跑步计步器毕业设计.doc

1 设计任务描述
设计题目:跑步计步器
设计要求
设计目的
掌握健身计步器的构成、原理与设计方法;
熟悉集成电路的使用方法
基本要求
(1) 跑步计步器中的传感器将人每走(跑)一步的振动以脉冲形式发出,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14步可以消耗1卡的的热量,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)。
发挥部分
(1)计步值的预置,当达到预置值时,发出庆祝声音;
(2)每走1000步发出提示音;
(3)其他。
2 设计思路
根据此次课程设计的要求,我设计的健身计步器由四个部分组成,其中振荡器和分频器组成较准确的秒信号发生器,由不同进制的计数器和显示器组成计时和计步部分。秒信号送入计数器进行计数,把累计的结果以“秒”“分”“时”的十进制数字显示出来。“分”“秒”显示分别由六十进制计数器和显示器构成,“时”显示由二十四进制计数器和显示器构成。用555定时器连接组成多谐振荡发生器,然后将经过调理过变成的方波信号输入到计数器的时钟脉冲端,输入到十进制的计数器的时钟脉冲端,便形成了计卡路里步数功能,可以显示0-9999步。记录卡路里消耗部分是要实现每十四步可以消耗1卡的热量,脉冲输入到计数器的时钟脉冲端,用一个十六进制的芯片74HC160来实现十四进制,输出的脉冲再输入给显示器,卡路里显示可以从0-999步。发挥部分选择了每走1000步发出响声,这部分我是用卡路里计数部分个位和十位地同时到达9时作为输入信号,输入给由555构成的单稳触发器,由单稳触发器来控制,就可发出“每走千步的提示音”。
(1)记录时间部分:首先由555定时器连接组成多谐振荡发生器发出一个100Hz的脉冲,先经过第一个十进制76HC160计数器组成的分频器将其变成10Hz的脉冲,然后再连接一个相同的十分频计数器,将脉冲分为1Hz。最后此脉冲通过两个74HC160所组成六十进制的分频,将秒脉冲转变成分脉冲,这样就形成了以分为计时单位。接着脉冲到达计数器,还是两个74HC160组成“分”计时,当分计数器达到60时,设计此计数器自动清零,并将RCO=“1”输入到“时”计数器,“时”计数器也是有两个74HC160组成的二十四进制,记录二十四小时,然后输入给显示器,这样译码显示器就能将跑步时间显示出来,最长计时为24小时。
(2)记步电路部分:人在跑步时的振动信号通过传感器转变成脉冲信号,人每走一步形成一个脉冲。在此设计中,我用555定时器连接组成多谐振荡发生器产生脉冲,模拟人在跑步时所形成的震荡。脉冲经过计数器计数,计数器部分的可以用四个74HC160连接,即上一个计数器的RCO为下一个计数器的CLK输入,每当RCO=“1”时,CLK有一个脉冲输入,计一个数,并传给显示器把步数显示出来。
(3)卡路里显示部分:脉冲的另一端接一个由74HC163组成的十四进制计数器进行进制转换,从而实现每跑14步就消耗一卡路里这一预置数,而74HC163是十六进制的芯片,它只有到达15往0变化时才能进位,我这里需要的是0-13,十四进制的,我是用一个与非门和一个与门来解决这一问题的,当每一次14出现时就清零,把每一次清零的动作作为一个脉冲输入给下一个芯片,就不用它的进位端了,输出的脉冲输入74HC160的CLK端,并与显示器相连,再连接两个74HC160计数器,即上一个计数器的RCO为下一个计数器的CLK输入,每当RCO=“1”时,CLK有一个脉冲输入,计一个数,并传给显示器把步数显示出来。最大计数值为9999步。
(4)发挥部分:每走一千步计数发出响声进行提示,4个计数器也可由74HC160相连接,原理同上。发出响声关键部分是,在步数计数电路的4位计数器中,百位向千位的进位端同时输入给,由555定时器组成的两个不同的器件,一个是单稳态触发器,另一个是多谐振荡器,单稳态触发器在这里是控制响铃的时间的,多谐振荡器是控制输出的频率的。这样便能够完成,每走千步发出响声提示。
3 设计方框图
脉冲
步数计步器
十四进制计数器
卡路里计步器
显示器
显示器
门电路
单稳态振荡器
响铃
秒信号的产生
分频器
计数器
译码器
LED
4 各部分电路设计及参数计算

秒信号产生电路整体设计


脉冲产生电路是由555定时器组成的多谐振荡器,产生频率为100HZ的脉冲。然后将此脉冲信号从OUT端口输入到分频计数器的CLK端口。多谐振荡器工作原理简单,稳定性好,并且由于555内部的比较器灵敏度较