跑步进行走路状态时将会出现两只脚全触地或同时两只脚上前后的四个位置有三个触地从而根据实时的扫描检测来识别跑步状态与走路状态。由记录的步数并根据设置的步幅计算出距离。

此作品是使用单片机作为主控芯片采集信息并对外控制显示，我们采用铜片制作触发开关，两铜片接触即触发一次，并在两只脚的鞋前后适当位置各安置一个，当在跑步状态上时通过单片机对触发器进行扫描，当且仅当在较短的一小段时间内其中一只脚的前后两个触发器同时触发时进行计数跑一步，连续计数统计步数。通过对人走路和跑步来识别从而来记录跑步步数并根据设置的步幅来实现对行进距离的测算并使用单片机来计时从而转换为平均速度和实时瞬时速度和累计消耗能量从而实现了距离、平均速度、即时速度、能量消耗的实时显示，并根据个人的设置对相关指标不符合的情况进行预警提示，使跑步在自己的掌控下进行实现最适合、最有效的锻炼。

实现的相关功能说明中英文对照如下： 时间——TIME，显示运动时间

速度——SPEED，显示即时速度与平均速度，单位：千米/小时 路程——DISTANCE，运动所通过的路程，单位：千米 热量——CALORIES，运动所消耗的体能，单位：千卡 自动扫描——SCAN，根据设定的时间间隔自动显示以上功能

MODE——模式选择：按动此键可选择时间、速度、路程、热量等参数

SET——置数：可在时间，路程，热量三功能设置预定值，然后进行倒记数10并对

速度超过预定值报警提示

RESET——复0：按动此键，可使屏面显示的数值复0。仪器在自动扫描时，复0键不起作用。 能量设置参考：

种类热量68kg/1h(一个68kg人每小时所消耗的卡路里) 。 爬楼梯一千五百级(不计时)250卡 慢走(一小时四公里)255卡。 快走(一小时八公里)555卡。 慢跑(一小时九公里)655卡。 快跑(一小时十二公里)700卡。 3．关键技术：

本设计主要对触发开关的制作要稳定可靠并适合置于鞋下，对触发开关的时间段检测要精细合适从而要对硬件电路反复实验及对软件编程进行不断调试，以找到恰当的相关参数。

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难度等级：B中等 题目编号：022

简单的被动式红外线报警器

一、功能介绍

该报警器由红外线发射、接收、蜂鸣器和LED指示灯组成。正常情况下，绿色的LED常烁，表示监控区域正常。一旦监控区域有人闯入，绿色LED熄灭，红色的LED快速闪烁，同时蜂鸣器立即报警。 二、设计要求

1．红外发射频率为38KHZ

2．正常情况下绿色LED闪烁，异常情况下红色LED闪烁并且蜂鸣器报警。 3．监控区域范围在3M范围内。 三、参考方案设计 1．原理框图如图下。

红外发射 红外接收头

2．制作思路

单片机最小系统 蜂鸣器 （1）调试红外发射管和接收管，首先要用单片机输出一个38KHZ的方波信号。 （2）电路工作后，正常情况下红外接收头接收不到红外信号，而输出高电平。当有

物体出现在发射管前方时，红外接收头会接收到从物体上反射回来的红外光信号，然后输出低电平通知MCU打开蜂鸣器报警。

（3）本作品主要要完成三大功能：38KHZ载波信号的产生、红外接收头输出电平的

检测、LED和蜂鸣器的驱动。 3．设计注意的地方

需要准备的器材：单片机、红色LED一只、绿色LED一只、万能实验板一块、5V电源、电阻、TTL0038或者其他类似38KHZ的红外接收头、5V长鸣型蜂鸣器。 （1）线路图见下图：

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实验电路图及工作原理：

该电路工作原理非常简单，Atmega8的PD0端口输出经过调制的38KHZ的方波信号，然后经Q2驱动红外线发射管LED0发出红外线信号。TL0038是集红外线信号接收放大为一体的接收器。其中心接收频率为38KZH，输出为TTL电平，平时输出高电平，当收到码信号后，输出低电平。

BELL为长鸣蜂鸣器，两个引脚分别为正负极，当正负极两端加上5V电压后，蜂鸣器发出响声。注意，该蜂鸣器两脚不能接反，否则蜂鸣器会烧毁。

电路工作后，正常情况下TL0038接收不到红外信号，而输出高电平。当有物体出现在发射管前方时，TTL0038会接收到从物体上反射回来的红外光信号，然后输出低电平通知MCU打开蜂鸣器报警。 （2）程序思想

本实验的程序主要要完成三大功能：38KHZ载波信号的产生、红外接收头TL0038输出电平的检测、LED和蜂鸣器的驱动。

本程序使用8位定时计数器T/C0溢出中断使PD0产生38KHZ的方波信号，然后驱动红外线发射管。T/C0计数器是单一向上计数器，其计数值TCNT0一旦计数到0XFF后，T/C0马上产生溢出中断。因此，我们可以通过设置TCNT0的初始值来调整中断产生的频率。每产生一次中断就改变一次PD0的电平状态，从而在PD0口产生38KHZ的方波信号。

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本实验MCU采用内部8MHZ的RC时钟信号，T/C0的时钟源采用系统时钟8分频，即每计一个数（TCNT0增加1）需要1us的时间。38KZH的时钟周期大约为26us左右，因此，半周期需要计数13次左右，即TCNT0初始值为256-13＝243。另外，我们还需要在38KHZ的载波信号上调制上一个码信号，也就是说38KHZ的载波信号不是一直在产生，而是间断的发射。如下图所示：

同时，程序通过不断地读取PC5脚的电平值来判断TL0038是否接收到红外信号。一旦连续检测到N次PC5为低电平，则立即打开蜂鸣器和红色的LED。之所以要连续检测N次，主要是防止TL0038上产生杂波信号而误告警。

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难度等级：B中等 题目编号：023

简易频率计

一、功能介绍

利用单片机的最小系统板和一块1602液晶，对输入的方波信号进行频率的测量和显示。 二、设计要求

1．测量频率范围：1Hz-1MHz

2．频率测量误差小于1/1E6 Fs（FS为被测信号频率）。 三、参考方案设计 1．原理框图如下图：

输入方波信号 单片机最小系统 显示部分

2．制作思路

（1）本作品主要是完成对单片机定时器的调试；主要偏重于编程。

（2）频率的测量实际上就是在1S时间内对信号进行计数，计数值就是信号频率。

用单片机设计频率计通常采用两种办法，一是使用单片机自带的计数器对输入脉冲进行计数，或者测量信号的周期；二是单片机外部使用计数器对脉冲信号进行计数，计数值再由单片机读取。

（3）该作品能测的频率越高，难度越大，当然得的分也越多。

（4）显示电路该作品最好采用1602液晶，当然也可以用数码管来显示。 （5）该作品编程要求较高，特别是程序将影响测量频率的精度，这样要求程序尽

可能精简。 3．设计原理分析

这是AVR单片机的计数及显示电路：

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