基于單片機的按摩機傳動數(shù)字控制電路設計

1、基于單片機的按摩機傳動數(shù)字控制電路設計系統(tǒng)解決方案基于單片機的按摩機傳動數(shù)字控制電路設計六張新榮,張字林,周紅標,唐中一(淮陰工學院電子與電氣工程學院,江蘇淮安223003)摘要:對基于單片機的按摩機傳動控制電路進行設計以單片機為核心控制芯片.以直流電機PWM調(diào)速技術為根底設計電源電路,復位電路,電機和指示燈控制電路,按鍵及顯示電路等局部.if,4用軟件編程實現(xiàn)人機交互及按摩功能.按鍵操作選擇按摩機工作狀態(tài),報警裝置示警或提示按摩完成.指示燈顯示當前工作狀態(tài).LED數(shù)碼管顯示當前電機轉(zhuǎn)速.經(jīng)過理論分析及實驗研究,該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)根本的按摩功能,結(jié)構簡單,性價比高,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鍵詞:按摩機:單片機:數(shù)字控制DesignofDigitalControlCircuitofMassagingMachineDriveBasedonMCUZHANGXinrong,ZHANGYulin,ZHOUHongbiao,TANGZhong-yi(FacultyofElectronicandElectricalEngineering,Huysisandexperimentalstudyshowthatthesystemcanimplementbasicmassagingfunctionandhasadvantagesofsimplestructure,higherpe

3、rformance-costratio,smallsizeandcanbettermeetthehumanwaist,footandneckmassageneeds.Keywords:massagemachine;single-chipmicrocomputer;digitalcontrol0引言當前人們對健康非常關注和重視.而按摩對人體健康有特殊促進成效為滿足人們的需要和市場的需求.按摩機控制系統(tǒng)開發(fā)技術應運而生按摩機控制系統(tǒng)以單片機為控制核心.通過控制脈沖頻率來控制電機轉(zhuǎn)動的速度和加速度.從而到達調(diào)速的目的.它廣泛用于消費類(打印機,照相機),工業(yè)控制(數(shù)控機床,工業(yè)機器人),醫(yī)療器械等機

4、電產(chǎn)品中.基于PWM(脈沖寬度調(diào)制)調(diào)制原理.以單片機為控制核心.利用LED驅(qū)動與控制技術和交流檢測技術實現(xiàn)直流電機控制.完成按摩機控制系統(tǒng)所需要的功能按摩機利用單片機完成系統(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)碼管等作者簡介:張新榮(1973.),講師.碩士,研究方向為自動化裝置,智能儀器及工業(yè)過程監(jiān)控與故障診斷技術收稿日期:2021-0613基金工程:淮安市科技支撐方案工程(SN1045,HAG09052):淮陰工學院科研基金工程(HGB1010).外圍設備為用戶提供效勞.實現(xiàn)人機交互和按摩功能:通過按鍵,用戶可以讓按摩機工作在最舒適的按摩方式和振動速度上:利用蜂鳴

5、器來告警或提示按摩完成:利用氖燈顯示當前的工作狀態(tài):利LED數(shù)碼管顯示電機當前的轉(zhuǎn)速1按摩機控制系統(tǒng)框架設計按摩機控制系統(tǒng)組成包括單片機系統(tǒng),鍵盤輸入模塊,LED顯示模塊,蜂鳴器輸出模塊,交流信號檢測模塊,電源模塊,電動機系統(tǒng)和工作狀態(tài)指示等局部,如圖1所示圖1控制系統(tǒng)框圖除單片機系統(tǒng)外,按摩機的主要功能模塊劃分為自動化應用202110期1系統(tǒng)解決方案以下6局部:(1)鍵盤輸入及LED顯示:負責響應按摩機6個按鍵輸入信號.利用數(shù)碼管和發(fā)光二極管顯示當前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:完成按摩機的告警和T作提示(例如,按鍵輸入,電機運行超時和系統(tǒng)出錯

6、).(3)I作狀態(tài)燈指示:氖燈只存按孽機J作時發(fā)光.否那么熄滅,該模塊利用220V市電為氖供電.并配合相應的控制電路(4)交流信號檢測:檢測交流過零點.用來控制電動機和氖燈.(5)電源模塊:實現(xiàn)單片機系統(tǒng)從交流中整流穩(wěn)定的5V供電電壓(6)電動機系統(tǒng):電機采用220V市電供電.2系統(tǒng)硬件設計2.1直流電動機控制技術系統(tǒng)通過控制導通角實現(xiàn)對直流電機速度的控制.如罔2所示,圖2直流電機速度控制電路圖設片機128p0s中斷一次.那么延時10×128LLs為最快,延時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.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.當負可控硅兩端到達設定值后.即使觸發(fā)脈沖淌失.同佯呵以導通.2.2片機摔制電路沒計采用I/O復川技術,交流檢測輸入,氖燈,電機和蜂鳴器的控制使了4個管腳.各自獨.可只I于復用的管腳為8個,數(shù)碼管的示可以通過串行驅(qū)動來實現(xiàn).人I此只需要2個I/O口便可完成4個I/O13的功能:6個按鍵和4個LED(按摩JL,2作模式指示燈)呵采fjI/O口復用方式利用剩余的6個管腳這樣片機即可完成預先沒定的控制功能對片機I/O管腳進行分配.其外部電路連接如圖3所示,2WWW.chinacaaa.COrn自動化應用圖3單片機電路連接圖2.

8、3交流檢測電路檢測交流過零方法如圖4所示將交流電引入單片機過程中.單片機I/O1:3連接一個2M的電阻.接同220V的市電電源線相連南rl片機I/O口內(nèi)部已存在有二極管鉗位電路.岡此不會發(fā)生危險P52I5II53I5()T(:()l,fIRESET()SCI)VSSV【)l1P60rJ67I61l66162P65P63I,64圖4過零檢測接線圖3系統(tǒng)軟件設計3.1電機控制軟件設計電動機控制流程如圖5所示,單片機控制電時.系統(tǒng)首先進入中斷保護.然后系統(tǒng)將榆臺脈沖寬度汁時時間是否到達.接著判斷電機是l在運f.以及脈沖延時時間是否到達.最后完成【l斷.返川系統(tǒng)主程序,圖5電動機控制流程圖3.2I,E

9、D驅(qū)動程序設計采用串行驅(qū)動方式.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LED數(shù)碼管n同時使呈莖一篙一用.單片機在發(fā)送LED顯示數(shù)據(jù)時,利用了時鐘輸出和數(shù)據(jù)輸出兩個端口.當數(shù)據(jù)發(fā)送完畢后,時鐘輸出為1;否那么時鐘輸出無效.LED驅(qū)動流程如圖6所示.開始選定時鐘輸m和數(shù)據(jù)輸端時鐘輸m低電平數(shù)據(jù)輸m準備完畢/1N輸數(shù)據(jù)有效時鐘輸lIJ高電平尋址下一數(shù)據(jù)廠<輸數(shù)據(jù)無效結(jié)圖6LED驅(qū)動流程圖4測試結(jié)果分析系統(tǒng)設計完成后.做實際運行穩(wěn)態(tài)測試.選取電機調(diào)速控制8組數(shù)據(jù),如表1所示.表1電機轉(zhuǎn)速測試統(tǒng)計表由表1可知.電機給定轉(zhuǎn)速值與實測轉(zhuǎn)速值最大誤差為5,最大相對誤差在1%以內(nèi)

10、.滿足精度要求實驗測試結(jié)果證明.該系統(tǒng)具有良好的穩(wěn)態(tài)性能對本設計系統(tǒng)做動態(tài)響應測試速度給定為1200dmin電機空載啟動的電機轉(zhuǎn)速單位階躍響應曲線如圖7所示圖7動態(tài)階躍響應曲線由圖中可以看出,采用該控制系統(tǒng),電機轉(zhuǎn)速與實際測量的電機轉(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)速控制動態(tài)響應比擬理想.速度響應時間較短.電機轉(zhuǎn)速控制過程中.響應初始階段的超調(diào)約23%,0.1s到達峰值.響應速度較快.在0.16s后到達穩(wěn)態(tài);輸出較為平滑.跟隨性能好5結(jié)語以單片機為核心.基于直流電機PWM調(diào)制技術.進行按摩機傳動控制電路的設計.該系統(tǒng)在實現(xiàn)按摩機根本功能的前提下具有良好的可

11、操作性和平安性參考文獻1】MHinkkanen.AnalysisanddesignoffullorderfluxobserversforsensorlessinductionmotorsJ.IEEETrans.Ind.Applicat.(S02780046),2004,51(5):103310402MHinkkanen,JLuomi.Stabilizationofregeneratingmodeoperationinsensodessinductionmotordrivesbyfullor_derfluxobserverdesignJ.IEEETrans.Ind.Applicat.(S0278

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