默れ

ADXL345应用——计步器设计(基本原理)

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        本次夏令营的最后一个题目是计步器,综合了之前几个题目中用到的功能,可以说之前的题目就是为最后的题目做铺垫,首先进行芯片功能应用的熟悉,熟练使用ADuC7026的中断功能和SPI通信,ADXL345各项寄存器的设置,在此基础上完成计步器的设计。

        首先我们要了解使用ADXL345设计计步器的基本原理。ADI的工程师为我们提供了一份资料,简单叙述了计步器的原理和根据这个原理的一种算法。

        在行走或跑步过程中,选择加速度为相关变量,独立运动中的三个加速度方向分别为滚转(roll),俯仰(pitch)和偏航(yaw),如下图所示:

        考虑在自然步行的过程中,行走一步为一个步行周期,下图显示了一个步行周期各阶段与书香和前向加速度变化之间的关系。

 

        在一个步行周期中,以右脚向前迈出为例,从右脚踏在地卖弄到人体重心转移完全到右脚,竖直方向的加速度是增加的,在重心逐渐从右脚转向左脚的过程中加速度下降;在前进方向上的加速度,从开始向右脚转移重心到完全转移是下降的,左脚迈步向前的过程中,加速度上升。大家可以自己在步行中感觉一下这种加速度的变化。

        资料中给了我们一个更完整可靠的数据分析,从一名跑步者测得了x,y,z轴的加速度周期性变化曲线,如下图所示:

        曲线显示的是一个步行过程中竖向、前向和侧向加速度对应的x、y、z轴测量结果的典型典型图样。可以看出,无论加速度计怎样佩戴,总有至少一个轴具有相对较大的加速度周期性变化,因此我们的加速度设计中算法的设计,应该围绕峰值检测进行。