按摩器控制板開發(fā)設(shè)計(jì)

我們基于單片機(jī)設(shè)計(jì)了一款智能按摩器，在控制板上安裝運(yùn)行方向選擇按鈕，可以通過(guò)調(diào)節(jié)電機(jī)的正／反轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)方向來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)肌肉的定向推拉。根據(jù)中醫(yī)學(xué)理論，對(duì)人體的足底、頸椎、頭部、腰部和腹部等部位的肌肉進(jìn)行按摩，可以刺激穴位，促進(jìn)局部血液循環(huán)，加速細(xì)胞新陳代謝，放松肌肉，消除疲勞和防治疾病，并起到一定的保健、健身和減肥作用。

一、按摩器總體設(shè)計(jì)方案

傳統(tǒng)的電磁式按摩器主要由振動(dòng)彈簧片、按摩頭、鐵芯和線圈等構(gòu)成．根據(jù)電磁感應(yīng)原理，當(dāng)鐵芯上的線圈接交流電時(shí)將產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)．在磁場(chǎng)力和彈簧反作用力的作用下，按摩頭反復(fù)振動(dòng)，從而產(chǎn)生按摩效果．通過(guò)改變頻率、電流強(qiáng)度或鐵芯間隙的大小可以改變振動(dòng)強(qiáng)度．傳統(tǒng)的按摩機(jī)體積大、功率大、噪音大，不適合于家用，一般在超市或康復(fù)醫(yī)院使用．隨著電子技術(shù)的發(fā)展，智能產(chǎn)品越來(lái)越普及．由于單片機(jī)具有集成度高、運(yùn)算速度快、體積小、應(yīng)用靈活、運(yùn)行可靠和價(jià)格低廉等特點(diǎn)，因此在智能設(shè)備上用單片機(jī)的數(shù)字式調(diào)速取代模擬式調(diào)速是一種發(fā)展趨勢(shì)．步進(jìn)電機(jī)的電機(jī)功率太小，轉(zhuǎn)速相對(duì)較低，故選取直流電機(jī)作為震動(dòng)源．直流電機(jī)的調(diào)速比交流電機(jī)的調(diào)速簡(jiǎn)單，更容易實(shí)現(xiàn)。

系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)如圖１所示．電源模塊提供單片機(jī)及直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊的工作電壓．單片機(jī)根據(jù)按鍵模塊運(yùn)行方向與強(qiáng)度產(chǎn)生ＰＷＭ脈寬調(diào)制波形，以控制直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊；通過(guò)改變直流電機(jī)電樞上電壓的占空比來(lái)改變平均電壓的大小，從而控制電機(jī)的平滑轉(zhuǎn)速；利用電機(jī)正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、加速和減速的變化來(lái)產(chǎn)生按摩作用；設(shè)有ＬＥＤ顯示器實(shí)時(shí)顯示電機(jī)的工況信息。

二、控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

2.1按摩器芯片選擇

（１）主控芯片ＡＴ８９Ｃ５２．ＡＴ８９Ｃ５２是ＩＮＴＥＬ公司生產(chǎn)的ＣＭＯＳ８位單片機(jī)，能兼容ＭＣＳ５１指令系統(tǒng)．它具備ＣＨＭＯＳ的低功耗和ＨＭＯＳ的高速、高密度技術(shù)特征，具有電壓低和性能高的優(yōu)點(diǎn)，屬于８０Ｃ５１增強(qiáng)型單片機(jī)．片內(nèi)含８ｋＢ可反復(fù)擦寫（大于１０００次）的ＦｌａｓｈＲＯＭ存儲(chǔ)器和２５６×８ｂｉｔｓ的內(nèi)部ＲＡＭ，３２個(gè)雙向Ｉ／Ｏ口，時(shí)鐘頻率為０～２４ＭＨｚ．芯片采用ＡＴＭＥＬ公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，集成了時(shí)鐘輸出和向上／向下計(jì)數(shù)器功能，采用低功耗空閑和掉電模式，具有軟件設(shè)置睡眠和喚醒功能．ＡＴ８９Ｃ５２單片機(jī)在電子行業(yè)中被廣泛應(yīng)用。

（２）電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片．Ｌ２９８Ｎ是ＳＧＳ公司生產(chǎn)的產(chǎn)品，采用單列直插式，共有１５個(gè)管腳．其包含４通道邏輯驅(qū)動(dòng)電路，可以驅(qū)動(dòng)１個(gè)兩相步進(jìn)電機(jī)、１個(gè)四相電機(jī)或２個(gè)二相直流電機(jī)．Ｌ２９８Ｎ是一種雙Ｈ橋電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片，每個(gè)Ｈ橋可以提供２Ａ的電流，功率部分的供電電壓范圍是２．５～４８Ｖ．它直接通過(guò)電源來(lái)調(diào)節(jié)輸出電壓，也可以直接用單片機(jī)的Ｉ／Ｏ口提供信號(hào)，電路簡(jiǎn)單，使用方便。Ｌ２９８Ｎ有２組輸入和輸出引腳，可驅(qū)動(dòng)２個(gè)電機(jī)．輸入引腳ＩＮ１和ＩＮ２與單片機(jī)Ｐ２．１和Ｐ２．０引腳相連，ＥＡ與Ｐ３．０相連，邏輯控制引腳ＶＳ接＋５Ｖ電源，電機(jī)驅(qū)動(dòng)電源ＶＳ引腳接＋１２Ｖ電源，輸出引腳ＯＵＴ１和ＯＵＴ２接直流電機(jī)．Ｌ２９８Ｎ的邏輯功能見(jiàn)表１。

（３）顯示模塊．本設(shè)計(jì)的速度顯示電路是用２位數(shù)的７段ＬＥＤ數(shù)碼管實(shí)現(xiàn)的，數(shù)碼管共陰極連接，每個(gè)７段數(shù)碼管的ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆ，ｇ，ｄｐ都由１個(gè)單片機(jī)的Ｉ／Ｏ端口進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。

2.2按摩器硬件設(shè)計(jì)

（１）復(fù)位電路．本系統(tǒng)的硬件由復(fù)位電路、時(shí)鐘電路、鍵盤電路和顯示電路４部分組成．復(fù)位電路如圖２所示．為了提高系統(tǒng)的可靠性，復(fù)位電路采用上電加按鈕來(lái)實(shí)現(xiàn)復(fù)位功能，復(fù)位信號(hào)從ＳＴ引腳輸入，高電平有效。

（２）時(shí)鐘電路．時(shí)鐘是時(shí)序的基礎(chǔ)，時(shí)鐘電路由晶體振蕩器、晶震控制芯片和電容組成，電路的核心是振蕩器．本系統(tǒng)采用內(nèi)部方式，在ＸＴＡＬ１和ＸＴＡＬ２端外接石英晶體作為定時(shí)元件，內(nèi)部的反相放大器自激振蕩以產(chǎn)生時(shí)鐘．時(shí)鐘電路如圖３所示，其中時(shí)鐘發(fā)生器對(duì)振蕩脈沖二分頻，電容為３０ｐＦ。

（３）鍵盤輸入模塊．鍵盤輸入模塊占用系統(tǒng)的Ｐ２端口和外部中斷ｉｎｔ０來(lái)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的輸入，鍵盤輸入電路如圖４所示。

（４）顯示電路．采用２位８段共陰極ＬＥＤ，令Ｐ０端口作為ＬＥＤ顯示碼輸出端，Ｐ３．０和Ｐ３．１端口接線選端，Ｐ３．２端口為“響應(yīng)按鈕”端。

三、按摩器控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)與仿真

ＰＬＣ軟件設(shè)計(jì)流程如圖６所示．系統(tǒng)初始化時(shí)ＬＥＤ顯示００，系統(tǒng)處于等待呼叫狀態(tài)．當(dāng)加速或者減速按鈕按下時(shí)，系統(tǒng)查看速度狀態(tài)再進(jìn)行速度調(diào)節(jié)．依據(jù)系統(tǒng)需要設(shè)計(jì)了系統(tǒng)初始化程序、主程序、按鍵程序、電機(jī)驅(qū)動(dòng)程序、ＬＥＤ顯示程序和報(bào)警程序等。

ＰｒｏｔｅｕｓＩＳＩＳ是常用的ＥＤＡ軟件，它運(yùn)行于Ｗｉｎｄｏｗｓ操作系統(tǒng)，用于單片機(jī)等數(shù)字電路仿真。

總結(jié)

基于單片機(jī)的智能按摩器調(diào)速時(shí)間短，穩(wěn)定性能好，具有較好的控制效果且體積小，攜帶方便，操作簡(jiǎn)單，是居家和旅游的良品，具有較高的實(shí)用價(jià)值。

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