近年来，由于我们的生活水平在不断地变好，所以当代人们对自己的身体健康与否也愈加关心，许多健身所用的高科技器材也应运而生。本设计实现的是蓝牙CC2541和三轴加速度传感器ADXL345计步系统设计。由加速度传感器对人体运动进行检测，把收集到的加速度数据处理为数字数据，然后蓝牙CC2541将从ADXL345处接收到的加速度信号进行数据处理后，加以一定的系统算法，由此将所走的步数计算出来，，然后将计算得出的数据从BLE传输出去，从而实现计步器与具备蓝牙4.0的设备通信，最终实现计步功能。因此，设计一个计步系统，实时监控人体的运动状态，具有非常良好的发展前景。
目 录
引言 1
（一）问题的提出背景及研究意义 1
（二）课题的研究目的及内容 1
二、元件选择方案和论证 1
（一）传感器的选择方案和论证 1
（二）蓝牙模块的选择和论证 2
（三）显示模块选择方案和论证 3
三、控制系统的硬件电路设计 3
（一）传感器采集模块的设计 4
（二）信号处理及传输模块 7
（三）显示模块的设计 8
（四）微处理器模块设计 9
四、软件部分设计 11
（一）系统主程序设计 11
（二）计步算法的实现 11
（三）系统程序的编译 14
五、系统硬件电路的调试 15
总结 18
参考文献 19
致谢 20
附录一：实物图及电路原理图 21
附录二：元件列表 22
附录三：程序 23
引言
（一）问题的提出背景及研究意义
目前，伴随着社会飞速发展，科技的进步愈加迅速，数字化时代已经悄然而至，越来越多的手持设备都增加了可以监控人体健康和运动的功能，譬如我们日常生活中的必需品手机，许多APP都开发了运动计步这一功能。为了能够真实有效的监测出人们的运动状况，制定一个合理的运动方案，培养人们能够每天坚持适量运动的习惯，打造一个健康的身体 ，手持式电子计步器应市场的需求，成为当代颇受欢迎的一款电子产品。
本产品和 *景先生毕设|www.jxszl.com +Q: &351916072& 
我们之前的计步器设计大有不同，之前的计步器在检测人体的运动状态时是通过加重的机械开关来进行的，同时在设计中加入一个计步器。我们摆动这些装置，能够听见金属球撞击或其他物体在撞击的声音，此种传统的计步装置成本很低，但是它的准确性和灵敏度也相对较低。而本设计与传统的机械式传感器计步器不同，采用的是电容式三轴加速度传感器ADXL345，由此传感器捕获的人体加速度信号更加准确。本系统具有设计简单，实现方便，超低能耗，工作稳定，能够提供较高精度计步的功能特点，具有非常乐观的发展前景。
（二）课题的研究目的及内容
本课题研究的目的是为人们提供更加便捷有效的步数检测仪器，辅助人们实时进行健康有效的运动活动，制定合理的健身方案，激励人们挑战自己，增强自身体质，逐步实现全民运动的社会现状。其主要着重于研究加速度传感器ADXL345的工作原理J及编程方法，lcd1602的工作原理及编程方法，CC2541的工作原理，掌握单片机技术处理数据。
二、元件选择方案和论证
（一）传感器的选择方案和论证
方案一:选择传统机械模式的振动传感器
传统机械式的传感器结构简单，其主要利用内部所置的一个平衡锤来判断内部的平衡状况，当人们在使用这个传感器作跑步或走路的状态并产生振动的时候，此时它的内部平衡就会遭到破坏，进而引发上下触点的通断。当在运动状态时，身体的起伏状况，重心的高低都会发生变动，而这一变动将通过我们计步器内的传感器进行转化后并发送到控制单元，之后，我们便可以获得运动者的运动状况。这种类型的传感器的原理简单，成本较低，但是它的准确度也相对偏低，所以适宜振幅相对偏大的场合，而对于人体运动的情况不能做到高精度的监测。
方案二：选择压力传感器
这种传感器的工作方式是采集压力信号，并将所采集到的压力信号变化信息进一步处理成电压的变化。根据这一特性，可将此传感器置于鞋的底部，用于感受人在运动时，脚对鞋所产生的压力变化，如果脚抬起来，那么就不对鞋产生压力，相反，再放脚的时候，脚对鞋就会产生一种持续压力。由此，计步器的主控单元可获取压力值，再加以适当的计步算法，便可检测出人体的运动状态。此传感器价格昂贵，精确度高，但结构复杂，不便携带，对鞋体装置时的吻合度有一定的要求。
方案三：选择加速度传感器
三轴加速度传感器有三种它们分别是：电容式传感器、压阻式传感器和压电式传感器。其基于加速度的基本原理去实现工作，加速度作为空间内的矢量，想要对物体的运动状态做具体的检测，那么就需要要得到其在坐标轴上面所分布的三个其他量。人体在活动时，身体上下起伏，计步器里面的微控制式传感器在读取它所捕获的各项模拟数据值，加上适当的运算，即可得到人体活动时的信息。【1】三轴加速度传感器具有精度高，体积小，重量轻，通讯协议简单，实现方便等特点广泛应用于各个领域。
为确定一款最适宜本课题的传感器，下表（表1）为机械式传感器与加速度传感器的相比结果，我们现在所用的压力传感器是放在鞋底，一般用于特殊场合，其设计方式也比较复杂，而且价格也贵，所以不适合在本课题使用，也不再进行比较。
表1机械式传感器与加速度传感器的对比
类型
机械式振动传感器
加速度传感器
压力传感器
工作电流
5mA
30mA

工作精度
0.1g
0.002g

价格
1
5

由于加速度传感器的做工计数不断完善，测量精度也越来越精确，它的功耗很低，精度很高，稳定性好的特点便彰显出来，随着应用的广泛，市场的需求，其价格也愈渐下降，加之此类传感器非常适用于移动设备应用，故敲定三轴加速度传感器为本课题的传感器模块。如下表（表2）是三种型号的三轴加速度传感器性能的比较。
表2三种型号的三轴加速度传感器性能的比较
加速度计代表型号
LSM303DLH
MPU6050
ADXL345
工作电流
0.83mA
500uA

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