无锡科技职业学院
1 概述
1.1 课题背景
计步器是一种健康电子产品，顾名思义就是在你散步的时候帮你计算你一共走了多少步！有什么用呢？国外的专家一般都会建议，每天走10000步对健康是最好的，所以我们经常会看到一些口号“10000 steps a day”. 计步器就可以帮你完成这个目标，帮你累积看一天下来一共走了几步。如果多了那么明天就可以少走几步，如果少了那么明天就多走几步。这样做对你的健康非常有帮助，同时还可以帮助你减肥，很简单，走路可以消耗卡路里。
1.2 国内外研究现状
早期的计步器通常利用摆锤原理做为计步技术。后来发展到用电子感应和加速计技术，这两种技术和之前的摆锤技术相比更准确，更为重要的是，不必像之前那样计步器需要佩带需要和垂直于地面而一般只能带于皮带上，因靠感应身体的震动而计步，可以更多方向的佩带，特别是加速计，更是可以360度任何方向的运作。所以你可以放在口袋或是挂在脖子上，如果计步器体积够簿小，更是可以放在钱包里面。
1.3 本课题研究的意义
计步器最基本的功能就是计步，在你散步甚至跑步的时候能帮你计算总共走了几步。 除了计步功能，卡路里，距离，收音机和时间也是计步器通常带有的功能，这些功能都非常普遍。随着发展的深入，温度计，高度计、心率计、秒表和气压计等很多针对户外活动的功能也越来越多的应用于计步器。??
1.4 单片机结构及其工作原理
单片机是微型计算机的一个主要分支，在结构上的最大特点把CPU、存储器、定时器和多种I/O接口电路集成在一块超大规模集成电路芯片上。就其组成和功能而言，一块单片机芯片就是一台计算机。
1.5 单片机的组成
单片机是通过内部总线把计算机的各个主要部件接为一体，其内部总线包括地址总线、数据总线和控制总线。其中，地址总线的作用是在进行数据交换时提
5
无锡科技职业学院
供地址，CPU通过它们将地址输出存到存储器或I/O接口；数据总线的作用是在CPU与存储器或I/O接口之间，或存储器与外设之间交换数据；控制总线包括CPU发出的控制信号线和外部送入CPU的应答信号线等。
1.6 单片机的特点
由于单片机的这种结构形式及它所采取的半导体工艺，使其具有很多显著的特点，因而在各个领域都得到迅猛的发展。单片机主要有如下特点：
(1)有优异的性能价格比。
(2)集成度高、体积小、有很高的可靠性。 (3)控制功能强。
(4)低功耗、低电压，便于生产便携式产品。
(5)外部总线增加了IC及SPI等串行总线方式，进一步缩小了体积，简化
了结构。
(6)单片机的系统扩展和系统配置较经典、规范，容易构成各种规模的应用
系统
1.7 AT89C51的单片机简介
AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器的低电压，高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。AT89C2051是一种带2K字节闪烁可编程序可擦除只读存储器的单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除100次。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS—51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，AT89C2051是它的一种精简版本。AT89C51单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且廉价的
方案。图1.1为AT89C51单片机的管脚图。
图1.1 AT89C51单片机的管脚图
6
无锡科技职业学院
1.8 主要特性
●与MCS—51兼容
●4K字节可编程闪烁存储器 ●寿命：1000写/擦循环 ●数据保留时间：10年 ●全静态工作：0Hz—24Hz ●三级程序存储器锁定 ●128*8位内部RAM ●32可编程I/O线 ●两个16位定时器/计数器 ●5个中断源 ●可编程串行通道 ●低功耗的闲置和掉电模式 ●片内振荡器和时钟电路
1.9 管脚说明
VCC:供电电压 GND:接地
P0口：P0口为一个8位漏极开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在FIASH编程时，P0口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。其结构原理如图1.2所示。
图1.2 P0口结构原理图
P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收
7
无锡科技职业学院
输出4TTL门电路。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收，其结构原理如图1.3所示
图1.3 P1口结构原理图
P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8为双向I/O，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写1时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这时由于内部上拉的缘故。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。其结构原理如图1.4所示。
图1.4 P2口结构原理图
P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL
8
无锡科技职业学院
门电流。当P3口写入1后，它们被内部上拉为高电平，并作用输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流这是由于上拉的缘故。其结构原理图如1.5所示。
图1.5 P3口结构原理图
P3口也可以作为AT89C51的一些特殊功能口，如表1.6所示。
表1.6 特殊功能口
口管脚 备选功能 P3.0RXD 串行输入口 P3.1TXD 串行输出口 P3.2/INT0 外部中断0 P3.3/INT1 外部中断1 P3.4 T0 计时器0外部输入 P3.5 T1 计时器1外部输入 P3.6/WR 外部数据存储器写选通 P3.7/RD 外部数据存储器读选通
P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。 P0、P1、P2、P3口引脚功能分类如图1.7所示。
9