CN202692998U

CN202692998U - 一种发射单元装在鞋垫内的计步器

Info

Publication number: CN202692998U
Application number: CN 201220409274
Authority: CN
Inventors: 王彦伟; 孙宏强; 贾红毅; 赵斌
Original assignee: 王彦伟
Priority date: 2012-08-17
Filing date: 2012-08-17
Publication date: 2013-01-23
Anticipated expiration: 2022-08-17

Abstract

本实用新型涉及一种发射单元装在鞋垫内的计步器。本实用新型由发射单元和接收单元组成；所述发射单元包括信号采集电路、编码电路和发射电路；所述信号采集电路的输出端接编码电路的输入端，所述编码电路的输出端接发射电路的输入端；所述接收单元包括接收模块、解码及信号放大电路、单片机电路、按键电路和显示模块；所述接收模块的输出端接解码及信号放大电路的输入端，所述解码及信号放大电路的输出端接单片机电路的相应输入端，所述单片机电路的输出端接显示模块的输入端，所述按键电路接单片机电路的相应输入端；所述发射单元和接收单元通过无线连接。本实用新型的有益效果是体积小，使用方便，解决了机械式计步器计步数准确率低的问题。

Description

一种发射单元装在鞋垫内的计步器

技术领域

本实用新型涉及一种发射单元装在鞋垫内的计步器。

背景技术

目前，市场上常用的计步装置有机械式和电子式两种。机械式的计步器出现较早，它是利用人行走时的振动引起计步器内部簧片或者弹力小球的振动来产生电子脉冲，内部处理器通过判断电子脉冲的方法来达到计步的功能。这种计步器虽然成本比较低，但是它的准确性和灵敏度很低。电子式的计步器发展的很迅速，但是目前电子式计步器结构比较复杂，其一般为腰挂式或放在口袋和背包里，使用很不方便。另外，国内很多消费者是第一次接触电子计步器，使很多厂家以次充好。

实用新型内容

本实用新型为解决其技术问题而提供一种准确性高、方便使用的装在鞋垫内的计步器。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种发射单元装在鞋垫内的计步器，其特征在于其由发射单元和接收单元组成；所述发射单元包括信号采集电路、编码电路和发射电路；所述信号采集电路的输出端接编码电路的输入端，所述编码电路的输出端接发射电路的输入端；

所述接收单元包括接收模块、解码及信号放大电路、单片机电路、按键电路和显示模块；所述接收模块的输出端接解码及信号放大电路的输入端，所述解码及信号放大电路的输出端接单片机电路的相应输入端，所述单片机电路的输出端接显示模块的输入端，所述按键电路接单片机电路的相应输入端；所述单片机电路包括单片机和时钟芯片；所述发射单元和接收单元通过无线连接。

所述发射单元安装于鞋垫的夹层中；所述接收单元为腕部手表式。

所述信号采集电路由薄膜开关S1、电阻R1-R2组成；所述薄膜开关S1和电阻R2串联后接在VCC1和地之间；所述电阻R1接在薄膜开关S1和电阻R2的节点上。

所述编码电路由编码器U4及其外围元件电阻R3-R11、电容C1组成；所述编码器U4的13脚接电阻R1，所述编码器U4的1-8脚分别经电阻R4-R11接VCC1，所述编码器U4的9-12脚和14脚接地，所述编码器U4的18脚接VCC1，所述编码器U4的17脚为编码电路的输出端DIN；所述电阻R3接在编码器U4的15脚与16脚之间；所述电容C1接在编码器U4的18脚与地之间。

所述发射电路由三极管Q1-Q2、电感L1-L2、晶振Y1、发射天线A、电阻R12-R14、电容C2-C3组成；所述三极管Q2的基极经电阻R14接编码器U4的17脚，其发射极接地；所述三极管Q1的基极一路接晶振Y1的2脚，另一路依次经电阻R12、电感L1接VCC1，所述三极管Q1的发射极接三极管Q2的集电极；所述晶振Y1的1脚依次经电感L2、电容C2接发射天线A，所述晶振Y1的3脚接三极管Q1的发射极；所述电容C3接在晶振Y1的1脚和三极管Q1的发射极之间；所述电阻R13接在电感L2与电容C2的节点和三极管Q1的集电极之间。

所述接收模块的型号为315M。

所述解码及信号放大电路由解码器U2及其外围电元件三极管Q3、电阻R15-R25、电容C4组成；所述解码器U2的14脚接接收模块，所述解码器U2的1-8脚分别经电阻R18-R25接VCC2，所述解码器U2的9-12脚接地，所述解码器U2的18脚接VCC2；所述三极管Q3的基极经电阻R16接解码器U2的13脚，所述三极管Q3的集电极经电阻R17接VCC2，所述三极管Q3的发射极接地；所述电阻R15接在解码器U2的15脚与16脚之间。

所述单片机电路由单片机U1、时钟芯片U3、晶振Y2、电阻R26-R27、电容C5-C6组成；所述单片机U1的输入端9脚经电阻R26接三极管Q3的集电极T2，所述单片机U1的4脚和6脚分别接VCC2，所述单片机U1的18脚和20脚并联后经电阻R27接VCC2，所述单片机U1的3脚、5脚和21脚分别接地；所述电容C5接在单片机U1的6脚与地之间；所述时钟芯片U3的3脚接单片机U1的32脚，所述时钟芯片U3的5脚和6脚分别接单片机U1的27脚和26脚，所述时钟芯片U3的8脚接VCC2；所述晶振Y2接在时钟芯片U3的1脚与2脚之间；所述电容C6接在时钟芯片U3的8脚与地之间。

所述按键电路由按键S2-S5、电阻R28-R31、二极管D1-D4组成；所述按键S2-S5一端并联后接地，其另一端分别经电阻R28-R31接VCC2，所述按键的另一端分别接单片机U1的23-26脚；所述二极管D1-D4的阳极并联后接单片机U1的1脚，所述二极管D1-D4的阴极接所述按键S2-S5的另一端。

所述显示模块采用LCD液晶显示屏，所述LCD液晶显示屏的7-14脚分别接单片机U1的12-17脚、7-8脚，所述LCD液晶显示屏的4-6脚分别接单片机U1的10-11脚、31脚，所述LCD液晶显示屏的2脚和15脚接VCC2，所述LCD液晶显示屏的1脚和16脚接地。

本实用新型的有益效果如下：

本实用新型的发射单元体积小，装在鞋垫的夹层中，使用方便；所采用器件为贴片式封装，安装于鞋垫的夹层中，因此不妨碍正常走路；发射单元和接受单元采用编码电路和解码电路，大大提高了计量步数时的准确性；单片机的时间由时钟芯片精确控制，使计步器时间测定的准确性大大提高；通过软件算法可以计算消耗的能量，以达到健身的效果。

附图说明

图1为本实用新型的原理框图；

图2为本实用新型的安装发射单元的鞋垫的结构示意图；

图3为本实用新型的信号采集电路和编码电路的电路原理图；

图4为本实用新型的发射电路的电路原理图；

图5为本实用新型的接收模块和解码及信号放大电路的电路原理图；

图6为本实用新型的单片机电路的电路原理图；

图7为本实用新型的按键电路的电路原理图；

图8为本实用新型的显示电路的电路原理图；

图9为本实用新型的单片机计算跑步消耗能量的算法流程图。

在图2中，1为鞋底，2为薄膜开关，3为发射单元其余电路的安装位置，4为发射天线。

具体实施方式

由附图1-9所示的实施例可知，本实用新型由发射单元和接收单元组成；所述发射单元包括信号采集电路、编码电路和发射电路；所述信号采集电路的输出端接编码电路的输入端，所述编码电路的输出端接发射电路的输入端；

所述编码电路由编码器U4及其外围元件电阻R3-R11、电容C1组成；所述编码器U4的13脚接电阻R1，所述编码器U4的1-8脚分别经电阻R4-R11接VCC1，所述编码器U4的9-12脚和14脚接地，所述编码器U4的18脚接VCC1，所述编码器U4的17脚为编码电路的输出端DIN；所述电阻R3为晶振电阻，大小为270K，接在编码器U4的15脚与16脚之间；所述电容C1接在编码器U4的18脚与地之间。

所述发射电路由三极管Q1-Q2、电感L1-L2、晶振Y1、发射天线A、电阻R12-R14、电容C2-C3组成；所述三极管Q2的型号为MMBT3904，其基极经电阻R14接编码器U4的17脚，其发射极接地；所述三极管Q1的型号为2SC3356-R25，其基极一路接晶振Y1的2脚，另一路依次经电阻R12、电感L1接VCC1，所述三极管Q1的发射极接三极管Q2的集电极；所述晶振Y1的1脚依次经电感L2、电容C2接发射天线A，所述晶振Y1的3脚接三极管Q1的发射极；所述电容C3接在晶振Y1的1脚和三极管Q1的发射极之间；所述电阻R13接在电感L2与电容C2的节点和三极管Q1的集电极之间。

所述接收模块的型号为315M。

所述解码及信号放大电路由解码器U2及其外围电元件三极管Q3、电阻R15-R25、电容C4组成；所述解码器U2的型号为SC2272，其14脚接接收模块，所述解码器U2的1-8脚分别经电阻R18-R25接VCC2，所述解码器U2的9-12脚接地，所述解码器U2的18脚接VCC2；所述三极管Q3的型号为J3Y，其基极经电阻R16接解码器U2的13脚，所述三极管Q3的集电极经电阻R17接VCC2，所述三极管Q3的发射极接地；所述电阻R15为晶振电阻，大小为270K，接在解码器U2的15脚与16脚之间。

所述单片机电路由单片机U1、时钟芯片U3、晶振Y2、电阻R26-R27、电容C5-C6组成；所述单片机U1的型号为Atmega8L-8AI，其输入端9脚经电阻R26接三极管Q3的集电极T2，所述单片机U1的4脚和6脚分别接VCC2，所述单片机U1的18脚和20脚并联后经电阻R27接VCC2，所述单片机U1的3脚、5脚和21脚分别接地；所述电容C5接在单片机U1的6脚与地之间；所述时钟芯片U3的型号为PCF8563，其3脚接单片机U1的32脚，所述时钟芯片U3的5脚和6脚分别接单片机U1的27脚和26脚，所述时钟芯片U3的8脚接VCC2；所述晶振Y2的大小为32.768K，接在时钟芯片U3的1脚与2脚之间；所述电容C6接在时钟芯片U3的8脚与地之间。

所述显示模块采用LCD液晶显示屏，型号为LCD1602；所述LCD液晶显示屏的7-14脚分别接单片机U1的12-17脚、7-8脚，所述LCD液晶显示屏的4-6脚分别接单片机U1的10-11脚、31脚，所述LCD液晶显示屏的2脚和15脚接VCC2，所述LCD液晶显示屏的1脚和16脚接地。

所述电源VCC1为纽扣电池，电压为1.5V，体积小，便于安装在鞋垫的夹层中，并且不影响正常走路；所述电源VCC2为两节干电池。

本实用新型的工作原理如下：

由附图3所示的实施例可知，薄膜开关S1和电阻R1-R2组成信号采集电路，当走路落下脚时，薄膜开关S1被接通，输出端D0为高电平；脚抬起后输出端D0变为低电平，每当有高电平时说明步数加一；输出的信号经编码器U4编码，接到发射电路上形成高频振荡电路经天线发射出去。

在腕部接收端由接受电路将接受的信号送入解码器U2解码，并经放大电路由输出端T2接到主控芯片单片机U1，单片机U1根据采集到的高低电平信号做出相应处理。

由附图7所示的实施例可知，按键控制电路中按键S2对应EXET键，S3对应START键，S4对应STOP键，S5对应MODE键。

本实施例上电首先进入待机模式，按EXET键进入身高H设置界面，在该界面下，按一下START键身高H加一，按一下STOP键身高H减一，身高H单位cm，最大身高H为250cm；设置完毕按EXET键进入体重W设置界面，在该界面下，按一下START键体重W加一，按一下STOP键体重W减一，体重W单位Kg，最大体重W为250Kg；体重W设置完毕按EXET键保存设置参数退出，返回待机模式（身高H、体重W若重新开机不需要重新设置）。

本实施例的工作模式有三个界面：步数N显示界面、能量Q显示界面、跑步时间T显示界面，通过MODE键可以循环切换显示界面。

在待机状态时按下MODE键进入步数N显示界面，该界面下，按START键开始计步数N，跑步完毕按STOP键停止计步数N，此时单片机将计算跑步消耗的能量Q，若想重新计数可按START键重新开始；停止计数后可按MODE键进入能量Q显示界面，该界面将显示本次跑步所消耗的能量Q，单位卡路里；再一次按MODE键进入跑步时间T显示界面，该界面将显示本次跑步所用的时间T，单位min，不足一分钟按一分钟计算；再次按下MODE键将清除本次运动的所有数据并返回待机模式。

单片机计算跑步消耗能量Q的算法，主要包括几下具体步骤：

（1）输入身高H、体重W；

（2）计算步长S=（H-132）/0.54（cm）；

（3）计算步速V=S/T；

（4）计算代谢当量Met=（V*0.1+3.5）/3.5；

（5）计算消耗能量Q=Met*3.5*W*6.12。

Claims

1.一种发射单元装在鞋垫内的计步器，其特征在于其由发射单元和接收单元组成；所述发射单元包括信号采集电路、编码电路和发射电路；所述信号采集电路的输出端接编码电路的输入端，所述编码电路的输出端接发射电路的输入端；

2.根据权利要求1所述的一种发射单元装在鞋垫内的计步器，其特征在于所述发射单元安装于鞋垫的夹层中；所述接收单元为腕部手表式。

3.根据权利要求2所述的一种发射单元装在鞋垫内的计步器，其特征在于所述信号采集电路由薄膜开关S1、电阻R1-R2组成；所述薄膜开关S1和电阻R2串联后接在VCC1和地之间；所述电阻R1接在薄膜开关S1和电阻R2的节点上。

4.根据权利要求3所述的一种发射单元装在鞋垫内的计步器，其特征在于所述编码电路由编码器U4及其外围元件电阻R3-R11、电容C1组成；所述编码器U4的13脚接电阻R1，所述编码器U4的1-8脚分别经电阻R4-R11接VCC1，所述编码器U4的9-12脚和14脚接地，所述编码器U4的18脚接VCC1，所述编码器U4的17脚为编码电路的输出端DIN；所述电阻R3接在编码器U4的15脚与16脚之间；所述电容C1接在编码器U4的18脚与地之间。

5.根据权利要求4所述的一种发射单元装在鞋垫内的计步器，其特征在于所述发射电路由三极管Q1-Q2、电感L1-L2、晶振Y1、发射天线A、电阻R12-R14、电容C2-C3组成；所述三极管Q2的基极经电阻R14接编码器U4的17脚，其发射极接地；所述三极管Q1的基极一路接晶振Y1的2脚，另一路依次经电阻R12、电感L1接VCC1，所述三极管Q1的发射极接三极管Q2的集电极；所述晶振Y1的1脚依次经电感L2、电容C2接发射天线A，所述晶振Y1的3脚接三极管Q1的发射极；所述电容C3接在晶振Y1的1脚和三极管Q1的发射极之间；所述电阻R13接在电感L2与电容C2的节点和三极管Q1的集电极之间。

6.根据权利要求5所述的一种发射单元装在鞋垫内的计步器，其特征在于所述接收模块的型号为315M。

7.根据权利要求6所述的一种发射单元装在鞋垫内的计步器，其特征在于所述解码及信号放大电路由解码器U2及其外围电元件三极管Q3、电阻R15-R25、电容C4组成；所述解码器U2的14脚接接收模块，所述解码器U2的1-8脚分别经电阻R18-R25接VCC2，所述解码器U2的9-12脚接地，所述解码器U2的18脚接VCC2；所述三极管Q3的基极经电阻R16接解码器U2的13脚，所述三极管Q3的集电极经电阻R17接VCC2，所述三极管Q3的发射极接地；所述电阻R15接在解码器U2的15脚与16脚之间。

8.根据权利要求7所述的一种发射单元装在鞋垫内的计步器，其特征在于所述单片机电路由单片机U1、时钟芯片U3、晶振Y2、电阻R26-R27、电容C5-C6组成；所述单片机U1的输入端9脚经电阻R26接三极管Q3的集电极T2，所述单片机U1的4脚和6脚分别接VCC2，所述单片机U1的18脚和20脚并联后经电阻R27接VCC2，所述单片机U1的3脚、5脚和21脚分别接地；所述电容C5接在单片机U1的6脚与地之间；所述时钟芯片U3的3脚接单片机U1的32脚，所述时钟芯片U3的5脚和6脚分别接单片机U1的27脚和26脚，所述时钟芯片U3的8脚接VCC2；所述晶振Y2接在时钟芯片U3的1脚与2脚之间；所述电容C6接在时钟芯片U3的8脚与地之间。

9.根据权利要求8所述的一种发射单元装在鞋垫内的计步器，其特征在于所述按键电路由按键S2-S5、电阻R28-R31、二极管D1-D4组成；所述按键S2-S5一端并联后接地，其另一端分别经电阻R28-R31接VCC2，所述按键的另一端分别接单片机U1的23-26脚；所述二极管D1-D4的阳极并联后接单片机U1的1脚，所述二极管D1-D4的阴极接所述按键S2-S5的另一端。

10.根据权利要求9所述的一种发射单元装在鞋垫内的计步器，其特征在于所述显示模块采用LCD液晶显示屏，所述LCD液晶显示屏的7-14脚分别接单片机U1的12-17脚、7-8脚，所述LCD液晶显示屏的4-6脚分别接单片机U1的10-11脚、31脚，所述LCD液晶显示屏的2脚和15脚接VCC2，所述LCD液晶显示屏的1脚和16脚接地。