【基于STM32单片机的多功能计步器设计10000字】

PAGE12PAGE13基于STM32单片机的多功能计步器设计目录TOC\o"1-2"\h\z\u15661.引言 1303641.1背景及其意义

1200021.2国内外研究现状 1162552.系统总体设计方案 2273362.1设计目标 2300162.2系统架构分析 2208862.3系统方案分析 3100543系统硬件设计 631473.1系统硬件电路总体设计 631473.2单片机最小系统设计 631473.3ADXL345加速度传感器 7308303.4其他外围电路 8148784系统软件设计 970914.1系统软件总体设计 970914.2中断设计 1062004.3

ADXL345原始数据采集 12162014.4数据处理 12162014.5计步算法 13162014.6无线串口通信 13162555.系统调试 14162015.1系统调试上位机 14162015.2卡尔曼滤波参数调试 14130305.3计步测试 15162556.总结 158591参考文献 16摘要：针对目前市面上计步器的功能76542较少、可靠性不高、准确性比较低等问题。设计一款功能齐全、准确率相对高的设备来解决当下的问题。本设计由STM32F103C8T6单片机、1.44寸TFT彩屏、

无线蓝牙/WIFI模块、ADXL345重力加速度检测模块、按键组成。STM32单片机驱动1

.44寸TFT彩屏实时显示万年历、步数、运动状态、运动距离、消耗卡路里、运动时间、平均运动速度；按键能够清空本次运动数据。系统上电后，约1s左右的时间可以进入后台设置万年历及定时时间段功能，如果不做任何操作1s后进入主界面或者按下K2直接跳过等待进入主界面，经过测试，可用于基本人群使用的任何场合，提高了人们健身的热情。关键词：单片机ADXL345重力加速度TFT彩屏步数1.引言1.1背景及其意义

随着社会发展的越来越快和每个人生活质量的不断提高，每个人都越来越关注自己的身心健康。根据有关人员的分析和统计分析[1]，人口规模除了人口老龄化以外，肥胖问题也日益成为人们关注的热点。根据世界环境卫生与计划生育政策联合会和中国国家统计局的调查数据，我国的肥胖总数正在缓慢增加。从1995年到2020年，吸烟率从15％上升到40％，超重率从4％上升到25.5％。对于日常健身强度的监督，以确保有效的运动强度，此数量的老龄化人数和肥胖人数对于便携式健身运动检查武器和装备是非常必要的[2]。实验表明，步行和慢跑是方便且非常合理的健身运动，不需要占用空间且不易损坏。1.2国内外研究现状第一种计步软件是一种用于机械设备的计步软件，由于其精度低，体积大而从历史上消失了。在这一阶段，电子设备步数计算软件已经普及，可以分为两种：独立步数计算软件和非独立步数计算软件。计步器软件仅具有一些最基本的功能。它不是可以与计步器软件结合使用的产品。在这个阶段，中国销售市场上大多数时尚的三维电子设备计步器软件都使用精确的加速度传感器。测量瞬时速度变化，并使用手机软件优化算法评估步幅。与脚踏计步器软件相比，电子计步器软件的精度有了很大的提高。销售市场上主要的本地知名品牌是乐信，小米手机，动量等[3]。我国第一代小米手机手环使用40mAh锂电池供电系统，并使用光电心率传感器来分析人体的心跳，该传感器基于特别高精度的温度传感器来检测变化人体温度。

常见的非集成计步器软件包括智能运动手环，智能手环，智能运动鞋和其他可穿戴的智能设备，其中智能的手机也具有计步器软件。除了集成计步软件的基本要素外，这种类型的计步软件还扩展了其他多种功能。在市场定位方面，非集成式计步软件将不再仅限于简单的计步功能，就像一种健身运动监测设备。

大多数计步器软件使用MEMS瞬时速度传感器获得身体健康信息。MEMS瞬时速度传感器用于精确测量瞬时速度。由于MEMS处理技术的飞速发展，这种传感器的功能损失可以保证很低的水平，从而大大减少了系统软件的功能损失。计步器软件通常通过手机蓝牙和手机APP进行双向通信。如今，更普遍的用途是在2012年发布蓝牙4.0规范，该手机的蓝牙规范具有非常低的运行和关机功能损失。纽扣电池的使用甚至可以使某些传感器连接点继续使用多年[4]。

通过使用功能损耗低的集成IC和改进的步数优化算法，可以大大增加步数软件的电池寿命。第一代小米MiBand的锂电池容量为41mAh，电池寿命长达30天。MiBand1可以说是功能丧失方面性能最佳的智能运动手环。在智能运动手环行业中，市场上大多数最时尚的智能手环目前都具有多功能性和较长的电池寿命。智能运动手环的电池寿命从几天到十多天不等。智能运动鞋是智能运动手链的衍生产品，而保持脚步运动是一项更为关键的功能。中国李宁公司的Chitu智能运动鞋仅使用纽扣电池，并且电池寿命为一年或一年以上。小米科技公司RunmiHigh-tech的UlraSmart运动鞋的电池寿命为60天，可以在健身运动中准确检测各种数据信息，并可以识别四种运动状态，例如慢跑，远足，骑自行车和爬楼梯[5-6]。

国外计步软件的发展趋势还相对较早。除了计步的基本功能外，计步软件还具有许多其他功能。东京大学设计了一种嵌入在鞋子中的计步软件，该软件将健身运动产生的机械动能转换为基于压电材料的电磁能，并立即为计步软件供电。2.系统总体设计方案2.1设计目标该设计方案是一种电子产品计步器软件手机软件，用于定量分析客户的运动量。考虑到皮带的便利性，产品设计必须紧凑以节省内部空间，并且外观独特。另外，必须考虑消费者的体验。客户可以随时检查他们的徒步旅行过程和其他身体健康数据，例如卡路里和运动时间。另外，计步器软件手机软件最重要的作用就是保持脚步，因此在设计程序流程时有必要确保电子产品计步器软件手机软件的准确性。2.2系统架构分析电子设备计步器软件手机软件必须处理大量数据信息，因此您必须选择一种。具有强大的测量和计算特性的单片机设计被设计为主要的CPU。电子设备计步器软件手机软件[7]关键是评估身体位置进行健身运动，因此请务必选择合适的姿势传感器。主CPU根据姿态传感器获得加速度信号和角速度信号，并获得这两个信号以获得相对准确的角度变换。随后，主CPU对角度信号执行步数检查，以获得准确的步数。另外，可以添加显示屏，功能键和无线通信以促进数据信息的显示和调整。系统软件的总体框架图如图1所示：MEMS传感器MEMS传感器主处理器主处理器显示屏按键无线通信显示屏按键无线通信图1系统的整体框图2.3系统方案分析2.3.1佩戴位置选择要完成步数测试，必须首先对人们走路和慢跑的姿势有一定的了解。当人体走路时，人体的各个部位都在进行健身运动，这将引起相应的正弦函数瞬时速度数据信号[8]。一般来说，使用脚的瞬时速度数据信号来进行步数计数器的检查更为准确。但是，在充分考虑其美观性和易用性的情况下，脚步计数软件通常不戴在脚上。在此阶段，大多数计步软件都使用手腕或腹部健身锻炼来检查计步。该设计方案是一种更通用的多功能步数计算软件。2.3.2ADXL345重力加速度ADXL345重力加速度[9]小型超薄型超功耗3轴加速度传感器，具有较高的屏幕分辨率（13位），检测范围为±16G数据，可以基于SPI（3条线应为4条线）或I2C数据套接字浏览的ADXL345特别适用于移动设备。在偏斜检测中准确地测量静态数据的重力加速度，还可以准确地测量由健身运动或撞击引起的动态瞬时速度。其高像素（3.8mg/LSB）可以准确测量小于1.0的歪斜视角变化。该组件显示了多种独特的检查功能。ADXL345特别适合于移动设备应用。它可以在偏斜检测中准确地测量静态数据的重力加速度，还可以准确地测量由健身运动或撞击引起的动态瞬时速度。它具有高像素（2mg/LSB），可以精确测量约0.25°的倾斜角。当使用数据输出加速度传感器（例如ADXL345）时，无需进行AD转换，这可以节省系统软件的成本和电路板的总面积。此外，ADXL345嵌入了多种功能。主题活动/非主题活动测试，单击/双击鼠标测试和自由落体运动测试均在内部进行，并且不使用服务器CPU来执行所有计算。内置的32级FIFO存储油压缓冲器[10]可以减轻服务器CPU的压力，具有简化优化算法和节省功率的作用。使用内置的主题活动/非主题活动测试功能，将ADXL345用作健身运动的电源开关（在没有主题活动的情况下关闭所有系统软件，仅在选中主题活动时将其打开），系统软件可以节省更多电量。

在瞬时速度和角速度的定性分析中，通常需要选择变化最大的轴[11]。在特定的地方，由于传感器的磨损部位不同，因此不应简单地认为行走时某一轴的过渡一定很大，而应仔细观察ADXL345重力加速度传感器的原始记录，以获得合适的瞬时速度和角速度数据信号。

由于我们已经弄清了计划设计中的损坏部分，因此固定加速度轴和手机陀螺仪轴数据信息将在整个步行过程中发生较大波动。为了更好地使以下数据处理方法更加方便，该方案旨在通过无线通信将瞬时速度传感器和手机陀螺仪的数据信息发送到计算机，并建立瞬时速度传感器和传感器轴。手机陀螺仪的电话陀螺仪已更改。仅使用这两个轴数据信息来指示加速度和角速度。2.3.3数据融合与滤波在获得的ADXL345重力加速度传感器的原始记录包含角速度值和加速度传感器值。加速度传感器对于长期的精确测量具有很高的精度，而短期的精确测量会由于噪声而导致某些误差。手机陀螺仪则相反，短期准确的测量会更准确，但长期准确的测量会因温度漂移而导致差异12]。换句话说，对于以下数据处理方法，是将不同的数据预处理为新数据。各种类型的传感技术已逐渐在工业生产中得到广泛应用。（1）加速度转化成角度

将集成芯片水平放置在平台上，Y

轴与X轴方向的力均为0，而Z轴的力分量是g。力分量如下图2所示：图2垂直向下示意图

将芯片重新放置一个角度，坐标系如图3所示：图3旋转地面坐标系示意图各夹角之间的关系a=90°-a1，β=90°-β1，γ=90°-γ1(式1)各轴上的重力加速度分量Ax=gcosa，

Ay=gcosβ，Az=gcosy(式2)结合式1和式2可得到Ax=gsina1，Ay=gsinβ1，Az=gsinγ1(式3)Ax2+Ay2+Az2=g2结合，可得：(式4)

图4旋转c载体坐标系示意图

，(式5)(式6)最后得到的各轴的角度值分别为(式7)

(式8)

(式9)

2.3.4计步算法在解决卡尔曼滤波器后[13]臀部、手腕、脚和脚的姿势都可以视为摆式健身运动。这种人体部位的透视数据信号呈现出正弦函数变换。第一种是最高价值解决方法。视角数据信号的每一步将具有相对显着的峰值时间值，仅当最大值的两侧的切线斜率点和负切线斜率点的数量相同时，才认为是合理的步距。第二种是动态设定值分析方法。当角度缩小或从小增加时，您可以感觉到这是一步之遥。该设定值称为阈值。由于周围环境可能会破坏会议的节奏，因此最好根据实时采样数据信息来计算阈值。通常，取最小值和最大值的平均值，并且将一段时间内的采样数据信息的平均值称为动态设置值。只有当相似的采样值显示出平行的下降趋势并超过动态设置值时，才可以将其记录为有效步幅。

对于最高值分辨率方法，某些闪光噪声将被误判为最高值，这会损害足迹检查的精度。对于动态阈值解析方法，当主体步骤的大小更改时，将跳过某些步骤。因此，该设计方案结合了峰值检测和动态预设值，并为其添加了一个时间窗口，该时间窗口可以滤除某些故障振动并可以更准确地区分出最大值。根据资料，快速逃生的频率较高，约为每秒5步，而步行速度较慢，将来，将再次执行与最大值相邻的合理数据信息，以确保找到真正的最大值及其更合适的阈值，并确保脚步检查的准确性。3系统硬件设计3.1系统硬件电路总体设计本文的第二章分析了整个系统的方案，本章还将分析方案设计中的部分系统配置。以基于STM32F103系列单片机的最小系统作为处理集成IC的关键[14]，其他外围电路包括开关电源电路转换，TFT显示，MPU6050姿态传感器等。硬件的整体架构配置级别如图5所示：时钟电路

与复位电路时钟电路

与复位电路

微控制器

STM32F103C8T6单片机电源转换电源转换TFT彩屏显示TFT彩屏显示ADXL345加速度传感器ADXL345加速度传感器

l姿态传感器PC电脑无线通信PC电脑无线通信图5系统整体硬件框架图3.2单片机最小系统设计STM32F103系列中特性非凡的ARM_M3核心具备70MHz的功率，内嵌式高速缓存以及数据格式RAM。它的I/O端口号資源比较丰富，而且能够联接到好几个外围设备。该规格型号的单片机设计还具备ADC收集，记时器和输入指令捕捉作用，适用IC协议，SPI协议和CAN协议，并具备USART扩展槽和USB接口。单片机设计系统软件[15]的最小设计方案包括主板芯片，晶体振荡器电路电源电路，BOOT自举电路，延时电源电路等。这与所有系统配置系统的正常运行有关，因此系统软件设计是：单片机的设计必须非常细致，并应尽可能考虑各种紧急情况。

图6

STM32F103C8T6最小系统板全部的系统软件需要的数字电子钟均由晶振电路、电源电路造成。当因为种种原因全部系统软件耗尽程序流程时，延迟时间电源电路的实效性在于依据校正按键重启微处理器设计方案的能力。STM32一般包括BOOT自举电路，用以挑选单片机设计的工作模式。该方案设计还将使BOOTI和BOOT2的2个脚位接地装置，进而使单片机设计在全部标准下均可一切正常工作中。

3.3

ADXL345加速度传感器

ADXL345惯性力传感器可在物质的平面坐标中精确测量惯性力光敏二极管的线形和视角相关度，并测算物质的角速度和瞬时速度。它一般集成化了磁力计，手机陀螺仪以及瞬时速度传感器，可用以单独的精准定位以及单独的导航条。IIC/SPI姿态传感器是成本低的ADXL345惯性力传感器模块。为了更好地能够更好地进行计步记数的即时查验，此设计方案运用于根据I2C载入到ADXL345中的数据信息。SCL联接到单片机设计的PB6，SDA联接到单片机设计的PB7。该设计方案中ADXL345重力加速的功效图如图所示7所显示，ADXL345感应器中的瞬时速度感应器和手机陀螺仪，下列是姿态传感器的简易表明。图7ADXL345重力加速度的功能图3.4其他外围电路

3.4.1电源转换

开关电源转换后的工作电压是不是被调整与系统能不能一切正常运作相关，因而必须细心开展开关电源的一部分工作电压转换。该设计所挑选的集成ic均应用3.3V开关电源系统软件，因而仅需-3.3V稳压电源电源电路。在耗损和谐波电流较小的状况下，本设计方案挑选輸出3.3V的AMS1117-3.3开关电源。AM1117-3.3是前向底端损耗稳压电源，适用稳压电源，充电锂电池，线形开关电源电源电路以及充电插头。它的低成本，转换高效率，而且外界电路图讲解比较简单。AM1117-3.3稳压管电路设计图如图所示8所显示：图8

AMS1117-3.3稳压电路

3.4.2

TFT彩屏电路

此设计方案必须显示通过亲自测量和计算获得的步数。该设计方案使用具有成本效益的TFT显示器来说明TFT显示器进行了简要说明。该显示屏的分辩率为125*125，规格型号为1.44英寸，并应用SPI协议书开展通讯。工作要求工作电压范畴在2.4V至3.3V中间，要进行显示屏表明，中国汉字以及字符串数组的目地，务必最先撰写显示屏的驱动软件软件，随后依据要进行的人物角色撰写应用软件软件。驱动软件软件等效于标识符库，应用软件软件在这其中开启标识符，而且标识符将表明在显示屏上。

在这里设计方案中，应用3.3V工作电压为TFT显示屏供电系统。依据上拉电阻将3.3V开关电源电路连接到TFT_LED，将TFT_SCK连接到微处理器设计方案的PA5，将TFTSDA连接到前集成ic机的PA7。TETA0连接到单片机设计的PA4，TFT_RST连接到单片机设计的PA3，TFT-Cs连接到单片机设计的PA2。TFT显示屏的插口图如图所示9所显示：图9

TFT彩屏接口图3.4.3

无线串口通信

开展调节时，务必将姿态传感器得到的实验原始记录发送至电子计算机。这时，能够挑选无线网络串行通信端口号方式，蓝牙手机方式或WIFI方式。该方案设计选用无线串口方式，不用布署机器设备就可以挑选全透明传输方式，十分便捷，简易。无线串口开展从属关系配对后，能够依据wifi网络将数据信息发送至电子计算机。

在本设计方案中，挑选了HJ-WUSI无线模块，键入工作标准电压范畴为2.40V至3.50V，而且在很大工作上电流量不可以超出50米。模块的传输间距在34米之上，适用wifi网络全透明传输。在该方案设计的电路设计图中，TXI联接微控制器设计方案PB10/USART3_TX/RXI联接到微控制器以设计方案PB11/USART3_RX。中断使能4系统软件设计

4.1系统软件总体设计

上一篇文章主要介绍了计步软件的总体系统软件计划及其硬件配置电路原理。以下的关键是开发计步软件的手机软件设计的一部分。手机软件也是系统软件总体设计的关键。手机软件的一部分可以与设计计划相关吗？一切都能正常完成吗？该设计计划的一部分手机软件包括系统软件重置，MPU6050原始记录收集，总体软件框架如图10所示：

中断使能卡尔曼滤波卡尔曼滤波

卡尔曼滤波卡尔曼滤波

读取姿态传感器读取姿态传感器TFT彩屏显示TFT彩屏显示电脑(调试)步数检测

卡尔曼滤波

图10软件框架图电脑(调试)步数检测

卡尔曼滤波

整个系统实施后，首先要做的是系统软件复位，包括计时器的复位，TF1显示器的复位，I0端口的复位，MPU6050的复位，重置串行通讯等等。没有数据信息加载，请等待。当瞬时速度数据信号和角速度数据信号被加载时，它们被转换成视角数据信号，并且进行卡尔曼滤波。然后，对过滤后的组合透视图数据信息执行步数测试。开始4.2中断设计

4.2.1定时器中断

收集MPU6050的原始记录时，必须使用计时器来阐明采样率。时间到了，并且根据2个IC端口收集了50条数据消息。定时器中断复位流程图如图11所示：

开始中断优先级配置定时器中断使能初始化定时器参数时钟使能

中断优先级配置定时器中断使能初始化定时器参数时钟使能使能定时器使能定时器结束结束图11定时器初始化流程图

还可以为TIM数字时钟计时。该设计方案应用计时器3，从图12（STM32数字时钟树）能够看得出，计时器3的数字时钟挂在系统总线APBI上，因而运行计时器3也务必可以联接到系统总线APBI的数字时钟这时候来源于系统总线APBI的倍频器，尺寸为2X36Mhz-72Mhz。图12定时器的时钟树4.2.2串口中断在STM32F103系列单片机设计的设计方案中，串行通信是在APB2下复位外部设备。因而，串行通信还能够使NVIC优先选择解决总线结构APB2。串行通信的基本参数包含：字长，终止位，串行通信端口串口波特率，奇偶校验位等。此方案设计的重要运用是串行通信3。串行通信端口串口波特率设定为1152000，字长为8位。针对数据信息，终止位为1位，而且沒有奇偶校验。4.2.3中断优先级判断在这里设计方案中，还附加应用了串行通信端口通讯3终端和计时器3终端，因而务必在有效的合理布局中明确终端的优先。每一个终止都和一个外部设备配对，而且每一个外部设备都包括很多终止源或终止事情。该终止能够依据独特的终止安全出口要求主CPU终止。在开发软件中，终止优先的挑选一般根据终止控制器。ARMM3关键集成化IC能够配置256个线接优先。STM32的NVIC是ARM_M3关键集成化IC的NVIC的非空子集。表1是STM32的NVIC终止优先目录。表1

NVIC中断优先级配置表4.3

ADXL345原始数据采集该设计方案的加速度传感器和手机陀螺仪在ADXL345的作用力加速度中关键用以精准测量瞬时速度和角速度。具体数据采集操作程序的总体方案设计定义是，最先要搞好手机陀螺仪和加速度传感器的布局，并搞清串口通信操纵端口号。随后，因为惯性力矩传感器包含一个AD转换器，它能够将搜集的仿真模拟键入变换为信息量，就可以进行对ADXL345作用力加速度初始数据的采集。4.3.1

陀螺仪和加速度计的配置工作因为身体健身运动頻率并不是很高，因而加速度传感器和手机陀螺仪的采样频率不用太高。此设计方案应用500Hz的頻率，配备2000％/s的角速度检测范围，并配备8G的瞬时速度。4.3.2串行口的配置工作安装加速度传感器和手机陀螺仪后，必须根据I2C插槽实时加载6轴的原始记录。由于STM32的硬件配置IIC设计方案非常复杂，因此该设计方案选择了通过手机软件模拟I1C的方法。将数字时钟系统总线插座定义为PB6，并将系统总线插座定义为PB7。4.3.3

IC读取重力加速度数据

ADXL345重力加速依据IC促进的数据帧，它是瞬时速度3轴数据信息，手机陀螺仪3轴数据信息，欧拉角数据信息以及溫度数据信息，由于仅有手机上在这里设计方案中必须手机陀螺仪数据信息。信息内容和瞬时速度数据信息，因而只有载入此前的数据信息。可是，因为加速度传感器信息和手机陀螺仪数据信息均为16位，而且该数据信息各自储存在2个8位储存器中，因而必须将2个8位数据传输为16位数据信息信息。该方案设计最先将高8位数据信息偏位8位，随后将数据信息加上到低8位储存器中，以转化成必需的16位瞬时速度感应器信息和手机陀螺仪数据信息。4.4数据处理由上得知，所得到的瞬时速度数据信号和角速度数据信号均为16位，因而在本设计方案中应挑选卡尔曼滤波器开展数据预处理。为了更好地使下列测算更为便捷，将瞬时速度数据信号和角速度数据信号统一为角度数据信号。再选用卡尔曼滤波，进而滤掉噪音，获得较为理想的视角转变波型。

4.4.1数据类型统一

因为搜集的值全是16位二进制瞬时速度感应器值和角速度值，因而十分不利测算。因而，必须将二者组成为视角数据信号。从3中了解如何把加速度数据信号和角速度数据信号变换为视角数据信号。

4.4.2

卡尔曼滤波

卡尔曼滤波器将最少方均根做为最好标准，挑选噪音和键控数据信号的状态空间数字模型，并应用前一时刻的预测值和当今确精确测量值来提高初始条件的概率。寻找此状况很有可能非常值得。因为卡尔曼滤波器选用持续递归算法的概念，一直保存最终时刻的协方差矩阵，因而特别适合数据信息的并行计算。本设计方案选用简易的卡尔曼滤波器蚁群算法，最先依据手机陀螺仪的精确测量值得到角度测量仪的值。依据前一时刻的视角的预测值和这时的角度测量仪器的值，能够得到这时的最好视角。图13过滤之前的原始记录

图14卡尔曼滤波后的数据

4.5计步算法

在步骤蚁群算法中设置了两个移位寄存器Data.new和Data_old。当获得新的透视图信号时，将Data.new存储器中的指示器与新的透视图信号进行比较。如果两者之间的差异被计算出来。如果平方根小于存储精度，则Data.old存储器的新值是Data_new存储器的值，Data.new存储器的新值是新的前视图信号：两者之间的差异当超出存储精度时，新获取的前视信号将被丢弃，Data_new存储器的值保持不变，而Data.old存储器的新值仍然是Data_new的值存储容量。4.6无线串口通信

在整个调整过程中，该方案设计基于无线串行端口将数据信息传输到计算机。为了更好地能够更方便快捷地进行观察，将原始的二进制数据信息转换为十进制数据信息。然后，主计算机软件将通过采样获得的离散变量信号转换为连续信号，从而产生波形，该波形在计算机上进行了说明。为了更好的确定数据通信是否正常，本设计选择了最常用的CRC16校验方法进行数据通信。CRC具有数据信息传输和验证的功能。校对的重要过程是在开始时对数据信息进行代数计算，其结果称为冗余码，并将结果置于消息推送数据信息的末尾。然后，接收机设备还使用CRC校验接收到的数据信息，因此可以清楚地知道数据通信是否正常，准确。数据信息错误控制中最重要的是产生冗余代码的原因，并且冗余代码的步骤如下：开始时，将M乘以2°等效于将n不带防腐剂地放在M的后面然后，将得到的结果除以已预先彼此答应过的（n1）位除数P，余数R为余数。如果在整个传输过程中没有遗漏，则根据CRC校验得到的余数R必须为0，否则将导致误码。以下无线串口通讯的实际编码：5系统调试

一个简单的电子设备计步器移动应用程序的大部分构建已经完成。计划设计一种电子设备计步计算软件，以实现其自身的计步精度。为了更好地确保充分和准确的上电记录，如何调整系统软件似乎非常重要。5.1系统调试上位机

在此程序设计的整个调整过程中，必须遵守许多基本参数。因此，为了更好地调整便利性和速度，本程序设计采用上位机软件来调整移动应用程序。该主机软件可以自动识别串行通信，而无需检查端口号。而且该主机软件还可以查看4个安全出口的数据信息，非常方便，快捷。波形可以被中断和存储，从而节省了数据处理方法的时间和精力。

5.2卡尔曼滤波参数调试

在采集数据方面加速度传感器与手机陀螺仪都存在一定的缺陷，

因此选用卡尔曼滤波将这两种方法结合，用来确保计步的完整性和准确性。卡尔曼滤波的主要参数信息是通过调整角速度积分时间与卡尔曼增益值的占比，手机陀螺仪获得的视角是通过加速度积分时间估计得出的，测算出的卡尔曼增益值越大，使得卡尔曼滤波的线性拟合视角越挨近测量值，当卡尔曼滤波器调整基本参数时，由于视角值是角速度乘以时间，因此必须在开始时调整角速度积分时间dt，所以，当积分时间扩大时，视角输出将改变得更快，并且过滤后趋势图的可追踪性更强。dt的初始值为000，此时将调整倾斜视角。结果，输出视角跟随较慢。然后，每次以0.002的速率缓慢增加dt值，发现输出视角值的变化速率缓慢扩展。此时，再次增加dt值，直到输出视角值导致过冲和波动。随后，d的值保持恒定，并且卡尔曼增益值占用率Gyo_K的值发生改变。因为Gyo_K在线性拟合视角的过程中具有微分控制功能，可以通过更改Gyro_K来减少输出视角的过冲和波动。根据角速度积分时间dt和卡尔曼增益值占用率Gyro_K的不断调整，最终确定dt=0.00111和Gyro_K=0.007。此时，卡尔曼滤波器的线性拟合视角趋势图具有良好的跟随性并且没有超调。5.3计步测试在完成步进台软硬件设计后，根据测试结果对步进机构的实际工作结果进行测试，以确定其是否达到目标。步进试验的精度是考虑步进的判据。步进台精度越高，越能反映人的运动量。计步精度的定义如下：精确度=|1-(计步数-实际步数)/实际步数|*100%。表2计步器精确度测试表2显示的是不同人员的步态测试结果。系统误差基本达到+5步的工程目标，由于环境的不稳定性和环境影响，相对较小的误差是在可接受范围内的。

6结语

它由STM32F103C8T6单片机板，1.44英寸TFT显示屏，ADXL345重力加速度检测模块和功能键组成。设计电子元件的计步软件并使用姿态传感器基于手机陀螺仪测量和收集数据是一个基本计划。仪器和瞬时速度传感器均经过标准化处理，以获取视角变化，然后使用更改后的视角值执行步检测，最后执行电子元件步计数器软件的整个步记录过程。经过不断的调试和改进，得出以下结果：（1）完成了计步器软件的系统配置架构设计，并选择了系统配置模型规格。归一化采集的加速度数据信号和角速度数据信号，然后使用卡尔曼滤波器获得相应的视角数据信号。实验发现，经过卡尔曼滤波的视角数据信号越来越干净，噪声越来越小，这有利于步距蚁群算法的实现。（2）根据手腕在运动过程中的周期性视角变化以及每个人观察到的波形的相关特性，设计了检测和记录手腕上脚步的计划，并将步长方法应用于电子元件。设备步骤计数软件。（3）设计方案系统涉及到瞬时速度信号的采集，可以准确地测量各种瞬时速度数据信息，以供观察。采集系统基于无线串行端口连接到计算机，并且在计算机上层计算机软件中以波形形式描述瞬时速度数据信息。（4）评论电子元件步进电机电子计数器的检测和实验。实验结果表明，总体设计方案和工艺误差均在5％以上，符合设计方案的要求。行文至此，落笔为终，本人的毕业论文已经全部撰写完成。特别感谢我的论文指导老师于新颖老师在设计过程中提供的巨大帮助，使得我能够顺利完成设计，也感谢我大学四年所有的老师，师恩难忘，砥砺前行。感谢柴静、胡利娜、张小艺这四年的陪伴，愿我们眼中有星辰，心中有大海。感谢我的父母和家人的无私付出。感谢在每个分岔路口都会给予指引的奶奶和陪伴的嫂嫂，还有我的“双胞胎妹妹”谷梦媛。望我可以成为你们的骄傲。参考文献

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