健身计步器.doc

中 文 摘 要 改革开放三十年来，随着社会的不断进步，人们的生活水平也不断的提高了，许多人把健身当做每天的一门必修的功课，在诸多的健身方法中，跑步便成了他们最有效，最简单的运动方法，计步器也成了计量跑步时间、步数和消耗卡路里的最简易、有效的工具。 因此我设计了一款健身计步器，他的工作工程大致如下，首先传感器将外界的信号转换成具有一定振幅的波形，经过调理电路将波形过滤并且放大，再见过斯密特触发器进行整形，这时输出的波形便是具有可以用来计数的脉冲信号，将其输入由四个十进制组成的计数显示器，在数码管中便可以显示最大为9999的步数。 同时将施密特触发器输出的波形用两个五进制连接成的二十五进制的分频器然后再接入计数器，便可以显示健身过程中所消耗的卡路里数。 有了计步显示和计量卡路里的装置的同时，我又在在计数器的百位向千位进制的脉冲引入一个由555组成的单稳态触发器和一个由555组成的多谐振荡器构成的定时电路中，在电路末端接入发声片，用以提醒健身者所走的步，每1000步发声片响5秒。 我在计步器上同时设计了计时电路，它首先由555组成的多谐振荡电路产生的1000Hz频率信号，经过三个十进制计数器组成的千分频器，将频率信号变为1Hz的秒脉冲，再将其六十分频便可以产生分钟信号，经过译码显示，便可以记录健身者的健身时间。 在我的设计中，我将整个系统划分为若干个功能模块，传感器接受震荡反映产生波形模块、调理整形模块、计算步数模块、计算卡路里模块、1000步提醒模块、1kHz频率产生模块、分频模块和分钟显示模块、计数复位模块等组成。每个功能块还对应的相关的电路图，而且还详细的说明了电路图的组成元件，和各个元件的名称、功能、和运行原理，各个部件在此路中的作用，怎么实现所须的功能，合考虑了各方面的因素，选择最适合的器件。在较充分的原理和仿真实验的基础上，经过反复的调试与修改，最终达到了设计项目要求。 关键词 电力系统，计数器，译码器，显示器，555定时器 目 录 1 设计任务描述 1 1.2 设计要求 1 1.2.1 设计目的 1 1.2.2 基本要求 1 1.2.3 发挥部分 1 2 设计思路 2 3 设计方框图 3 4 各部分电路设计及参数计算 4 4.1 信号处理电路 4 4.1.1 传感器简介： 4 4.1.2调理电路和555组成的施密特触发器 4 4.2计步器计数装置 5 4.2.1计数器组成的计数部分 5 4.2.2显示部分 6 4.3 能量卡路里计数装置 6 4.4 提醒电路的实现 6 4.4.1单稳态触发器设计及参数计算 7 4.4.2 多谐振荡器的设计及参数计算 8 4.5计时信号的产生，处理以及显示装置 8 4.5.1计时信号的产生 8 4.5.2千分频电路 9 4.5.3健身分钟显示电路 9 4.6复位开关部分 10 5 工作过程分析 12 6 元器件清单 13 7 主要元器件介绍 14 7.1计数器74HC160 14 7.1.1引脚图 14 7.1.2功能表 14 7.1.3功能介绍 14 7.2 计数器74HC161D 15 7.2.1管脚图 15 7.2.2功能表 15 7.2.3功能介绍 15 7.3 LM555CM介绍 16 7.3.1 管脚图 16 7.3.2功能表 16 7.3.3 各引脚功能 16 7.3.4 555组成的单稳态触发器 17 7.3.5 555组成的多谐振荡器 18 7.3.6 555组成的施密特触发器 19 7.4 SR锁存器 19 7.4.1 管脚图 19 7.4.2 功能表 19 7.4.3 功能简介 19 7.5 显示器DCD_HEX_GREEN 20 7.5.1 管脚图 20 7.5.2 功能介绍 20 小 结 21 致 谢 22 参考文献 23 附 录 A1 逻辑电路图 24 附 录 A2 印制电路板图 25 1 设计任务描述 1.1 设计题目：健身计步器的设计 1.2 设计要求： 1.2.1 设计目的 （1）掌握健身计步器的构成、原理与设计方法； （2）熟悉集成电路的使用方法。 　 1.2.2 基本要求 （1）健身计步器中的传感器将人走（跑）一步的振动以脉冲的形式发出，将此脉冲整形作为基准计步脉冲； （2）可以记录走（跑）的步数，最大值为9999； （3）假设每走25步可以消耗1卡的热量，所消耗卡路里的计数译码显示； （4）记录本次健身的时间（可以分钟为单位）。 1.2.3 发挥部分 （1）每走1000步发出时候发出声音； （2）设置一个复位开关，可以随时复位计数值。 2 设计思路 这次我设计的健身计步器由以下几个模块组成，它们分别是:传感器接受震荡反映产生波形模块、调理整形模块、计算步数模块、计算卡路里模块、1000步提醒模块、1kHz频率产生模