基于單片機(jī)的按摩機(jī)傳動(dòng)數(shù)字控制電路設(shè)計(jì)

1、基于單片機(jī)的按摩機(jī)傳動(dòng)數(shù)字控制電路設(shè)計(jì)系統(tǒng)解決方案基于單片機(jī)的按摩機(jī)傳動(dòng)數(shù)字控制電路設(shè)計(jì)六張新榮,張字林,周紅標(biāo),唐中一(淮陰工學(xué)院電子與電氣工程學(xué)院,江蘇淮安223003)摘要:對(duì)基于單片機(jī)的按摩機(jī)傳動(dòng)控制電路進(jìn)行設(shè)計(jì)以單片機(jī)為核心控制芯片.以直流電機(jī)PWM調(diào)速技術(shù)為根底設(shè)計(jì)電源電路,復(fù)位電路,電機(jī)和指示燈控制電路,按鍵及顯示電路等局部.if,4用軟件編程實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互及按摩功能.按鍵操作選擇按摩機(jī)工作狀態(tài),報(bào)警裝置示警或提示按摩完成.指示燈顯示當(dāng)前工作狀態(tài).LED數(shù)碼管顯示當(dāng)前電機(jī)轉(zhuǎn)速.經(jīng)過(guò)理論分析及實(shí)驗(yàn)研究,該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)根本的按摩功能,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,性價(jià)比高,體積小可較好地滿足人體腰部,足部

2、以及頸部的按摩需要關(guān)鍵詞:按摩機(jī):單片機(jī):數(shù)字控制DesignofDigitalControlCircuitofMassagingMachineDriveBasedonMCUZHANGXinrong,ZHANGYulin,ZHOUHongbiao,TANGZhong-yi(FacultyofElectronicandElectricalEngineering,Huysisandexperimentalstudyshowthatthesystemcanimplementbasicmassagingfunctionandhasadvantagesofsimplestructure,higherpe

3、rformance-costratio,smallsizeandcanbettermeetthehumanwaist,footandneckmassageneeds.Keywords:massagemachine;single-chipmicrocomputer;digitalcontrol0引言當(dāng)前人們對(duì)健康非常關(guān)注和重視.而按摩對(duì)人體健康有特殊促進(jìn)成效為滿足人們的需要和市場(chǎng)的需求.按摩機(jī)控制系統(tǒng)開(kāi)發(fā)技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生按摩機(jī)控制系統(tǒng)以單片機(jī)為控制核心.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.從而到達(dá)調(diào)速的目的.它廣泛用于消費(fèi)類(打印機(jī),照相機(jī)),工業(yè)控制(數(shù)控機(jī)床,工業(yè)機(jī)器人),醫(yī)療器械等機(jī)

4、電產(chǎn)品中.基于PWM(脈沖寬度調(diào)制)調(diào)制原理.以單片機(jī)為控制核心.利用LED驅(qū)動(dòng)與控制技術(shù)和交流檢測(cè)技術(shù)實(shí)現(xiàn)直流電機(jī)控制.完成按摩機(jī)控制系統(tǒng)所需要的功能按摩機(jī)利用單片機(jī)完成系統(tǒng)總體控制功能.并利用按鍵,蜂鳴器,發(fā)光二極管,氖燈和LED數(shù)碼管等作者簡(jiǎn)介:張新榮(1973.),講師.碩士,研究方向?yàn)樽詣?dòng)化裝置,智能儀器及工業(yè)過(guò)程監(jiān)控與故障診斷技術(shù)收稿日期:2021-0613基金工程:淮安市科技支撐方案工程(SN1045,HAG09052):淮陰工學(xué)院科研基金工程(HGB1010).外圍設(shè)備為用戶提供效勞.實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互和按摩功能:通過(guò)按鍵,用戶可以讓按摩機(jī)工作在最舒適的按摩方式和振動(dòng)速度上:利用蜂鳴

5、器來(lái)告警或提示按摩完成:利用氖燈顯示當(dāng)前的工作狀態(tài):利LED數(shù)碼管顯示電機(jī)當(dāng)前的轉(zhuǎn)速1按摩機(jī)控制系統(tǒng)框架設(shè)計(jì)按摩機(jī)控制系統(tǒng)組成包括單片機(jī)系統(tǒng),鍵盤輸入模塊,LED顯示模塊,蜂鳴器輸出模塊,交流信號(hào)檢測(cè)模塊,電源模塊,電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)和工作狀態(tài)指示等局部,如圖1所示圖1控制系統(tǒng)框圖除單片機(jī)系統(tǒng)外,按摩機(jī)的主要功能模塊劃分為自動(dòng)化應(yīng)用202110期1系統(tǒng)解決方案以下6局部:(1)鍵盤輸入及LED顯示:負(fù)責(zé)響應(yīng)按摩機(jī)6個(gè)按鍵輸入信號(hào).利用數(shù)碼管和發(fā)光二極管顯示當(dāng)前T作狀怠其中,數(shù)碼管顯示按孽振速,發(fā)光1.-檄管永按摩廳式,(2)蜂鳴器輸出:完成按摩機(jī)的告警和T作提示(例如,按鍵輸入,電機(jī)運(yùn)行超時(shí)和系統(tǒng)出錯(cuò)

6、).(3)I作狀態(tài)燈指示:氖燈只存按孽機(jī)J作時(shí)發(fā)光.否那么熄滅,該模塊利用220V市電為氖供電.并配合相應(yīng)的控制電路(4)交流信號(hào)檢測(cè):檢測(cè)交流過(guò)零點(diǎn).用來(lái)控制電動(dòng)機(jī)和氖燈.(5)電源模塊:實(shí)現(xiàn)單片機(jī)系統(tǒng)從交流中整流穩(wěn)定的5V供電電壓(6)電動(dòng)機(jī)系統(tǒng):電機(jī)采用220V市電供電.2系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)2.1直流電動(dòng)機(jī)控制技術(shù)系統(tǒng)通過(guò)控制導(dǎo)通角實(shí)現(xiàn)對(duì)直流電機(jī)速度的控制.如罔2所示,圖2直流電機(jī)速度控制電路圖設(shè)片機(jī)128p0s中斷一次.那么延時(shí)10×128LLs為最快,延時(shí)64x128LLs為最慢檔一最快和最慢檔之間十日薺54xl28txs.即相鄰兩檔之間相差3×128ixs巾斷模塊杏喪

7、后發(fā)生延時(shí).并產(chǎn)生觸發(fā)脈沖.控制速度.并且×義向可控硅存門極驅(qū)動(dòng).當(dāng)負(fù)可控硅兩端到達(dá)設(shè)定值后.即使觸發(fā)脈沖淌失.同佯呵以導(dǎo)通.2.2片機(jī)摔制電路沒(méi)計(jì)采用I/O復(fù)川技術(shù),交流檢測(cè)輸入,氖燈,電機(jī)和蜂鳴器的控制使了4個(gè)管腳.各自獨(dú).可只I于復(fù)用的管腳為8個(gè),數(shù)碼管的示可以通過(guò)串行驅(qū)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn).人I此只需要2個(gè)I/O口便可完成4個(gè)I/O13的功能:6個(gè)按鍵和4個(gè)LED(按摩JL,2作模式指示燈)呵采fjI/O口復(fù)用方式利用剩余的6個(gè)管腳這樣片機(jī)即可完成預(yù)先沒(méi)定的控制功能對(duì)片機(jī)I/O管腳進(jìn)行分配.其外部電路連接如圖3所示,2WWW.chinacaaa.COrn自動(dòng)化應(yīng)用圖3單片機(jī)電路連接圖2.

8、3交流檢測(cè)電路檢測(cè)交流過(guò)零方法如圖4所示將交流電引入單片機(jī)過(guò)程中.單片機(jī)I/O1:3連接一個(gè)2M的電阻.接同220V的市電電源線相連南rl片機(jī)I/O口內(nèi)部已存在有二極管鉗位電路.岡此不會(huì)發(fā)生危險(xiǎn)P52I5II53I5()T(:()l,fIRESET()SCI)VSSV【)l1P60rJ67I61l66162P65P63I,64圖4過(guò)零檢測(cè)接線圖3系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)3.1電機(jī)控制軟件設(shè)計(jì)電動(dòng)機(jī)控制流程如圖5所示,單片機(jī)控制電時(shí).系統(tǒng)首先進(jìn)入中斷保護(hù).然后系統(tǒng)將榆臺(tái)脈沖寬度汁時(shí)時(shí)間是否到達(dá).接著判斷電機(jī)是l在運(yùn)f.以及脈沖延時(shí)時(shí)間是否到達(dá).最后完成【l斷.返川系統(tǒng)主程序,圖5電動(dòng)機(jī)控制流程圖3.2I,E

9、D驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)采用串行驅(qū)動(dòng)方式.利用芯片741S164將串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為并仃數(shù)據(jù).使得4個(gè)LED數(shù)碼管n同時(shí)使呈莖一篙一用.單片機(jī)在發(fā)送LED顯示數(shù)據(jù)時(shí),利用了時(shí)鐘輸出和數(shù)據(jù)輸出兩個(gè)端口.當(dāng)數(shù)據(jù)發(fā)送完畢后,時(shí)鐘輸出為1;否那么時(shí)鐘輸出無(wú)效.LED驅(qū)動(dòng)流程如圖6所示.開(kāi)始選定時(shí)鐘輸m和數(shù)據(jù)輸端時(shí)鐘輸m低電平數(shù)據(jù)輸m準(zhǔn)備完畢/1N輸數(shù)據(jù)有效時(shí)鐘輸lIJ高電平尋址下一數(shù)據(jù)廠<輸數(shù)據(jù)無(wú)效結(jié)圖6LED驅(qū)動(dòng)流程圖4測(cè)試結(jié)果分析系統(tǒng)設(shè)計(jì)完成后.做實(shí)際運(yùn)行穩(wěn)態(tài)測(cè)試.選取電機(jī)調(diào)速控制8組數(shù)據(jù),如表1所示.表1電機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)試統(tǒng)計(jì)表由表1可知.電機(jī)給定轉(zhuǎn)速值與實(shí)測(cè)轉(zhuǎn)速值最大誤差為5,最大相對(duì)誤差在1%以內(nèi)

10、.滿足精度要求實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果證明.該系統(tǒng)具有良好的穩(wěn)態(tài)性能對(duì)本設(shè)計(jì)系統(tǒng)做動(dòng)態(tài)響應(yīng)測(cè)試速度給定為1200dmin電機(jī)空載啟動(dòng)的電機(jī)轉(zhuǎn)速單位階躍響應(yīng)曲線如圖7所示圖7動(dòng)態(tài)階躍響應(yīng)曲線由圖中可以看出,采用該控制系統(tǒng),電機(jī)轉(zhuǎn)速與實(shí)際測(cè)量的電機(jī)轉(zhuǎn)速根本接近,曲線收斂比擬快.系系統(tǒng)解決方案;巍llll_ll黧_j統(tǒng)轉(zhuǎn)速控制動(dòng)態(tài)響應(yīng)比擬理想.速度響應(yīng)時(shí)間較短.電機(jī)轉(zhuǎn)速控制過(guò)程中.響應(yīng)初始階段的超調(diào)約23%,0.1s到達(dá)峰值.響應(yīng)速度較快.在0.16s后到達(dá)穩(wěn)態(tài);輸出較為平滑.跟隨性能好5結(jié)語(yǔ)以單片機(jī)為核心.基于直流電機(jī)PWM調(diào)制技術(shù).進(jìn)行按摩機(jī)傳動(dòng)控制電路的設(shè)計(jì).該系統(tǒng)在實(shí)現(xiàn)按摩機(jī)根本功能的前提下具有良好的可

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