004et44m210 仿真器軟件:etusbw1ce 2. 123. 5硬件電路圖設(shè)計(jì)及pcb印刷板3.5.1硬件總電路圖根據(jù)以上的分析和設(shè)計(jì)思路綜合設(shè)計(jì)并使用prot

30、el2004軟件畫出總電路圖如圖3.9所示：臟出抽um圖3.9總設(shè)計(jì)電路圖3. 5. 2關(guān)鍵部分電路圖其中，顯示部分使用t/0引腳是ptbo7作為數(shù)碼管輸入的八個(gè)端口，設(shè)計(jì)時(shí)為避免 電流過大而導(dǎo)致數(shù)碼管損壞乂在其侮個(gè)輸入口串聯(lián)一個(gè)電阻。電阻值根據(jù)電壓3. 3伏除以數(shù) 碼管電流20毫安計(jì)算得到約為160歐。ptdo4作為輸出5個(gè)端口，分別輸出個(gè)位到萬位上的 數(shù)字，并串聯(lián)s9013 npn型三極管放大電路。其中npn型三極管的發(fā)射極連接數(shù)碼管的輸 入端?；鶚O連接一個(gè)電阻值為1000歐的電阻，集電極接地。實(shí)驗(yàn)過程屮使用萬用表區(qū)別三 極管的3個(gè)極。首先將萬用表打到1k檔，先用黑表筆接三極管的任意一個(gè)腳

31、，再川紅表筆 測(cè)其他兩個(gè)腳，直到找到紅表筆測(cè)的任意兩個(gè)腳都是數(shù)十k時(shí)，說明黑表筆所接的是三極 管的棊極，另兩個(gè)腳阻值大的是發(fā)射極，阻值小的是集電極。具體電路圖如圖3. 10顯示部 分所示：圖3. 10顯示部分本設(shè)計(jì)采用1.5v電池2節(jié)，外形小巧易攜帶。電路圖如下圖3.11所示:vddpowerbt1batrery圖3. 11電池部分本設(shè)計(jì)的濾波部分由2個(gè)電容組成，一個(gè)10微法的電解電容，濾除低頻波；另一個(gè)0.1微法的瓷片電容，濾除高頻波。濾波電路圖如下圖3.12所示：vdd圖3. 12濾波部分根據(jù)單片機(jī)要復(fù)位，本質(zhì)上是在其reset腳上保持一定時(shí)間的髙電平，檢測(cè)到這個(gè)電 平保持時(shí)間大于它要求的

32、時(shí)間就會(huì)口動(dòng)復(fù)位的道理。本次復(fù)位電路設(shè)計(jì)是由一個(gè)按鍵-個(gè) 較小電容和電阻組成。按鍵按下后：電容相當(dāng)于被短路放電、rst直接和vdd相連，就是 高電平，此時(shí)進(jìn)入“復(fù)位狀態(tài)”。松手后：電源開始對(duì)電容器充電，此時(shí)，充電電流在電阻 上，形成高電平送到rst,仍然是“復(fù)位狀態(tài)”，稍后，充電結(jié)束，電流降為0,電阻上的 電壓也將為0, rst降為低電平，開始正常工作。電容和電阻的取值則根據(jù)rc電路響應(yīng)時(shí) i'可，上電對(duì)電容充電，充電的時(shí)間保證在復(fù)位高電平要求時(shí)間。-般10uf和10k就可以了, 只要復(fù)位腳通過至少2個(gè)時(shí)間機(jī)器周期的高電平，單片機(jī)就復(fù)位。它們選取也是按照大于等 于2個(gè)時(shí)間機(jī)器周期的時(shí)間

33、常數(shù)計(jì)算出來的。電路圖如圖3. 13所示：vddr76圖3.13復(fù)位電路3. 5. 3 pcb 圖設(shè)計(jì)pcb的流程主要包括：1.準(zhǔn)備原理圖和spice netlisto 2.規(guī)劃電路板也就是采 用板材的物理尺寸，和元件的封裝形式極其安裝位置，此步極為關(guān)鍵。3.設(shè)置參數(shù)包括元 件的布置參數(shù)和布線參數(shù)。4裝入spice netlist及元件封裝完成電路板的自動(dòng)布線。5. 布局元件illprotel2004自動(dòng)完成。6.自動(dòng)布線和手工調(diào)整。7.保存及輸出文件。其中特別需耍注意的有兩點(diǎn)：首先，要仔細(xì)考慮pcb尺寸的大小過大導(dǎo)致卬制線條長, 阻抗增加;過小則散熱不好。其次布線時(shí)要注意輸入/輸出端用的導(dǎo)線

34、應(yīng)盡最避免相鄰平行。 本設(shè)計(jì)的pcb如卜圖3. 14所示：圖3. 14印制屯路板第4章軟件設(shè)計(jì)及調(diào)試4. 1總設(shè)計(jì)思路木設(shè)計(jì)采用c語言對(duì)單片機(jī)進(jìn)行編程。為了使程序條理清晰，整個(gè)程序由計(jì)數(shù)，定時(shí), 計(jì)算頻率,數(shù)碼管顯示四部分組成。其中定時(shí)器用的是frc計(jì)時(shí)器,當(dāng)frce是1時(shí)開通計(jì) 時(shí)器功能，0則關(guān)閉。frcof,狀態(tài)寄存器的計(jì)時(shí)器溢出標(biāo)志。當(dāng)frc的值從ffffh-ooooh 時(shí)，frc溢出屮斷標(biāo)志frcof置為1,程序轉(zhuǎn)入該屮斷向量地址0x0020去執(zhí)行對(duì)丿應(yīng)的屮斷 了程序。顯示部分顯示的是5位計(jì)步數(shù)（最大計(jì)數(shù)為99999），步數(shù)走過的時(shí)間（分鐘為單 位）以及頻率（取整數(shù)）。以下詳細(xì)介紹了主

35、程序的設(shè)計(jì)。2】4. 2計(jì)步主程序設(shè)計(jì)主程序包插開始-停止-清零過程，頻率計(jì)算部分和計(jì)數(shù)部分。主要設(shè)計(jì)思路是：按鍵1與ptc2管腳連接，只有在count_off = =l模式下按鍵有效, 功能是切換不同的顯示內(nèi)容，默認(rèn)狀態(tài)是diaplay_mode=0顯示當(dāng)詢步數(shù)；按下一次 diaplay_mode=l顯示時(shí)間：格式為hh-mm （小時(shí)-分鐘）;再按下一次diap 1 ay_mode=2顯 示當(dāng)前時(shí)間內(nèi)的步頻，為步數(shù)比上時(shí)間。如果時(shí)間min<l分鐘 按時(shí)間min=l分鐘計(jì)算。按鍵2與ptc4管腳連接。作川是啟動(dòng)/停止/清零計(jì)數(shù)。按鍵3與ptc3管腳連接。作 用是模擬傳感器走步，按下一次步

36、數(shù)+1,只有在count_off =二0 （計(jì)步數(shù)計(jì)時(shí)狀態(tài)）下按 鍵冇效。默認(rèn)狀態(tài)是count_off = =2處于清零等待狀態(tài)，此時(shí)按下按鍵2, count_off = =0, 為計(jì)步數(shù)狀態(tài)，同時(shí)計(jì)時(shí)開始。按卜按鍵3,步數(shù)加1。再次按下按鍵2, count_off = =1, 為停止計(jì)步數(shù)計(jì)時(shí)狀態(tài)，數(shù)據(jù)不清零，此時(shí)按下按鍵1即可切換顯示內(nèi)容。再次按下按鍵 2, count_off = =2,清零,等待下一次的計(jì)數(shù)周期。計(jì)數(shù)部分流程圖如下圖4.1所示：圖4. 1計(jì)數(shù)部分流程圖計(jì)算頻率就是周期性信號(hào)在單位時(shí)間（1分鐘）內(nèi)變化次數(shù)，若在一定時(shí)間間隔t內(nèi)測(cè)得這個(gè)周期性信號(hào)的垂復(fù)變化次數(shù)n,其頻率就表

37、示為f=n/to具體流程圖如下圖4.2所示：圖42頻率設(shè)計(jì)流程圖丄程序代碼段及注釋:if*/*void main( void)ioca = oxoo;iocb = 0x00;iocc = pucc = ptc5 + ptc4 + ptc3 +ptc2+ ptc1 + ptco; ptc05 為輸入端口上拉電阻iocd=0x00;ioce=0x00;iocf：=0x00;pta =0x00;ptb =0x00;ptc =:0x00;ptd =:0x00;pte =0x00;ptf =0x00;delay_nms(1000);/ptfo驅(qū)動(dòng)紅色二極管燈/ptb驅(qū)動(dòng)led輸出等待1秒穩(wěn)定可以縮愆時(shí)間

38、去除也/ptdo-4控制ledo-4 5個(gè)數(shù)碼管的通斷可以/ hfrc = 21;/ lfrc = 160;intf = 0x00;frcc = 0;prie = 0x01;/frc 定時(shí)器 10ms value » 8inte = gie+eint1e+frcoe+eintoe;中斷設(shè)置frcoe外部中斷0,1使能intf = 0x00;einted = 0x00;count_p=0;count_off =2;diaplay_mode = 0;ptf=0x01;while(1)if(count_off =0)bushutran(count_p);else if(count_off

39、=1)示步數(shù)、走過時(shí)間xx小時(shí)xx分鐘數(shù)只有停止計(jì)數(shù)后按下有效if(!(ptc & ptc2)請(qǐng)中斷標(biāo)志下降沿觸發(fā)外部屮斷/初始化的時(shí)候步數(shù)為0/初始化的時(shí)候停止計(jì)數(shù)計(jì)時(shí)/默認(rèn)顯示走過的步數(shù)開始紅色led亮顯示當(dāng)前計(jì)數(shù)值按下計(jì)數(shù)按鍵顯示增加1如果處于停止計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)狀態(tài)led顯示此時(shí)按下顯示模式切換的話可以在屏幕上顯/以及顯示走過的頻率默認(rèn)顯示為走過的步/ptc2為模式切換按鍵 按下后切換顯示內(nèi)容delay_nms( 50);while(!(ptc & ptc2);按鍵延時(shí)去抖動(dòng)delay_nms( 50);diaplay_mode+;切換模式if(diaplay_mode>

40、 2)diaplay_mode=0;4. 3調(diào)試檢查在調(diào)試過程中，我所做的首先是查找電路中是否冇悍接位置的錯(cuò)誤，其次檢查是否冇 虛焊部分。在確保電路焊接無課的情況下，連接usb下載程序，編譯無錯(cuò)課。為了檢杏程 序是否能是電路成功運(yùn)行，我把傳感的部分先用按鍵代替。這樣做的目的是檢査除了傳感 部分的其他部分能否正常運(yùn)行。最后才連接白制的震蕩傳感器，在實(shí)驗(yàn)過程中，確實(shí)也碰 到了事先預(yù)想的問題，也就是震蕩一次多計(jì)數(shù)的問題，根據(jù)原先的設(shè)想的解決辦法：加入 防抖動(dòng)程序或者加長延時(shí)時(shí)間和并聯(lián)一個(gè)較小電容。經(jīng)過實(shí)驗(yàn)比較，三個(gè)方法屮較易進(jìn)行 的是把延時(shí)時(shí)間變長，程序如2if(!(ptc & ptc2)d

41、elay_nms( 50);while(!(ptc & ptc2); 按鍵延時(shí)去抖動(dòng)經(jīng)過多次比較示，選擇了最合適的延時(shí)時(shí)間，使計(jì)數(shù)更精確。按鍵介紹如下：本設(shè)計(jì)一共3個(gè)按鍵，按鍵1在電路板下方左邊起切換作用，按鍵2在中間起開關(guān)作 川，按鍵3在右邊代替?zhèn)鞲衅鲿r(shí)使川起計(jì)數(shù)作川。操作過程是如下：1. 初始狀態(tài),屏幕顯示”"。上電時(shí)，默認(rèn)為count.off = =2, diaplay_mode=0狀態(tài)。此時(shí)按下按鍵2,計(jì)數(shù)開始，計(jì)時(shí)也開始。2. 按下按鍵3 (代替?zhèn)鞲衅鲿r(shí)使用)，按一次步數(shù)增加1,指示燈每秒閃一次。3. 若想停止計(jì)數(shù),則再次按下按鍵2,此時(shí)屏幕顯示步數(shù)(默認(rèn)diapl

42、ay_mode=0), (如果再按按鍵3計(jì)數(shù)也不會(huì)增加)。這點(diǎn)的好處是在換上震蕩傳感器使用時(shí)，不會(huì)因?yàn)閬聿患安鹣露鴮?dǎo)致繼續(xù)計(jì)步，使計(jì)數(shù)測(cè)量過程很切實(shí)際。4. 此吋可以按下按鍵1,按下一次顯示時(shí)間，再按下顯示頻率，在按下又顯示步數(shù)， 循環(huán)顯示。5. 計(jì)步完畢，需要清零，按卜-按鍵2,此時(shí)屏幕乂重新顯示”，表示清零等待 下一個(gè)計(jì)步數(shù)周期。第5章總結(jié)經(jīng)過近四個(gè)月的學(xué)習(xí)與努力，我的畢業(yè)設(shè)計(jì)己經(jīng)基本完成。在次過程中由于對(duì)仿真 軟件不太熟悉，在使用et_usbtce軟件設(shè)計(jì)過程中遇到過一些困難，在沙立仁導(dǎo)師的幫助 下一一解決了，不僅學(xué)會(huì)了一些電路仿真設(shè)計(jì)能力，而且在解決這些問題的過程也是對(duì)白身 專業(yè)素質(zhì)的

43、一種提高。在制作硬件的過程中心得體會(huì)也是不少。在焊接過程屮元件必須清潔和鍍錫，焊接 前用小刀刮掉氧化膜，然后再進(jìn)行悍接。悍接時(shí)應(yīng)使電烙鐵的溫度高于悍錫的溫度以烙詼 頭接觸松香剛剛冒煙為好。焊接點(diǎn)的上錫數(shù)量焊接點(diǎn)上的焊錫數(shù)量不能太少，太少了焊接 不牢，機(jī)械強(qiáng)度也太差。而太多容易造成外觀一大堆而內(nèi)部未接通。炸錫應(yīng)該剛好將炸接 點(diǎn)上的元件引腳全部浸沒，輪廓隱約可見為好。在調(diào)試過程中，首先檢杳程序段的邏輯問題。程序段的延時(shí)等部分是否編寫合理， 檢查無誤。進(jìn)而檢查電路連接問題。必須檢查冇無漏悍、虛焊以及由于悍錫流淌造成的元 件短路。虛焊較難發(fā)現(xiàn)，可用鐵子夾住元件引腳輕輕拉動(dòng)，如發(fā)現(xiàn)搖動(dòng)應(yīng)立即補(bǔ)焊。解決

44、了上述問題后再次進(jìn)行檢測(cè)，最終完成了調(diào)試。通過搭建電路板學(xué)習(xí)到手工電烙鐵的焊接技術(shù)，能夠獨(dú)立的完成簡單電子產(chǎn)品的安 裝與焊接、卬制電路板圖的設(shè)計(jì)制作等。熟悉電了產(chǎn)品的安裝工藝的生產(chǎn)流程，了解電了 產(chǎn)品的調(diào)試方法。其次，熟悉常用電了器件的類別、型號(hào)、規(guī)格、性能及其使用范圍，能 查找資料，查閱有關(guān)的電子器件圖書等。最后，雖然述是不夠嫻熟，但基本能編寫一些簡 單的程序。這些知識(shí)不僅在課堂上冇效，在口常生活中更是冇著現(xiàn)實(shí)意義，也對(duì)自己的動(dòng) 手能力是個(gè)很大的鍛煉。在設(shè)計(jì)中，提高了自己解決問題的能力。通過木次設(shè)計(jì)培養(yǎng)了我 理論聯(lián)系實(shí)際的能力，捉髙了我分析問題和解決問題的能力，增強(qiáng)了獨(dú)立工作的能力。由于木系

45、統(tǒng)從開始的計(jì)劃到后來的具體實(shí)施的這段時(shí)間，無論在時(shí)間和細(xì)致程度來 說都是有限的，所以程序真正投入使用還是會(huì)有些許不妥z處，希望各位老師能給予批評(píng) 和指導(dǎo)。能在今后的不斷的學(xué)習(xí)和努力中，把程序做得更好，真正達(dá)到木設(shè)計(jì)的作用。最 后，感謝導(dǎo)師沙立仁老師所給予的幫助。參考文獻(xiàn)1 沙立仁.et44m210匯編語言講義2 董勝源.et44系列usb單片機(jī)控制與實(shí)踐m.北京：北京航空工業(yè)人學(xué)出版社3 梁森.自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)及應(yīng)用m.北京：機(jī)械工業(yè)出版社4 楊頌華，馮毛官，孫力蓉，胡力山.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)mj.ffi安：西安電子科技大學(xué)出版社5 李朝青.單片機(jī)原理及接口技術(shù)h.北京：電子工業(yè)出版社，2004譚i

46、w學(xué)，苗匯靜.集成電路原理及應(yīng)用肛 北京：電子工業(yè)出版社，2003. 97 白中英.數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng)（第四版立體化教材）h.北京：科學(xué)出版社，20088 崔武子,趙重敏,李青.c程序設(shè)計(jì)教程m.北京：清華大學(xué)出版社,2007. 69 馬忠梅.單片機(jī)的c語言應(yīng)用程序設(shè)計(jì)m.北京：北京航天大學(xué)出版社,2003.1110 李義府.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)m.國際科技大學(xué)出版社,200411 harprit singh sandhu. runing smal1 motors with ptc microntrollers, mcgraw hi 11 professionalj. 200912 bosch r

47、cxroth ag. rcxroth mtx the now cnc system solutionpcrfcct cutting and formingej. 2006致謝在我的論文完成過程中，得到了很多人的幫助與支持。首先，最感謝的是我的導(dǎo)師沙立仁老師，感謝他對(duì)我學(xué)業(yè)的關(guān)心與指導(dǎo)，他以嚴(yán)謹(jǐn)?shù)?治學(xué)態(tài)度，給我提出了許多批評(píng)與建議，使我受益匪淺。在我完成畢業(yè)設(shè)計(jì)的過程中，他 抽出很多時(shí)間和我討論系統(tǒng)的設(shè)計(jì)問題，使我的論文得以如期完成，在此致上最真摯的謝 總、。其次，感謝家人給了我學(xué)業(yè)上和生活上的支持與照顧。同時(shí)感謝給與我?guī)椭母魑焕?師同學(xué)以及朋友們。實(shí)物圖:附錄36ckco設(shè)計(jì)代碼及詳細(xì)注釋

48、如下:/:oooo ooooooo ooo oooc oooc oooa oooa頭文件include met44m210c.hhf f丄.”»丄.» ”“”“ ”丄 “丄.! ”“ ”“ ”丄 /. ” “ 】 /. ”.】 “! a<t*<t*<t*<t*<t*<t*<t*<t*<t*<r*<t*<t*<t*tw*tw/宏定義預(yù)載值#define value 5536value65536-60000 /(65536- hfrc:lfrc)*( 1 /6mhz)/21 160const unsi

49、gned char led12/09 dp 數(shù)碼數(shù)據(jù)士 *1 *1* 士*1* 士士士 lf *1*卜葉、卜 "卜葉、"卜叫.卜葉、卜嚇二0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x80,0x40); 0x80 代表0x40 代表叮'unsigned char lcd_data5 = 0,0,0,0,0;顯示小時(shí)數(shù)據(jù)ied2顯示”作為間隔unsigned int pinlv = 0;unsigned char tcount = 0;unsigned char sec = 0;unsigned int min

50、 = 0;unsigned int minend = 0;unsigned char hour = 0;unsigned char i = 0;unsigned char count_off = 0;時(shí)開始顯示模式下 lcd_data4 lcd_data3/led_datalj led_data0j 分鐘/中斷計(jì)數(shù)變量tcount/屮斷計(jì)數(shù)變m tcount/設(shè)置秒變量sec/設(shè)置分變最min/設(shè)置分變最minend存儲(chǔ)最后時(shí)間數(shù)據(jù)/設(shè)置時(shí)變量hour變址是否停止計(jì)數(shù)計(jì)時(shí)count_off =0計(jì)數(shù)計(jì)unsigned int temp=();unsigned char diaplay_mode

51、 = 0;過的步數(shù)/count_off = 1停止計(jì)數(shù)計(jì)時(shí)此時(shí)可以選擇顯示模式/count_off =2清零頻率時(shí)間步數(shù)數(shù)據(jù)變量/設(shè)置顯示狀態(tài)標(biāo)志diaplay_mode=0顯示走/ diaplay_mode=l顯示走過的時(shí)間diaplay_mode=2顯示走過的頻率（步/分鐘）unsigned char led_dis = 0;void delay_nus(unsigned int n);延吋nusvoid delay_nms( unsigned int n );延時(shí)nmsvoid led_display( void);/led掃描顯示子程序void bushutran(unsigned i

52、nt nu);將步數(shù)轉(zhuǎn)換為led顯示的內(nèi)容void timetran(unsigned int no );將時(shí)間轉(zhuǎn)換為led顯示的內(nèi)容void pinlvtran(unsigncd int nf)；將頻率轉(zhuǎn)換為led顯示的內(nèi)容> g! t rj%rp*p rjp*p rjp rprprp*p rjp rprpmain :科序 *了程序定義tw»t 9t% rtw »trtw »yw rrw»t 9t% »tw »trtw »twvoid main( void)ioca = 0x00;iocb = 0x0();iocc

53、= pucc = ptc5 + ptc4 + ptc3 +ptc2+ ptc 1 + ptc0; /ptc05 為輸入端口 上拉電阻iocd = 0x00;ioce = 0x00;iocf = 0x00;/ptf0驅(qū)動(dòng)紅色二極管燈pta = 0x00;ptb = 0x00;/ptb驅(qū)動(dòng)led輸出ptc = 0x00;ptd = 0x0();/ptd0-4控制led()-4 5個(gè)數(shù)碼管的通斷pte = 0x00;ptf = 0x00;delay_nms(l 000);等待1秒穩(wěn)定可以縮短時(shí)間去除也可以/ hfrc = 21;/frc 定時(shí)器 10ms value » 826/ lfrc = 160;intf = 0x00;frcc = 0;prie = 0x()l;inte = gie+eint1e+frcoe+eintoe; 中斷設(shè)置 frcoe 外部中斷 0, 1intf = 0x00;einted = 0x00;count_p=0;count_off =2;diaplay_mode = 0;ptf=0x01;while(l)if(count_olf =0)bushutran(count_p);else if(co