便攜式自行車健身器的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā).pdf

1、隨著國內(nèi)經(jīng)濟水平、生活質(zhì)量的提高，人們對健身的意識越來越強，但是由于受到環(huán)境污染、交通擁擠或者天氣原因的影響，健身車作為一種簡單、低成本的室內(nèi)健身器材，深受人們的喜愛。傳統(tǒng)的自行車健身器大部分采用機械式調(diào)阻，存在功能單一、阻力控制繁瑣、未量化健身指標(biāo)等不足，已不能滿足市場發(fā)展需求。在“萬物智能”的今天，有必要結(jié)合現(xiàn)代嵌入式技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)+技術(shù)，開發(fā)一種智能化、便攜式的、方便易用型的自行車健身器，具有無線無級調(diào)阻、自發(fā)電、互聯(lián)智能手機以及運

2、動和鍛煉數(shù)據(jù)監(jiān)測分析等功能。
　　本論文針對傳統(tǒng)自行車健身器的不足，采用電磁制動和能耗制動原理，開展基于嵌入式的便攜式自行車健身器的控制系統(tǒng)的設(shè)計和開發(fā)，實現(xiàn)對健身器的阻力、運動模式的實時無線控制，對健身者的運動情況進行記錄和分析，使控制系統(tǒng)具有藍牙無線控制、無級調(diào)阻和健身數(shù)據(jù)監(jiān)測分析等功能。就此展開如下研究內(nèi)容：
　　首先，設(shè)計基于電磁制動和能耗制動為原理的兩種型號的非接觸式制動的阻力制動裝置，以實現(xiàn)無摩擦、無損耗和無噪音

3、的騎行阻力控制；
　　其次，設(shè)計便攜式自行車健身器的嵌入式控制系統(tǒng)的硬件。以低成本高性能的ARM-LPC1114芯片為核心，設(shè)計兩種阻力控制電路、多種傳感器接口電路，無線控制電路以及電源電路等；采用PWM脈寬調(diào)制實現(xiàn)無級調(diào)阻，通過外接的各類傳感器實現(xiàn)速度、功率、卡路里、溫度、心率等信息的采集和換算；使用基于低功耗、高可靠性和可擴展性的藍牙4.0的CC2541通訊芯片實現(xiàn)無線控制。
　　然后，設(shè)計便攜式自行車健身器的嵌入式控制

4、系統(tǒng)的軟件。軟件系統(tǒng)基于RTX實時操作系統(tǒng)作為主體程序設(shè)計框架，采用多任務(wù)設(shè)計方法，設(shè)計并實現(xiàn)藍牙通訊、制動阻力控制、速度采集換算、LED動感效果及溫度監(jiān)測等的子任務(wù)功能模塊。使設(shè)計的系統(tǒng)構(gòu)架具有模塊化、任務(wù)化和實時化，既保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性，同時能夠便于功能擴展和完善。
　　最后，實現(xiàn)便攜式自行車健身器的嵌入式控制系統(tǒng)軟硬件的研制，并對其進行功能和性能測試。實驗驗證本文設(shè)計和實現(xiàn)的兩種形式的便攜式自行車健身器的嵌入式系統(tǒng)，能夠?qū)崟r無