單片機(jī)式計(jì)步器的相關(guān)模塊概述分析目錄TOC\o"1-3"\h\u17706單片機(jī)式計(jì)步器的相關(guān)模塊概述分析 191811.1STC89C52RC 1166431.1.1STC89C52RC主要技術(shù)指標(biāo) 124351.1.2STC89C52RC引腳功能說明 1115461.2.3最小系統(tǒng) 3297551.3ADXL345三軸加速度傳感器 3198621.1.1ADXL345三軸加速度傳感器簡述 3102401.1.2ADXL345三軸加速度傳感器工作原理 3197821.1.3ADXL345三軸加速度傳感器功能框圖 4184531.1.4ADXL345三軸加速度傳感器的IIC通信時(shí)序圖 4161751.1.5ADXL345三軸加速度傳感器連接模塊圖 4279021.1.6各類加速度傳感器特性對比 533741.4LCD液晶顯示器 5181701.4.1LCD液晶顯示器簡介 5176491.5PulseSensor心率傳感器 665671.5.1PulseSensor心率傳感器概述 6321661.5.2PulseSensor心率傳感器工作原理 63771.5.2PulseSensor實(shí)物介紹 792141.6ADC0832模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊 7148851.6.1ADC0832概述 7101101.6.2ADC0832時(shí)序 854301.7電源電路 869691.8鍵盤電路 81.1STC89C52RC1.1.1STC89C52RC主要技術(shù)指標(biāo)STC89C52單片機(jī)是STC公司生產(chǎn)的一種較低功耗而擁有較高性能的CMOS8位微控制器。雖然STC89C52仍然在使用經(jīng)典的MCS-51內(nèi)核，但是已經(jīng)做出了很多改進(jìn)，從而使得芯片具有傳統(tǒng)51單片機(jī)所并不具備的功能。1.1.2STC89C52RC引腳功能說明STC89C52RC引腳見圖3-1，其各使用功能如下：圖3-1STC89C52RC引腳圖VCC：電源電壓。GND：接地。RESET：復(fù)位信號。XTAL：接外部晶振。PSEN：程序存儲(chǔ)器讀選通信信號。EA：訪問內(nèi)部/外部存儲(chǔ)器。32~39引腳：8位雙向I/O口。1~8引腳：4個(gè)LSTTL門電路。21~28引腳：4個(gè)LSTTL門電路，可作為I/O口。10~17引腳：作為雙功能口，第一功能可參考32~39引腳；第二功能，每一引腳都有其指定的用處，見表3-2：表3-2第二功能說明端口引腳第二功能注釋P1.0RXD串行口數(shù)據(jù)接收端P1.1TXD串行口數(shù)據(jù)發(fā)送端P1.2/INT0外中斷請求0P1.3/INT1外中斷請求1P1.4T0定時(shí)/計(jì)數(shù)器0外部計(jì)數(shù)信號輸入P1.5T1定時(shí)/計(jì)數(shù)器1外部計(jì)數(shù)信號輸入P1.6/WR外部RAM寫選通信號輸出P1.7/RD外部RAM讀選通信號輸出1.2.3最小系統(tǒng)STC89C52的最小系統(tǒng)一共分為三部分，分別為電源電路，復(fù)位電路以及12M晶振電路。第一部分——電源電路。使用USB接口直接提供整個(gè)系統(tǒng)所需要的5V電源電壓，可使用多種移動(dòng)電源供電。第二部分——復(fù)位電路。在一開始接入電路時(shí)，復(fù)位引腳會(huì)出現(xiàn)高電平，單片機(jī)不執(zhí)行代碼程序，直至電容C1充滿電，復(fù)位引腳端的電壓被電阻R4消耗，從而使RESET端降為低電平，單片機(jī)才開始執(zhí)行代碼。復(fù)位電路借用給電容充電的時(shí)間，起到一定的延時(shí)作用，從而保證單片機(jī)能夠在供電穩(wěn)定后才開始執(zhí)行代碼，防止代碼出錯(cuò)。第三部分——晶振電路。包含1個(gè)12M的晶振和兩個(gè)電容容量均為30pF的C2、C3。晶體振蕩器可產(chǎn)生正弦波，根據(jù)常見單片機(jī)的特性，為方便計(jì)算，本設(shè)計(jì)選用了12M晶振，同時(shí)配備電容C2和C3來幫助晶振起振。1.3ADXL345三軸加速度傳感器1.1.1ADXL345三軸加速度傳感器簡述ADXL345三軸加速度傳感器擁有極高的分辨率，高達(dá)13位，并且測量范圍可調(diào)，最大甚至能達(dá)到最大±16g。而ADXL345三軸加速度傳感器小而薄的精巧設(shè)計(jì)，無疑讓它在各類便攜式移動(dòng)設(shè)備上的使用中大放光彩。ADCL345三軸加速度傳感器不僅具有體積小、功耗低、厚度低等特點(diǎn)，還具有靈活的中斷模式，能夠映射到它的任意中斷引腳。1.1.2ADXL345三軸加速度傳感器工作原理ADXL345三軸加速度傳感器最主要就是其能夠利用它的信號轉(zhuǎn)換功能，從而將模擬信號便捷地轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，之后再傳送給單片機(jī)進(jìn)行處理。首先由位于前端的感應(yīng)器來檢測相較于改模塊X、Y、Z軸上的加速度的大小，繼而利用其配備的感應(yīng)電信號器件轉(zhuǎn)為可識(shí)別的電信號。但是此時(shí)這個(gè)電信號是模擬信號，需要由包含在ADXL345模塊內(nèi)部的A/D轉(zhuǎn)換器將該模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。具體的三軸測量軸向如下圖3-3所示：圖3-3ADXL345的三軸測量軸向1.1.3ADXL345三軸加速度傳感器功能框圖圖3-4adxl345采傳感器的功能框圖1.1.4ADXL345三軸加速度傳感器的IIC通信時(shí)序圖本次設(shè)計(jì)采用的是IIC數(shù)據(jù)通信圖3-5ADXL345的IIC通信時(shí)序圖1.1.5ADXL345三軸加速度傳感器連接模塊圖圖3-6adxl345采傳感器的連接模塊此模塊電路能夠利用ADXL345該加速度傳感器而產(chǎn)生相應(yīng)的變化值，最重要的功能就充當(dāng)ADXL345加速度傳感器的一個(gè)轉(zhuǎn)接口，產(chǎn)生作用于整個(gè)系統(tǒng)的信號。1.1.6各類加速度傳感器特性對比加速度傳感器隨著時(shí)代的發(fā)展，其制作工藝也愈發(fā)成熟，測量精度也有了顯著的提升。與此同時(shí)，最新型的加速度傳感器僅僅需要微安級別的功耗便能夠驅(qū)動(dòng)。下表3-7列出了三種不同型號的三軸加速度傳感器的比較信息。表3-7加速度傳感器對比表加速度計(jì)代表型號LSM303DLHMPU-6050ADXL345工作電流0.78Ma450150精度0.0002g0.0002g0.007g價(jià)格（元）60.080.010.0綜上，結(jié)合相應(yīng)的三軸加速度傳感器價(jià)格、功耗以及精度等多方面因素，本畢業(yè)設(shè)計(jì)選擇以性價(jià)比最高的ADXL345三軸加速度傳感器作為計(jì)步傳感器。1.4LCD液晶顯示器1.4.1LCD液晶顯示器簡介LCD1602液晶顯示器是一款工業(yè)字符型的液晶顯示器，其顯示原理是利用了液晶的物理特性，通過電壓實(shí)現(xiàn)對其顯示區(qū)域的控制。簡單來說，有電就顯示，這樣就能夠顯示出基礎(chǔ)的圖形。LCD1602液晶顯示器是一款專門用來顯示字母、數(shù)字或者符號的點(diǎn)陣式液晶顯示器，同時(shí)能夠顯示的字符為32個(gè)。LCD1602液晶模塊的引腳圖如圖3-8所示。圖3-8LCD1602引腳圖液晶寄存器選擇控制如表3-9。表3-9寄存器選擇控制RSR/W操作說明00寫入指令寄存器（清除屏等）01讀busyflag（DB7），讀取位址計(jì)數(shù)器（DB0~DB6）值10寫入數(shù)據(jù)寄存器（顯示各字型等）11從數(shù)據(jù)寄存器讀取數(shù)據(jù)1.5PulseSensor心率傳感器1.5.1PulseSensor心率傳感器概述PulseSensor心率傳感器是一款用于測量脈搏心率的光電反射式模擬傳感器。只要傳感器前端接觸到使用者皮膚，就能通過導(dǎo)線連接為連接的各類單片機(jī)提供轉(zhuǎn)換之后的數(shù)字信號，繼而通過簡單的計(jì)算就能得出使用者的心率數(shù)據(jù)。總的來說，PulseSensor心率傳感器是一款集成了降噪電路和放大電路的光學(xué)心率傳感器，非常適合用于二次開發(fā)。1.5.2PulseSensor心率傳感器工作原理PulseSensor心率傳感器是使用光電容積法，全稱為光電容積脈搏波描記法，是借光電手段在活體組織中檢測血液容積變化的一種無創(chuàng)檢測方法。當(dāng)一定波長的光束照射到指端皮膚表面時(shí)，光束將通過透射或反射方式傳送到光電接收器，在此過程中由于受到檢測端皮膚肌肉和血液的吸收衰減作用，檢測器檢測到的光強(qiáng)度將減弱，其中皮膚肌肉、組織等對光的吸收在整個(gè)血液循環(huán)中是保持恒定不變的，而皮膚內(nèi)的血液容積在心臟作用下呈搏動(dòng)性變化，當(dāng)心臟收縮時(shí)外周血容量最多，光吸收量也最大檢測到的光強(qiáng)度最小；而在心臟舒張時(shí)，正好相反，檢測到的光強(qiáng)度最大，故光接收器接收到的光強(qiáng)度隨之呈脈動(dòng)性變化，將此光強(qiáng)度變化信號轉(zhuǎn)換成電信號，便可獲得容積脈搏血流的變化。由此可見，容積脈搏血流中包含有血液流動(dòng)等諸多心血管系統(tǒng)的重要生理信息。同時(shí)，容積脈搏血流主要存在于外周血管中的微動(dòng)脈、毛細(xì)血管等微血管中，所以容積脈搏血流同樣包含有豐富的微循環(huán)生理病理信息，是我們研究人體循環(huán)系統(tǒng)重要的信息來源。1.5.2PulseSensor實(shí)物介紹PulseSensor實(shí)物圖片如下圖3-11所示：圖3-11PulseSensor實(shí)物圖心率傳感器采用5V供電，心率信號為AD輸出。信號定義如下：‘S’模擬脈搏信號輸出，F(xiàn)411的PA0引腳‘+’5V/1.3V電源輸入‘-’GND地1.6ADC0832模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊1.6.1ADC0832概述ADC0832是\t"/item/ADC0832/_blank"美國國家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的一種8\t"/item/ADC0832/_blank"位分辨率、雙通道A/D轉(zhuǎn)換芯片，最高分辨可達(dá)256級，滿足一般的模擬量轉(zhuǎn)換需求。由于它體積小、低功耗、兼容性、性價(jià)比高而深受單片機(jī)愛好者及企業(yè)歡迎，已經(jīng)有很高的普及率。ADC0832在設(shè)計(jì)上使輸出輸出電平與TTL/CMOS相互兼容，即使用5V電源進(jìn)行供電時(shí)就