文章《加速度傳感器在計(jì)步器設(shè)計(jì)中的應(yīng)用解析（一）》介紹了關(guān)于計(jì)步器的研究意義、原理及分類之后，今天進(jìn)一步介紹關(guān)于計(jì)步器的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

　　2.計(jì)步器系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

　　2.1 計(jì)步器總體設(shè)計(jì)

　　計(jì)步器總體上來說由控制器模塊，輸入模塊，輸出模塊和電源模塊組成。對仿真器進(jìn)行編程，使單片機(jī)作為主控制設(shè)備對采集到的傳感器信號進(jìn)行處理，最后通過LCD顯示輸出。在其中控制器模塊，我采用按鍵模塊，像典型的計(jì)步器按鍵一樣，在設(shè)計(jì)初期設(shè)定的按鍵有開始鍵，停止鍵，重新計(jì)數(shù)鍵以及單片機(jī)模塊必須帶有的復(fù)位鍵。輸入模塊有MMA7455加速度傳感器為主，單片機(jī)為媒介，在檢測出加速度變化時處理計(jì)算后輸入給單片機(jī)。輸入模塊的關(guān)鍵在于加速度傳感器的精度與是否有現(xiàn)成的模塊，而不是需要傳感器感觸裝置本身，因?yàn)樵陔娐分谱髦�，存在模塊的傳感器將大大方便PCB板的制作，只需要搞清它的封裝及引腳圖就可以清楚且正確的連接。輸出模塊中采用LCD液晶顯示，它與單片機(jī)連接基本上固定的。在液晶顯示中存在一個背景光調(diào)節(jié)，主要是用一個變阻器接入液晶顯示屏的端口，但由于PCB板的大小在設(shè)計(jì)初期就要本著越小越好，所以該設(shè)計(jì)可以忽略。電源模塊我打算采用最為簡單的電池，在電池盒中放置電池，正負(fù)極以電烙鐵焊住。
總體方案的設(shè)計(jì)必須突出簡潔，方便，便攜等特點(diǎn)，存在集成的地方盡量集成，可以節(jié)省電路的地方堅(jiān)決節(jié)省。
 

圖7.計(jì)步器系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

　　2.2 三種計(jì)步器的對比

　　2.2.1  計(jì)步器的精度與質(zhì)量

　　這三種計(jì)步器，也就是上述的單功能計(jì)步器，3D計(jì)步器，計(jì)步器手表（包括其他附加功能及特別佩戴方式）。在精度上，計(jì)步器的精度主要取決于它的傳感器精度，而單功能計(jì)步器主要用的是機(jī)械震蕩傳感器，精度較低，佩戴固定。而另外兩種計(jì)步器都是采用加速度傳感器，精度較高，佩戴相對隨意。在質(zhì)量上單功能計(jì)步器主要是塑料材質(zhì)，易損壞。另外的兩種主要采用金屬材質(zhì)，相對堅(jiān)固。

　　2.2.2  工作性能與價(jià)格

　　在工作噪音方面，都不存在太大的問題，因?yàn)楸旧碛?jì)步器就是小儀器，驅(qū)動裝置不存在機(jī)械問題，固然沒有噪音干擾。在操作上顯然單功能計(jì)步器因?yàn)槠湓谂宕魃洗嬖谙忍斓亩贪�，固然在真正生活時候操作并不方便。在按鍵上三種計(jì)步器按鍵基本沒有差別。在價(jià)格上單功能計(jì)步器最為便宜，主要是因?yàn)樗�的材料，傳感器型號，其他耗材都很基本，很便宜，手表�?jì)步器最貴，主要是因?yàn)楣δ苋�面，耗材多所致。�?dāng)然，無論材料變化如何千變?nèi)f化，在計(jì)步器領(lǐng)域，我們?nèi)粘Ｋ�用的�?jì)步器都不會超過200元，在足夠資金的情況下，價(jià)格問題可以不加以考慮。

　　2.2.3  耗材更換方面

　　在耗材方面，主要更換的就是顯示屏跟傳感器，兩者的質(zhì)量跟價(jià)格都不是問題，所以耗材方面我考慮的不多。況且，在計(jì)步器市場的激烈競爭中，商家對耗材的價(jià)格都有了基本的共識，價(jià)格趨于穩(wěn)定，不需要考慮市場供求關(guān)系的影響。

　　2.2.4  發(fā)展趨勢

　　早期的計(jì)步器通常利用擺錘原理做為計(jì)步技術(shù)。后來發(fā)展到用電子感應(yīng)和加速計(jì)技術(shù)，這兩種技術(shù)和之前的擺錘技術(shù)相比更準(zhǔn)確，更為重要的是，不必像之前那樣計(jì)步器需要佩帶需要和垂直于地面而一般只能帶于皮帶上，因靠感應(yīng)身體的震動而計(jì)步，可以更多方向的佩帶，特別是加速計(jì)，更是可以360度任何方向的運(yùn)作。所以你可以放在口袋或是掛在脖子上，如果計(jì)步器體積夠簿小，更是可以放在錢包里面。計(jì)步器最基本的功能就是計(jì)步，在你散步甚至跑步的時候能幫你計(jì)算總共走了幾步。 除了計(jì)步功能，卡路里，距離，收音機(jī)和時間也是計(jì)步器通常帶有的功能，這些功能都非常普遍。隨著發(fā)展的深入，溫度計(jì)，高度計(jì)、心率計(jì)、秒表和氣壓計(jì)等很多針對戶外活動的功能也越來越多的應(yīng)用于計(jì)步器。

　　總之，計(jì)步器的發(fā)展趨勢就是更加便攜，精確，功能多樣化。

　　2.3  系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)

　　根據(jù)系統(tǒng)總體方案設(shè)定可知，我們的模塊包括傳感器與單片機(jī)的輸入模塊，電源模塊，顯示模塊，按鍵控制模塊。在方案的設(shè)定中，它的變化不大，主要變化來自于按鍵模塊的形式，傳感器型號的選擇，顯示模塊的型號選擇。根據(jù)系統(tǒng)基本功能進(jìn)行設(shè)計(jì)，有以下幾種方案以供選擇。

　　設(shè)計(jì)方案一，其基本功能包括LCD液晶顯示，加速度傳感器，按鍵控制模塊作用于LCD。

　　按鍵電路

　　圖8.方案一系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖

　　在方案一中，我用到了加速度傳感器作為信號的接收方，用LCD液晶顯示作為輸出模塊，整體上來說優(yōu)勢是芯片較少，較精確。

　　設(shè)計(jì)方案二，其基本功能包括機(jī)加速度動傳感器，LED數(shù)碼管顯示，AD轉(zhuǎn)化，另外添加了時鐘系統(tǒng)。

　　圖9.手表計(jì)步器

　　設(shè)計(jì)二方案中有加速度傳感器實(shí)現(xiàn)計(jì)步器功能，時鐘芯片實(shí)現(xiàn)時間顯示功能。

　　本次設(shè)計(jì)的計(jì)步器系統(tǒng)是基于以鍛煉為目的的計(jì)步器，而方案二的時間顯示裝置的作用不是很明顯，因此在考慮計(jì)步器要簡單便攜，所以只需要設(shè)計(jì)出計(jì)步功能，而在市場上此類計(jì)步器的銷路最好，綜合考慮經(jīng)濟(jì)成本，系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則與結(jié)構(gòu)因素，選擇設(shè)計(jì)方案一為本次設(shè)計(jì)的最終方案。（未完待續(xù)）

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