跑步机控制模拟系统原理图及电路设计

简介：
本项目介绍了一种用于模拟跑步机控制系统的工作原理和电路设计方案，包含详细的电气元件布局与连接方式，旨在提供给电子工程爱好者和研究者参考。 随着社会的发展与进步，人们的生活水平不断提高，越来越多的人喜欢在业余时间锻炼身体。跑步对于保持身材有一定作用，并且能够快速消耗卡路里，因此跑步机成为了健身爱好者的首选设备之一，使人们的休闲生活更加充实。 作为跑步机的核心技术——控制系统也得到了广泛应用和改进。如今实现智能跑步机已经成为可能，而且人们对智能化的跑步机需求越来越多。为了满足这些需求，设计师们不断改良并创新跑步机制作工艺和技术手段。 我们此次设计了一款基于AT89C51单片机控制系统的模拟跑步机，可以实时显示用户的运动时间、消耗热量值、行程距离以及速度，并且能够调节坡度和电机转动等各项参数。具体来说： 1. 我们编写了用于步进电机的四相双极性驱动程序来实现正转与反转。 2. 程序中加入了按键控制功能，通过不同的按钮设定运动的速度、体重及斜坡角度，并且可以操作电机运转状态。 3. 使用定时器和中断技术精确计算时间流逝情况。 4. 采用微分方法累计行程距离并根据特定公式推算消耗的热量值。 5. 利用LCD显示屏实时显示速度、路程长度、用户设定的体重参数以及运动过程中所耗费的能量等信息。 当设备开启后，首先需要设置初始数值。接着利用定时器记录时间变化，并允许使用者通过按键调整所需的速度和坡度大小；根据扫描结果获取相应的输入值，在主函数中进行距离计算与热量消耗公式运算处理。 按下特定的按钮可以执行对应的功能操作，随着时间推移，显示屏上的行程长度及能量损耗等数据也会随之更新。计时器采用方式1，并通过定时中断每秒刷新一次时间显示。 速度调节主要依靠编程实现变化效果，在本设计中使用了按压式控制：每次点击加速键或减速按钮后，跑步机的速度和斜坡角度就会相应地增加或者减少。 热量消耗的计算公式为体重*行程距离*K（K取值1.036）；而每间隔100毫秒进行一次距离测量，并将这些数据累加以获得总路程长度。 我们所采用的是四相双极性步进电机，通过控制其通电顺序来实现正转或反转。具体驱动原理如下：中间部分为永磁体构成的转子，而定子绕组则位于周围位置。 当某一个定子绕组被激活时会产生磁场方向；如果这个电磁场与转子自身的磁性作用力不在同一直线上，则两者之间将产生扭动力矩促使电机旋转。通过改变不同的通电顺序和时间间隔控制步进电机的速度。 正向驱动：BC AC AD BD 反向驱动：BD AD AC BC