【正文】 體控制功能，并利用按鍵、L12864 液晶顯示芯片、 L298 等外圍設備為用戶提供服務，實現(xiàn)人機交 換 ，實現(xiàn)其按摩功能；通過按鍵，用戶可以讓按摩椅工作在最具舒適的按摩工作方式和振動速度上；利 L12864 液晶屏顯示電機當前的轉速快慢正反轉等。 長春工業(yè)大學學士論文 7 2 系統(tǒng)控 制原理 步進電機是一種將電脈沖轉化為角位移的執(zhí)行機構。自從步進電機在計算機外圍設備中取代小型直流電機以后，使其設備的性能提高，很快地促進了步進電機的發(fā)展。當步進電機轉動時，電機各相繞組的電感將形成一個反向電動勢；頻率越高，反向電動勢越大。硬件方法是依靠單片機內部的 定時器來實現(xiàn)的 ,在每次進入定時中斷后 ,改變定時常數 ,從而升速時使脈沖頻率逐漸增大 ,減速時使脈沖頻率逐漸減小 [9],這種方法占用 CPU 時間較少 ,在各種單片機中都能實現(xiàn) ,是一種比較實用的調速方法。因永磁體的存在，該電機具有較強的反電勢，其自身阻尼作用比較好，使其在運轉過程中比較平穩(wěn)、噪聲低、低頻振動小。 /176。 /176。比如，當人們說 的步進電機，在沒有特殊說明的 情況下是指保持轉矩為 的步進電機 [11]。定時方法是利用單片機系統(tǒng)中的定時器定時功能產生任意周期的定時信號，從而可方便的控制系統(tǒng)輸出 CP 脈沖的周期。 大多數基于步進電機的系統(tǒng)，一般都運行在開環(huán)狀態(tài)下，這樣可提供一個低成本的方案。固本次設計應采用 CPU間 接驅動步進電機。雙電壓驅動電路的缺點是在高低壓連接處電流出現(xiàn)谷點，這樣必然引起力矩在谷點處下降，不宜于電機的正常運行。 2． 2 PWM 脈寬調制 PWM（脈沖寬度調制）是通過控制固定電壓的直流電源開關頻率，改變負載兩端的電壓，從而達到控制要求的一種電壓調整方法。 的基本原理 1） PWM 信號簡介 脈寬調制 (PWM:Pulse Width Modulation)是利用微處理器的數字輸出來對模擬電路進行控制的一種非常有效的技術，廣泛應用在從測量、通信到功率控制與變換的許多領域中。讓信號保持為數字形式可將噪聲影響降到最小。 由于 PWM 可以同時實現(xiàn)變頻變壓反抑制諧波的特點。 2） PWM 調速原理 脈寬調制器本身是一個由運算放大器和幾個輸入信號組成的電壓比較器。通過改變直流電機電樞上電壓的 “占空比 ”來達到改變平均電壓大小的目的，從而來控制電動機的轉速。 ③．定頻調寬法：保證周期 T 不變，同時改變 t1 和 t2的時間來改變占空比。簡稱 VM系統(tǒng)。 VM系統(tǒng)的缺點是晶閘管的單向導電性，它不允許電流反向，給系統(tǒng)的可逆運行造成困難。 PWM 的產生方法有很多，包括純硬件電路產生方法和采用基于可編程器件的軟件實現(xiàn)方法。 2）同樣 由于開關頻率高，若與快速響應的電機相配合，系統(tǒng)可以獲得很寬的頻帶，因此快速響應性能好，動態(tài)抗擾能力強。 長春工業(yè)大學學士論文 17 3 系統(tǒng)設計和實現(xiàn) 系統(tǒng)硬件設計 單片機系統(tǒng)設計技術是系統(tǒng)框架實現(xiàn)的具體執(zhí)行步 驟，系統(tǒng)設計框架雖然構建了系統(tǒng)的整體功能模塊劃分，但是硬件實現(xiàn)和軟件實現(xiàn)還得通過具體的技術方案才能達到 [22]。 ③ . 硬件結構應結合應用軟件方案一并考慮。 ⑦ . 要求盡量朝著“單片”方向設計硬件系統(tǒng)。該模塊負責響應按摩椅 5 個按鍵輸入信號，并利用 L12864 液晶顯示當前工作狀態(tài)。 5） 蜂鳴器提示輸出部分。 AT89C51 的主要性能 [24] ● 4KB 可改編程序 Flash 存儲器 (可經受 1000 次的寫入 /擦除 ). 長春工業(yè)大學學士論文 19 ●全靜態(tài)工作 :0Hz～ 24MHz. ● 3級程序存儲器保密 . ● 128 8字節(jié)內部 RAM. ● 32 條可編程 I/O 線 . ● 2個 16位定時器 /計數器 . ● 6個中斷源 . ●可編程串行通道 . ●片內時鐘振蕩器 . 另外 ,AT89C51 是用靜態(tài)邏輯來設計的 ,其工作頻率可下降到 0Hz,并提供兩種可用軟件來選擇的省電方式 — 空閑方式 (Idle Mode)和掉電方式 (Power Down Mode).在空閑方式中 ,CPU 停止工作 ,而 RAM,定時器 /計數器 ,串行口和中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作 .在掉電方式中 ,片內振蕩器停止工作 ,由于時鐘被“凍結” ,使一切功能都暫停 ,故只保存片內 RAM 中的內容 ,直到下一次硬件復位為止 [25]。本電路選用的電容為 30pF，晶振頻率為 12MHz。通常， OSC 的輸出時鐘頻率為 ，典型值為 12MHz 或者 。 ② ALE/PROG：當訪問外部存儲器時 ,ALE(地址鎖存允許 )的輸出用于鎖存地址的低位字節(jié) .即訪問外部存儲器 ,ALE 仍以不變的頻率 (此頻率為振蕩器頻率的 1/6)周期性地出現(xiàn)正脈沖信號。 當 EA 端保持高電平 (接 VCC 端 )時 ,CPU 則執(zhí)行內部程序存儲器中的程序。 ③ P2 端口 (— ):P2 是一個帶有內部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 端口 .P2 的輸出緩沖器可驅動 (吸收或輸出電流方式 )4個 TTL輸入 .對端口寫 1時 ,通過內部的上拉電阻把端口拉到高電位 ,這時可用作輸入口 .P2 作輸入口使用時 ,因為有內部的上拉電阻 ,那些被外部信號拉低的引腳會輸出一個電流 (IIL)。 1） 步距角的選擇 電機的步距角取決于負載精度的要求，將負載的最小分辨率（當量）換算到電機軸上，每個當量電機應走多少角度（包括減速）。M Ω=2π公司產品均通過 “CCC” 、 “CE” 、 “CUL” 認證。 圖 45ZY2425N型步進電機 45ZY2425N型步進電機數據參數： 品牌： LINIX/聯(lián)宜 型號： 45ZY2425N 適用范圍：按摩椅、足療等 額度電壓： 24（ V） 額度電流： （ A） 額度轉速： 3000（ rpm） 額度功率： 25（ W） 空載電流： （ A） 空載轉速： 3800（ rpm） 尺寸： 35 25 25（ cm） 最大負載： 200（ Kg） 橫店集團聯(lián)宜電機有限公司創(chuàng)建于 1968 年，現(xiàn)點高新技術企業(yè)、全國精神文明建設先進單位、全國青為國家重年文明號。直接起動時（一般由低速）時二種負載均要考慮，加速起動時主要考慮慣性負載，恒速運行進只要考慮摩擦負載。 步進電機的選擇 步進電機有步距角（涉及到相數）、靜轉矩、及電流三大要素組成。 ② P1 端口 (— )： P1 是一個帶有內部上拉電阻的 8位 I/O 端口。當 AT89C51由外部程序存儲器取指令 (或常數 )時 ,每個機器周期兩次 PSEN有效 (即輸出 2個脈沖 ).但在此期間內 ,每當訪問外部數據存 儲器時 ,這兩次有效的 PSEN 信號將不出現(xiàn)。 上電瞬間， RST 端的電位與 VCC 相同，隨著電容的逐步充電， RST 端的電位逐漸下降，此時ζ =22 106 1 103=， RST端出現(xiàn) 5 1000／ 1200≈ ，使單片機復位。即用來連接 AT89C51 片內 OSC 的定時反饋回路。片內振蕩器的振蕩頻率非常接近晶振頻率，一般多在 ～ 12MHz之間選取。片內的 Flash 存儲器允許在系統(tǒng)內改編程序或常規(guī)的非易失性存儲器編程器來編程。 4） 驅動模塊。 長春工業(yè)大學學士論文 18 按摩椅的主要功能模塊可劃分為 6 部分。 ⑥ . 單片機外圍電路較多時，必須考慮其驅動能力。為硬件系統(tǒng)的標準化、模塊化打下良好的基礎。軟件的基本思想是：首先將 T0 計數器進行初始化使之對一基準時間計數，然后根據所需占空比對工作寄存器 R R R R5 附值（ R R5 用于重裝 R R3的值） ，然后根據寄存器 R R3 中值的遞減控制 P1 口輸出 PWM 脈沖的占空比。 長春工業(yè)大學學士論文 16 PWM 調速系統(tǒng)的優(yōu)點 1）由于 PWM 調速系統(tǒng)的開關頻率較高，僅靠電樞電感的濾波作用就可以獲得脈動很小的直流電流，電樞電流容易連續(xù)，系統(tǒng)的低速運行平穩(wěn)，調速范圍較寬，可達1： 10000 左右。脈沖周期不 變，只改變晶閘管的導通時間，即通過改變脈沖寬度來進行直流調速。 VM 系統(tǒng)是當今直流調速系統(tǒng)的主要形式。 PWM 調速系統(tǒng)的分類 1） 串電阻調速系統(tǒng)。改變占空比 D的值有三種方法： ①．定寬調頻方法： t1時間不變，通過改變 t2 的時間來改變占空比，從而改變了周期 T。 PWM 可 以應用在許多方面，比如：電機調速、溫度控制、壓力控制等等。其原理是隨機改變開關頻率使電機電磁噪音近似為限帶白噪音（在線性頻率坐標系中，各頻率能量分布是均勻的），盡管噪音的總分貝數未變，但以固定開關頻率為特征的有色噪音強度大大削弱。 1964 年 和 首先提出把這項通訊技術應用到交流傳動中，從此為交流傳動的推廣應用開辟了新的局面 [17]。只要帶寬足夠，任何模擬值都可以使用 PWM 進行編碼 [15]。 PWM 控制技術以其控制簡單、靈活和動態(tài)響應好的優(yōu)點而成為電力電子技術最廣泛應用的控制方式，也是人們研究的熱點。別一種是用單片機采用脈寬調制的方法獲得階梯電流，這種方法需要復雜的計算可使細分后的步距角一致。它的外接電阻 R 要消耗相當一部分的熱量，這樣就會影響電路的穩(wěn)定性所以此種驅動方式一般只用在小功率的步進電機的驅動電路中。故選擇閉環(huán)控制。一個簡單的回路與指令校驗的步進電機比較，驗證步進電機移動到預計的位置； ②． 反電動勢 , 一種無傳感器的檢測方法，使用步進電機的反電動勢信號，測量和控 制速度。但占用 CPU 時間長，不能在運行時處理其他工作。它是步進電機最重要的參數之一，通常步進電機在低速時的力矩接近保持轉矩。 /176。 2）電機固有步距角 它表示控制系統(tǒng)每發(fā)一個步進脈沖信號，電機所轉動的角度。 3）混合式步進電機 簡稱 HB，混合式步進電機綜合了反應式和永磁式兩者的優(yōu)點。具體的延時時間可以通過軟件程序來實現(xiàn)。步進電機溫度過高首先會使電機的磁性材料退磁，從而導致力矩下降乃至于失步，因此電機外表允許的最高溫度應取決于不同電機磁性材料的退磁點；一般來講，磁性材料的退磁點都在攝氏 130 度以上，有的甚至高達攝氏 200 度以上，所以步進電機外表溫度在攝氏 8090 度完全正常。為適應這些要求，發(fā)展了一系列新的具備控制功能的電動機系統(tǒng)，其中較有自己特點，且應用十分廣泛的一類便是步進電機。 4） 通過蜂鳴器提示超時運轉。本畢業(yè)設計采用單片機開發(fā)與應用技術而設計一種簡易的按摩椅調速系統(tǒng)，以實現(xiàn)基本按摩功能。 以大規(guī)模集成電路為主的微型計算機――單片微型計算機（ Single chip microputer），簡稱單片機，又稱嵌入式微控制器 [3]（ Embedded microcontroller）。 按摩椅 的 研究 意義 按摩椅可以 疏通經絡，使氣血循環(huán)，保持機體的陰陽平衡，所以按摩后可感到肌肉放松、關節(jié)靈活，使人精神振奮、消除疲勞，對保持身體健康有重要作用， 并可根據實際情況，選擇需要的按摩力度和按摩壓力。中國是世界聞名的禮儀之邦，文明之邦。一是從經濟條件看，人們的生活水平越來越高，消費水平越來越高，買得起，用得起。理由如下： 第一：現(xiàn)代消費新觀念，為按摩椅的銷售打下了堅實的基礎。所謂亞健康，通俗一點講就是指在健康與不健康之間的中問狀態(tài)。 到2021 年，全球按摩椅的 市場規(guī)模將達到 33 億美元。為此，近年來，國內 外相關企業(yè)花費大量人力、物力和財力，開發(fā)出各種代替人工按摩的按摩器具，如：按摩椅、腳部按摩器、按摩墊、按摩床、手持式按摩器、氣血循環(huán)機 (生氧機 )及足浴按摩椅等。使用按摩椅要調整椅子按摩的力度，因為 用力過小起不到應有的刺激作用，過大易產生疲勞，且損傷皮膚，按摩力量和次數要由少到多，由輕漸重。按摩椅這種依據按摩原理而產生的保健器械越來越得到人們的親睞，作為一種可以 在短時間內緩解身體疲勞、放松神經的 保健器械，得到廣大消費者的喜愛，而且越來越普遍地進入尋常百姓家中。 根據我國的中醫(yī)經典理論，按摩能調解陰陽平衡，疏通氣血經絡，而且還能夠活血化瘀、強身壯骨、調整臟腑、增強人體抗病能力等。通過按鍵，用戶可以讓按摩機工作在最具舒適的按摩工作方式和振動速度上；利用蜂鳴器來告警或提示按摩完成；利用發(fā)光二極管顯示當前的工作狀態(tài)。本設計所選擇的是電子按摩器中的震動按摩椅，利用單片機PWM 控制直流步進電機的轉速，從而控制震動的快慢和幅度。 using a buzzer to alert or prompt massages plete。 我國傳統(tǒng)中醫(yī)認為，經絡在人體內有運行血氣，溝通內外，聯(lián)絡臟腑，貫穿上下的作用。 按摩椅的原理是利用機械的滾動力作用和機械力擠壓來進行按摩。 圖 按摩椅功能圖 按摩椅的發(fā)展 狀況 按摩又稱推拿，是一種古老的醫(yī)治疾病的方法，遠在兩千余年前的春秋戰(zhàn)國時期，按摩療法就被廣泛應用于醫(yī)療實踐，以臟像經絡理論為指導，根據不同的病情，在人體一定部位或穴位上運用不同的手法以疏通經絡、暢通 血氣、調節(jié)臟腑功能，從而起到保健與