電動跑步機電控系統(tǒng)的研制.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、近年來,隨著社會經濟的發(fā)展和人們生活水平的提高,人們對自身的健康也日益關注,健身成為一種流行時尚,健身器材行業(yè)也逐步興起為一個大的消費領域,電動跑步機作為一種重要的健身器材得到了越來越廣泛的應用,具有廣闊的市場前景。研發(fā)具有多功能和高附加值的人性化科學化的電動跑步機具有重要的現實意義。 電動跑步機的電控系統(tǒng)是整個跑步機運轉的核心,它需要具有用戶接口界面功能、電機調速功能和其他附加功能。本論文以電動跑步機電控系統(tǒng)為研究對象,以實用

2、、舒適、高性價比、高可靠性和高安全性為目標,以微控制器ATmega32為控制核心,完成了有刷直流電動機調速系統(tǒng)硬件設計、電動跑步機手握式電子心率計軟硬件設計和電控系統(tǒng)總體軟件開發(fā)等任務。從理論分析到軟硬件實現,全面詳細的闡述了電動跑步機電控系統(tǒng)的設計全過程。 首先,文章敘述了永磁有刷直流電動機的基本結構和工作原理,對其調速原理和調速方法進行了理論分析,建立了電壓負反饋電流補償控制的有刷直流電機調速系統(tǒng)的數學模型,并創(chuàng)新性的提出在

3、電動跑步機中使用“突加負載速度緩沖”的方法實現人體運動緩沖,增加跑步機跑感舒適度,避免運動損傷。并依據此基本控制策略,對電動跑步機有刷直流電動機的調速系統(tǒng)進行了硬件實現。 其次,文章介紹了電動跑步機附加的電子心率計的軟硬件開發(fā)。心率是人體健康狀況的一個重要反饋信號,合理控制健身過程中的心率,是科學健身的重要內容。心率測量系統(tǒng)作為提高健身器材附加值的重要組成部分,逐漸成為電動跑步機選購的一個重要參考。本論文對電動跑步機附帶的手握式

4、電子心率計的測量原理和具體設計實現進行了詳細介紹。心率計通過電動跑步機手柄上的金屬電極獲取人體手掌上的心電信號,再經過放大濾波等信號調理后,提取R波并整形輸出方波信號,然后使用單片機測量出方波周期,經數字濾波和計算后,最終得出心率值。心率計在硬件設計上,著重放大R波能量集中且受干擾小的10~30Hz心電信號成分;軟件設計上,使用條件篩選、中值濾波、限幅濾波和滑動平均濾波等算法大大提高了測量精度。 再次,在整個系統(tǒng)硬件設計的基礎上

5、,應用ATmega32專用匯編語言進行了軟件程序的編寫。系統(tǒng)程序設計采用軟件查詢與中斷相結合的控制方式,即主程序循環(huán)加中斷服務子程序的形式。主程序主要實現系統(tǒng)初始化、各狀態(tài)標志位的輪詢、事件處理、數據計算、鍵值處理、顯示緩沖區(qū)刷新等功能,并在心率計設計的基礎上,實現了心率控制速度功能。中斷服務子程序的主要功能是完成數據采集,鍵盤掃描、動態(tài)顯示刷新、過載檢測等對實時性要求比較高的事件任務,包括定時器T0溢出中斷服務子程序和定時器T2溢出中

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