毕业设计(论文)-跑步机装置及控制系统的设计

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时间:2019-03-30

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1、目录摘要1第一章绪论31.1课题的背景和意义31.2国内外数字化智能跑步机的研究现状41.3最新成果及课题发展趋势分析61.4课题研究的目的及意义6第二章跑步机的总体方案设计82.1系统结构82.2电动跑步机控制系统的组成92.3跑步机调速电机的选择92.4电动跑步机负载特性分析102.5下位控制系统112.6无刷直流电动机的电流、位置、速度检测122.7无刷直流电动机的起动142.8心率控制方案152.9卡路里消耗计算模型17第三章系统硬件体系结构183.1人机交互系统183.1.1上位机控制183.1.2液晶显示183.1.3矩阵键盘设

2、计和控制193.1.4语音控制203.2下位机控制系统203.2.1无刷直流电动机的控制213.2.2电源电路的设计223.3驱动电流的设计243.3.1驱动电路的设计要求243.3.2IR2130介绍253.3.3PWM驱动电路的设计273.4与上位机接口电路的设计283.5电流检测电路的设计283.6位置信号检测电路的设计293.7系统保护电路的设计303.7.1过流保护电路的设计303.7.2过压欠压保护电路的设计313.8心率检测模块323.9直流升降电机控制模块323.10超声波距离检侧模块333.11系统抗干扰设计363.11.

3、1硬件电路杭干扰设计373.11.2软件的抗干扰设计37第四章跑步机控制器软件体系设计384.1下位机系统控制程序设计384.1.1矩阵键盘模块程序设计384.2程序锻炼模式实现434.3心率控制模式算法设计444.4安全控制算法设计48第五章总结51参考资料………………………………………………………………….……52英文翻译……………………………………………………………………….53跑步机控制系统的设计摘要:近年来,随着人们生活水平的提高和健身意识的增强,电动跑步机作为一种重要的健身器材得到了较为广泛的应用。传统的跑步机驱动系统为永磁直流

4、有刷电机调速,但由于其固有的缺点,即有机械换向器和电刷从而导致电机容量有限、噪声大且可靠性不高,促使人们寻找一种低噪声、高可靠性和高效率的驱动电机。随着电力电子技术和微控制技术的迅速发展而成熟起来的永磁无刷直流电动机具有体积小、重量轻、效率高、噪声低、容量大且可靠性高等优点,因此使用无刷直流电机取代传统的直流电机作为跑步机驱动电机具有较大的研究价值。本文以内置霍尔位置传感器的无刷直流电动机(BLDCM)为控制对象,提出了基于DSP芯片TMS320LF2407A的永磁无刷直流电动机调速系统设计方案。采用DSP系列芯片进行调速系统的设计,能够简

5、化系统结构、降低系统成本、增强系统性能、满足更多应用场合的需要。关键词:跑步机无刷直流电动机调速系统DSP位置传感器73ThedesignoftreadmillcontrolsystemAbstract:Inrecentyears,withtheimprovementofthepeople'slivingstandardandenhancementoftheconsciousnessofhealth-training,treadmill,oneofthemostimportanthealth-trainingequipments,isbec

6、omingmoreandmorePermanent-magnetDCservomotorsarewidelyusedintraditionaltreadmillpopulardrivingsystems.However,itsinnerdeficiency-limitedcapability,bignoiseandlowreliabilitybecauseofitsmechanicalcommentatorandthebrush,leadsustosearchforakindofnewdrivemotorwithlownoise,highe

7、fficiencyandreliabilityinsteadofDCmotor.Permanent-magnetbrushlessDCmotor(BLDCM),whichismoreandmoresophisticatedwiththedevelopmentofthepower-electronicsandmicro-controltechnique,takesontheadvantageofsmallvolume,lightweight,highefficiency,lownoise,bigcapacityandhighreliabili

8、ty.Asaresult,itissignificanttoresearchontheapplicationofbrushlessDCmotortothetreadmilldri

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