【正文】 ork using lightemitting diode displays the current status. This massage has a visual display, versatile, circuit simplicity, low cost and many other advantages, and has broad market prospects. Key Words： Massage Chair ； Monolithic integrated circuit ； PWM ； Stepper Motor 長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)學(xué)士論文 III 目 錄 摘 要 ................................................................. I Abstract ................................................................ II 1 緒論 ................................................................... 1 選題背景 ............................................................ 1 按摩椅的發(fā)展 狀況 .................................................... 2 按摩椅 的 研究 意義 .................................................... 5 本課題 研究?jī)?nèi)容 ..................................................... 18 2 系統(tǒng)控制原理 ........................................................... 7 步進(jìn)電機(jī) ............................................................ 7 步進(jìn)電機(jī)簡(jiǎn)介及特點(diǎn) .................................................. 7 步進(jìn)電機(jī)工作原理 .................................................... 8 步進(jìn)電機(jī)分類 ........................................................ 8 步進(jìn)電機(jī)的技術(shù)參數(shù) .................................................. 9 步進(jìn)電機(jī)控制方案 .................................................... 9 PWM 脈寬調(diào)制 ........................................................ 11 PWM 控制技術(shù)簡(jiǎn)介 ................................................... 11 PWM 的基本原理 ..................................................... 12 PWM 調(diào)速 ........................................................... 14 PWM 調(diào)速系統(tǒng)分類 ................................................... 15 PWM 調(diào)速系統(tǒng)的組成和功能 ........................................... 15 PWM 調(diào)速系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn) ................................................. 16 3 系統(tǒng)基本實(shí)現(xiàn)方案 ...................................................... 17 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) ....................................................... 17 單片機(jī)的選擇 ....................................................... 18 步進(jìn)電機(jī)的選 擇 ..................................................... 22 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的選擇 ............................................. 24 長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)學(xué)士論文 IV 按鍵 電路的選擇 ..................................................... 26 顯示 電路的選擇 ..................................................... 26 蜂鳴器電路的選擇 ................................................... 29 過(guò)流檢測(cè)電路的選擇 ................................................. 31 測(cè)速電路的選擇 ..................................................... 33 電源電路的選擇 ..................................................... 34 4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) .......................................................... 26 整體軟件流程圖 ...................................................... 26 顯示子程序流程圖 .................................................... 26 時(shí)鐘程序流程圖 ...................................................... 26 驅(qū)動(dòng)程序流程圖 ...................................................... 26 電機(jī)正反轉(zhuǎn)流程圖 .................................................... 40 故障處理控制流程圖 .................................................. 41 總結(jié) .................................................................... 42 致謝 .................................................................... 43 參考文獻(xiàn) ................................................................ 44 長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)學(xué)士論文 1 1 緒 論 選題背景 按摩是通過(guò)手法作用于人體的 肌表，以調(diào)整人體的生理、病理狀態(tài)，從而達(dá)到治病和保健的作用。人體通過(guò)經(jīng)絡(luò)系統(tǒng)把各個(gè)組織器官連成一個(gè)有機(jī)整體，以進(jìn)行正常的生命活動(dòng)。人工推 拿按摩能夠疏通經(jīng)絡(luò)，使氣血循環(huán)，保持機(jī)體的陰陽(yáng)平衡，所以按摩后可感到肌肉放松、關(guān)長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)學(xué)士論文 2 節(jié)靈活，使人精神振奮、消除疲勞，對(duì)保證身體健康有重要作用。按摩分為醫(yī)療按摩和保健按摩。其中，美國(guó)按摩器具市場(chǎng)容量約為 13． 8 億美元；亞洲按摩器具市場(chǎng)容量約為 億美元；歐洲按摩器具市場(chǎng)容量約為 億美元；大洋洲按摩器具市場(chǎng)容量約為 億美元。中國(guó)按摩器具的出口量越來(lái)越大，品種越來(lái)越多， 2021 年，我國(guó)按摩器具出口額達(dá) 10． 47 億美元，其中加工貿(mào)易 2． 73 億美元，因 受金融危機(jī)的影響，同比僅增長(zhǎng) 8． 9％，出口金額增幅明顯回落。臣大的需求與發(fā)展空間，長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)學(xué)士論文 4 使得我國(guó)的各種類型的家用按摩器具發(fā)展勢(shì)頭正勁，市場(chǎng)需求旺盛，已成為健康產(chǎn)品的一新的增長(zhǎng)點(diǎn)。與此同時(shí)，現(xiàn)代社會(huì)中，人們工作節(jié)奏加快，工作效率高，競(jìng)爭(zhēng)壓力大，休息時(shí)間相對(duì)減少。在城市，“一對(duì)夫婦牽掛四個(gè)老人幾乎是每一個(gè)家庭所面臨的困難。 隨著按摩椅市場(chǎng)的不斷擴(kuò)大，產(chǎn)品的推廣與應(yīng)用將會(huì)更加的廣泛，而這種廣泛的應(yīng)用必然會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品以前只能揉腰捶背不同，現(xiàn)在的按摩椅幾乎從頭到腳都可以按摩到。本控制系統(tǒng)采用的是 AT89C51 單片機(jī)驅(qū)動(dòng) L298 的輸入和輸 出來(lái)進(jìn)行控制進(jìn)步電機(jī)從而實(shí)現(xiàn)按摩功能。人們渴望休閑，渴望健康。按鍵 SB3 可以實(shí)現(xiàn)對(duì)步進(jìn)電機(jī)加速；按鍵 SB4 可以實(shí)現(xiàn)對(duì)步進(jìn)電機(jī)加速。您可以通過(guò)控制脈沖個(gè)數(shù)來(lái)控制角位移量，從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的；同時(shí)您可以通過(guò)控制脈沖頻率來(lái)控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度和加速度，從而達(dá)到調(diào)速的目的。伴隨著不同的數(shù)字化技術(shù)的發(fā)展以及步進(jìn)電機(jī)本身技術(shù)的提高，步進(jìn)電機(jī)將會(huì)在更多的領(lǐng)域得到應(yīng)用。 ４）步進(jìn)電機(jī)低速時(shí)可以正常運(yùn)轉(zhuǎn) ,但若高于一定速度就無(wú)法啟動(dòng) ,而且伴有嘯叫聲。它的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本距角可以做得很小，但動(dòng)態(tài)性能較差。由于能夠開(kāi)環(huán)運(yùn)行以及控制系統(tǒng)比較簡(jiǎn)單，因此這種電機(jī)在工業(yè)領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用 。、整步工作時(shí)為 176。 /176。系統(tǒng)可用兩種辦法實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的速度控制。將電機(jī)換向子程序放在定時(shí)中斷服務(wù)程序中，定時(shí)中斷一次，電機(jī)換向一次，從而實(shí)現(xiàn)電機(jī)的速度控制。 閉環(huán)控制，是傳統(tǒng)步進(jìn)控制的一個(gè)部分，能有效地提供更高地可靠性、安全性或產(chǎn)品質(zhì)量。固采用后者，用光電開(kāi)關(guān)作為反饋元件。所以從提高效率來(lái)看這是一種很好 的驅(qū)動(dòng)電路，它可以用較高的電源電壓，同時(shí)無(wú)需外接電阻來(lái)限定期額定電流和減少時(shí)間常數(shù)。 PWM 控制技術(shù)簡(jiǎn)介 PWM 控制的基本原理很早就已經(jīng)提出，但是受電力電子器件發(fā)展水平的制約，在上世紀(jì) 80 年代以前一直未能實(shí)現(xiàn)。 圖 模擬電平的 PWM 數(shù)字編碼 通過(guò)高分辨率計(jì)數(shù)器的使用，方波的占空比被調(diào)制用來(lái)對(duì)一個(gè)具體模擬信號(hào)的電平進(jìn)行編碼。 對(duì)噪聲抵抗能力的增強(qiáng)是 PWM 相對(duì)于模擬控制的另外一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，而且這也是在某些時(shí)候?qū)?PWM 用于通信的主要原因。 PWM 控制技術(shù)大致可以分為三類，正弦 PWM（包括電壓，電流或磁通的正弦為目標(biāo)的各種 PWM 方案，多重 PWM 也應(yīng)歸于此類），優(yōu)化 PWM 及隨機(jī) PWM。加在運(yùn)算放大器反相輸入端上的有三個(gè)輸入信 號(hào)。 長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)學(xué)士論文 14 如圖 所示： 圖 PWM 信號(hào)的占空比 設(shè)電機(jī)始終接通電源時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)速最大為 Vmax，設(shè)占空比為 D= t1 / T，則電機(jī)的平均速度為 Va = Vmax * D，其中 Va指的是電機(jī)的平均速度； Vmax 是指電機(jī)在全通電時(shí)的最大速度； D = t1 / T 是指占空比。利用單片機(jī)的定時(shí)計(jì)數(shù)器外加軟件延時(shí)等方式來(lái)實(shí)現(xiàn)脈寬的自由調(diào)整，此種方式可簡(jiǎn)化硬件電路，操作性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。 旋轉(zhuǎn)變流系統(tǒng)由交流發(fā)電機(jī)拖動(dòng)直 流電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)變流，由發(fā)電機(jī)給需要調(diào)速的直流電動(dòng)機(jī)供電，調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流即可改變其輸出電壓，從而調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速[21]。最后，當(dāng)系統(tǒng)處于低速運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)的功率因數(shù)很低，并產(chǎn)生較大的諧波電流危害附近的用電設(shè)備。 2） PWM 信號(hào)放大與電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊 由單片機(jī)產(chǎn)生的 PWM 信號(hào)很微弱， PWM 信號(hào)產(chǎn)生后并不能直接驅(qū)動(dòng)電機(jī)等負(fù)載模塊，而需要使用專門(mén)的電路對(duì)該 PWM 信號(hào)進(jìn)行放大和處理，使 其能驅(qū)動(dòng)電機(jī)。 最近幾年來(lái)，隨著單片機(jī)技術(shù)的廣泛應(yīng)用，使直流電機(jī) PWM 調(diào)速裝置向集成化、小型化和智能化方向發(fā)展。因此單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)方案同樣重要。但必須注意，由軟件實(shí)現(xiàn)的硬件功能，一般響應(yīng)時(shí)間比硬件實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)，且占用 CPU 時(shí)間。 根據(jù) 設(shè)計(jì)要求，智能化按摩椅調(diào)速系統(tǒng)電路可以分為控制模塊、顯示模塊、鍵盤(pán)模塊、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、步進(jìn)電機(jī)部分。 2） 電源部分。 6） 發(fā)光二極管指示部分。當(dāng)采用外部振蕩器時(shí)，該引腳接受振蕩器的信號(hào)，即把此信號(hào)直接接到內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端。在石英晶體的兩個(gè)管腳加交變電場(chǎng)時(shí)，它將會(huì)產(chǎn)生一定頻率的機(jī)械變形，而這種機(jī)械振動(dòng)又會(huì)產(chǎn)生交變電場(chǎng)，上述物理現(xiàn)象稱為壓電效應(yīng)。 單片機(jī)在開(kāi)機(jī)時(shí)都需要復(fù)位，以便中央處理器 CPU 以及其他功能部件都處于一個(gè)確定的初始狀態(tài)，并從這個(gè)狀態(tài)開(kāi)始工作。然而要注意的是 :每當(dāng)訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí) ,將跳過(guò)一個(gè) ALE 脈沖。 (4).輸入 /輸出引腳 — ,— ,— ,— ① P0 端口 (— )： P0是一個(gè) 8位漏極開(kāi)路型雙向 I/O 端口 .作為輸出端口用時(shí) ,每位能以吸收電流的方式驅(qū)動(dòng) 8 個(gè) TTL 輸入 ,對(duì)端口寫(xiě) 1 時(shí) ,又可作為高阻抗輸入端用。在訪問(wèn) 8位地址的外部數(shù)據(jù)寄存器 (如執(zhí)行 MOVRI指令 )時(shí) ,P2口引腳上的內(nèi)容 (就是專用寄存器 (SFR)區(qū) P2 寄存器的內(nèi)容