基于加速度传感器的健身计步器设计毕业论文

 2022-05-12 09:05

论文总字数:33864字

摘 要

健身计步器是一种用来监测日常运动状况的设备,它可以计算出人体正常行走的步数,从而来估算人体的行走路程、消耗的卡路里,让大家能够及时查看自己的运动状态,从而做出调整。时下,随着人们健康意识的增强,追求健康已然成为一种浪潮,越来越多的人加入运动的队伍里,运动也逐渐成为一种时尚,健身计步器随之应运而生,并且成为了不可或缺的健康智能设备。

本文的设计的计步器是采用STM32系列F103增强型芯片作为微处理器,以 AD公司的adxl345三轴加速度传感器芯片来采集运动数据,最终设计一款健身计步器,用来可以精确测得人体行走时的步行加速度数据,并且通过相应的程序算法计算得出人体的步数。

本文设计的计步器设计小巧,便于携带,并且具备功耗小和精度高的特点,满足日常运动计步的需求。

关键词:计步器 STM32F103 步态检测 低功耗

The fitness pedometer design based on the acceleration sensor

Abstract

Pedometer is a daily exercise progress monitor, you can calculate the number of steps and estimate walking estimate distance traveled, calories burned.It is convenient for people to monitor their fitness intensity, exercise levels and metabolism at any time. With the people's living standards improved, the pursuit of health has become even more evident,motion is becoming a trend, pedometer increasingly has become an indispendsable part of smart devices.

In this paper, a high-performance ARM STM32F103 series chip is to be the master, and the ADXL345 , three-axis gyroscope is the sensor pedometer module , and they are used to make an electronic pedometer,which eventually can be accurately measured in people walking gait acceleration signal.

This design pedometer is designed to be small in order to easy to carry .In additions to this ,it has low power consumption and high accuracy feature,which can meet the daily need of pedometer.

Key Words:the Pedometer;stm32f103;footwork detection;low power consumption

目录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 课题研究目的和意义 1

1.2 加速度传感器的发展 2

1.2.1 加速度传感器的定义 2

1.2.2 加速度传感器的运用 2

1.2.3 加速度传感器的原理 2

1.2.4 加速度传感器的发展及未来 2

1.3 本文设计内容和结构安排 3

第二章 方案选择与总体设计 4

2.1 微处理器的选择 4

2.2 加速度传感器芯片的选择 5

2.3 总体方案设计 6

2.3.1 系统工作原理分析 6

2.3.2 系统总体设计 7

第三章 硬件系统设计 8

3.1 ARM主控模块设计 8

3.1.1 ARM Cortex-M3处理器简介 8

3.1.2 STM32系列控制核心 8

3.2 ADXL345加速度传感器模块设计 9

3.2.1 ADXL345的简介 9

3.2.2 ADXL345电路连接 10

3.3 OLED显示电路 11

3.4 硬件整体设计电路图 12

第四章 软件算法程序设计 13

4.1 软件总体设计 13

4.2 子程序流程图 13

4.3 计步算法的实现 14

第五章 计步器系统调试 18

5.1 硬件调试 18

5.2 程序算法调试 19

总 结 23

参考文献 24

致谢 26

附录一:电路原理图 27

附录二:PCB版图 28

附录三:计步器实物图 29

附录四:源程序代码 30

第一章 绪论

1.1 课题研究目的和意义

2015年,在刚刚召开的Google I/O大会上,谷歌研发团队向我们有展示了一种可穿戴设备Project Soli,不同于以往的智能可穿戴设备,Project Soli是基于雷达的智能芯片,利用双手作为交互,通过实时捕捉双手的动作,并且根据你的动作来完成信号的改变。早于Project Soli,谷歌就推出了google glass和android wear等一系列可穿戴设备。除此之外,其他科技公司也各自推出了自家的可穿戴设备,如苹果的iwatch,三星的gear fit等。

眼下,可穿戴设备的出现方兴未艾,这些以运动和健康为主题的设备,自它们的诞生之日起,就抓住了人们的眼球。由于现在大众健康意识的增强,越来越多的人选择用运动的方式来锻炼自己的身体,保持身体的健康水平。而如何在运动的过程中,实时获取自己的运动情况,并且在下一阶段的运动状态做出调整。用户急迫地需求一种设备能帮助他们获取自己的运动量,而可穿戴设备的发明正是迎合了这部分用户的需求。

现今市面上流行的智能可穿戴设备常见的功能是计步,主要用来监测日常的运动量,除此之外还有睡眠监测和心率检测等功能,这些智能设备通过内置的传感器可以获知人体全天的身体状态情况,并且将这些信息反馈给人体。

本文将要讨论的是可穿戴设备的常见的也是比较成熟的计步功能,目前市面上常见的运动手环NIKE ,Fitbit,Jawbone Up24,Mi Band,这些手环都是利用其内置的加速度传感器芯片,感知人体在行走和跑步过程中加速度来判断人体运动情况,通过内置的程序来处理,得到人体行走的数据。本文探讨的就是如何基于加速度传感器芯片来实现计步功能。

美国匹茨堡大学医学院的教授做过一项研究,每天行走30分钟以上的人,他们的寿命大概比那些每天步行少于30分钟的人得心脏病几率低倍,而同时发生肥胖的几率比那些步行时间少的人几率低60%。

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