(1).前言

随着现代城市节奏越来越快，生活与工作的压力越来越大，人们的健康问题越来越堪忧，尤其是办公室里的久坐族。健步走是一项以促进身心健康为目的、讲究姿势、速度和时间的步行运动。调查数据显示，每天健步走10，000步即可达到锻炼的目的。健步走的锻炼方式也被越来越多的人所接受。但是每天专门健步走很难坚持。研究显示，日常生活中，上下班、吃饭、去洗手间时，有意识地多走步，很容易达到6000步。在此基础上，每天抽时间快走4000步即可达成目标。这样就需要一个计步器来随时记录活动情况。

设计一款便携式计步器手表，通过统计步数、距离、速度、时间等数据，测算卡路里或热量消耗，用以掌控运动量，防止运动量不足，或运动过量。同时，还能拥有手表的日历、闹钟、秒表，计时等功能并加入了吃药提醒功能，实现了运动、健康一站式管理，更加人性化。

(2).研究现状

由于现代社会人们对健康重视程度的增加，目前计步器设计技术发展迅速，各项功能也已经是比较完善，市场上也有各类手表兼具计步功能，手机上也会有APP的计步功能。计步器作为一种测量仪器，可以提供时间记录及步数测量，并同时具备吃药提醒功能。所以手持式的电子计步器是目前市场需要的设计，使用起来简单方便。

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。目前，计步器的构成有机械式和电子式两种。机械式的计步器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。这种机械方式的成本比较低，但是它的准确性和灵敏度很低。另一种是基于加速度传感器的电子式的计步器，可以精确测得人行走时的步态加速度信号。通过微控制器相关算法可以获得人行走时的步数，这种电子计步器具有功耗低，精确度和灵敏度高等优点。

目前，大部分的计步都是通过GPS信号来测算运动距离，再反推行走步数实现的。这种方法很是有效，但在室内或没有GPS信号的设备上无法工作。同时，GPS精度对结果的干扰也比较大，因此我首先选择是使用加速度的传感器去计算步数。通过设备上的加速度传感器来计算步数，在不支持GPS的设备上也可正常工作。

(3).原理及实现

计步器获得人步数行走的信号的方式我选择的是加速度传感器，因为人在行走的过程在会产生一个加速度，由加速度判断人行走动作的发出。加速度传感器将采集到的信号输送到FPGA，在FPGA中设计步数的处理电路以及时钟功能和吃药提醒等功能实现。再由FPGA控制液晶屏显示出时间以及步数。硬件主要以Spartan-3E XC3S250E-4VQ100实验板为核心，外部电路主要是传感器与芯片的连接以及数码管与芯片的连接。