電動(dòng)跑步機(jī)電控系統(tǒng)的研制.pdf

1、近年來，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人們生活水平的提高，人們對(duì)自身的健康也日益關(guān)注，健身成為一種流行時(shí)尚，健身器材行業(yè)也逐步興起為一個(gè)大的消費(fèi)領(lǐng)域，電動(dòng)跑步機(jī)作為一種重要的健身器材得到了越來越廣泛的應(yīng)用，具有廣闊的市場(chǎng)前景。研發(fā)具有多功能和高附加值的人性化科學(xué)化的電動(dòng)跑步機(jī)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。 電動(dòng)跑步機(jī)的電控系統(tǒng)是整個(gè)跑步機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的核心，它需要具有用戶接口界面功能、電機(jī)調(diào)速功能和其他附加功能。本論文以電動(dòng)跑步機(jī)電控系統(tǒng)為研究對(duì)象，以實(shí)用

2、、舒適、高性價(jià)比、高可靠性和高安全性為目標(biāo)，以微控制器ATmega32為控制核心，完成了有刷直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)、電動(dòng)跑步機(jī)手握式電子心率計(jì)軟硬件設(shè)計(jì)和電控系統(tǒng)總體軟件開發(fā)等任務(wù)。從理論分析到軟硬件實(shí)現(xiàn)，全面詳細(xì)的闡述了電動(dòng)跑步機(jī)電控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)全過程。 首先，文章敘述了永磁有刷直流電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和工作原理，對(duì)其調(diào)速原理和調(diào)速方法進(jìn)行了理論分析，建立了電壓負(fù)反饋電流補(bǔ)償控制的有刷直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，并創(chuàng)新性的提出在

3、電動(dòng)跑步機(jī)中使用“突加負(fù)載速度緩沖”的方法實(shí)現(xiàn)人體運(yùn)動(dòng)緩沖，增加跑步機(jī)跑感舒適度，避免運(yùn)動(dòng)損傷。并依據(jù)此基本控制策略，對(duì)電動(dòng)跑步機(jī)有刷直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)行了硬件實(shí)現(xiàn)。 其次，文章介紹了電動(dòng)跑步機(jī)附加的電子心率計(jì)的軟硬件開發(fā)。心率是人體健康狀況的一個(gè)重要反饋信號(hào)，合理控制健身過程中的心率，是科學(xué)健身的重要內(nèi)容。心率測(cè)量系統(tǒng)作為提高健身器材附加值的重要組成部分，逐漸成為電動(dòng)跑步機(jī)選購(gòu)的一個(gè)重要參考。本論文對(duì)電動(dòng)跑步機(jī)附帶的手握式

4、電子心率計(jì)的測(cè)量原理和具體設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了詳細(xì)介紹。心率計(jì)通過電動(dòng)跑步機(jī)手柄上的金屬電極獲取人體手掌上的心電信號(hào)，再經(jīng)過放大濾波等信號(hào)調(diào)理后，提取R波并整形輸出方波信號(hào)，然后使用單片機(jī)測(cè)量出方波周期，經(jīng)數(shù)字濾波和計(jì)算后，最終得出心率值。心率計(jì)在硬件設(shè)計(jì)上，著重放大R波能量集中且受干擾小的10～30Hz心電信號(hào)成分；軟件設(shè)計(jì)上，使用條件篩選、中值濾波、限幅濾波和滑動(dòng)平均濾波等算法大大提高了測(cè)量精度。 再次，在整個(gè)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上

5、，應(yīng)用ATmega32專用匯編語言進(jìn)行了軟件程序的編寫。系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)采用軟件查詢與中斷相結(jié)合的控制方式，即主程序循環(huán)加中斷服務(wù)子程序的形式。主程序主要實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)初始化、各狀態(tài)標(biāo)志位的輪詢、事件處理、數(shù)據(jù)計(jì)算、鍵值處理、顯示緩沖區(qū)刷新等功能，并在心率計(jì)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)了心率控制速度功能。中斷服務(wù)子程序的主要功能是完成數(shù)據(jù)采集，鍵盤掃描、動(dòng)態(tài)顯示刷新、過載檢測(cè)等對(duì)實(shí)時(shí)性要求比較高的事件任務(wù)，包括定時(shí)器T0溢出中斷服務(wù)子程序和定時(shí)器T2溢出中