燕山大学第四届DIY达人赛参赛作品---跑步机模拟系统

wxleo · 发表于 2016-5-8 15:48:32

[size=36.0000pt]目录
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[size=24.0000pt]一·背景
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[size=24.0000pt]二·设计思路
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[size=24.0000pt]三·原理分析
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[size=24.0000pt]四·制作过程
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[size=24.0000pt]五·心得体会
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[size=24.0000pt]六·展望

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[size=18.0000pt]一·背景
[size=15.0000pt] [size=14.0000pt]随着社会的发展和进步，人们的生活水平提高，越来越多的人喜欢在业余时间锻炼，跑步对于身材的保持有一定作用，消耗卡路里毕竟快，所以跑步机一般为健身首选，使人们的业余越来越充实。跑步机控制系统控制也作为跑步机的核心，应用各种高级技术。跑步机智能化的实现已经成为可能。不可或缺的跑步机也引领了时代潮流，大众对智能跑步机要求越来越多。为了满足需求，跑步机的设计也在不断改善。此次我们设计的模拟跑步机是基于AT89C51单片机，能够显示跑步者跑步时间，消耗的热量，跑的里程和速度，调节坡度，控制电机转动，方便跑步者获取需要的信息。
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[size=18.0000pt]  二·设计思路
[size=15.0000pt]                         file:///C:\Users\ADMINI~1\AppData\Local\Temp\ksohtml\wpsE081.tmp.jpg[size=15.0000pt]
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[size=15.0000pt] [size=14.0000pt]  1.写好编程进行电机控制，采用的是四相双四拍的方式，实现电机的反转和正转。
[size=14.0000pt] 2.在程序中加入按键控制，精确到不同按键拥有不同功能，通过按键设定速度，体重，坡度，并且可以进行电机转动控制。
[size=14.0000pt] 3.利用定时器和中断来表示时间。
[size=14.0000pt] 4.利用微分的方法累计出里程，利用公式累积算出消耗的热量。
[size=14.0000pt] 5.利用LCD显示屏显示的速度，里程，体重，时间，热量消耗。
[size=14.0000pt]  想要的演示过程：
[size=14.0000pt] 按键加速，LCD显示速度增加；
[size=14.0000pt]按键减速，LCD显示速度减少；
[size=14.0000pt]按键加坡度，LCD显示坡度增加，同时步进电机正转一圈；
[size=14.0000pt]按键减坡度，LCD显示坡度减少，同时步进电机反转一圈；
[size=14.0000pt]LCD同时显示实时的速度，里程，体重，时间，热量消耗。
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[size=15.0000pt] [size=18.0000pt]三·原理分析
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[size=14.0000pt] 接通电源，先设定好初始值，LCD显示屏会显示初始值。接着由定时器统计时间，根据需要设定速度和坡度，然后根据按键扫描结果得到设定的相应值。计算距离的函数和热量的公式在主函数中运行。按下按键，相应按键功能就会执行，随着时间的改变，里程和消耗能量的值也会改变。
[size=14.0000pt]时间显示由定时器计时，定时器采用方式1,，其中使用了定时中断定时1s，到了1s就中断，计时器加1.
[size=14.0000pt]坡度和速度调节：速度控制主要是根据编程来实现速度变化，本设计采用按钮调节，每按一次加速（坡度增加）或减速（坡度减少）键，速度和坡度会有相应提升或减慢。
[size=14.0000pt]热量计算：热量=体重*里程*K（1.036）.
[size=14.0000pt]里程计算：每100ms计算一次距离，累积得到总里程。
[size=14.0000pt]步进电机：采用四相双极性步进电机，双四拍控制。
[size=14.0000pt]以下是驱动原理：
file:///C:\Users\ADMINI~1\AppData\Local\Temp\ksohtml\wpsE0A2.tmp.png
中间部分是转子，由一个永磁体组成，边上的是定子绕组。当定子的一个绕组通电时，将产生一个方向的电磁场，如果这个磁场的方向和转子磁场方向不在同一条直线上，那么定子和转子的磁场将产生一个扭力将定子扭转。

依次改变绕组的磁场，就可以使步进电机正转或反转(比如通电次序为A->B->C->D正转，反之则反转)。而改变磁场切换的时间间隔，就可以控制步进电机的速度了，这就是步进电机的驱动原理。
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[size=14.0000pt]正转驱动：BC AC AD  BD
[size=14.0000pt]反转驱动  BD AD AC  BC
[size=18.0000pt]四·制作过程
[size=24.0000pt] [size=14.0000pt]1·写好程序，并且调试。
[size=14.0000pt]  2·焊接电路板，并且坚持电路连通情况。
[size=14.0000pt]  3·安装零件。
[size=14.0000pt]  4·下载程序到电路板测试。
[size=18.0000pt]五·心得体会
[size=15.0000pt] [size=14.0000pt]我们很珍惜参加此次比赛的机会，在这个过程中，我们学到了许多。虽然遭遇了许多暂时性困难，但是我们都努力克服了！在编程的时候遇到了许多问题，我们会为了一个问题冥思苦想，通过琢磨和请教解决问题，从中获得了许多知识和经验，并且巩固了我们之前学过的单片机知识，更加激发了我们学习单片机的兴趣。虽然这次的设计不是特别的高级，但是我相信通过我们不断地学习以后会设计出更加智能化的跑步机，我们是真真正正用心去做一件事，是真正我们自己学习和研究的过程。虽然有遇到挫折，但是我们一起携手坚持渡过了！无论结果如何，我们努力了就不后悔！
[size=18.0000pt]六·展望
[size=18.0000pt] [size=14.0000pt]  学好51基础，涉猎各方面的知识。学好电路，学会处理各种问题。多动手，尝试各种硬件。希望能做出更多的作品。
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