基于单片机的按摩器系统的设计与实现

郑州大学西亚斯国际学院本科毕业论文（设计）题目_基于单片机的按摩器系统的设计与实现指导教师职称学生姓名学号专业自动化班级（1）班院（系）电子信息工程学院完成时间1基于单片机的按摩器系统的设计与实现摘要按摩器（massager）是根据物理学，仿生学学，生物电学、中医学以及多年临床实践而研制开发出的新一代保健器材。电子按摩器还分为：电磁按摩、震动按摩和红外按摩。本设计所选择的是电子按摩器中的震动按摩器，利用单片机PWM（脉宽调制技术）控制直流电机的转速，从而控制震动的快慢和幅度。本文介绍了基于AT89C52单片机的按摩器系统的硬件结构和软硬件设计方法。系统以AT89C52单片机为控制器，产生PWM(脉冲宽度调制)控制波形输出，利用直流电机芯片L298N驱动12V直流电机。实现了电机的正转，反转以及多级调速，在LED上现实按摩器档位和正反转情况。此按摩器具有显示直观、功能多样、电路简洁、成本低廉等诸多优点，具有广阔的市场前景。关键字：AT89C52，PWM(脉冲宽度调制)，L298N,12V直流电机。2MicrocontrollerbasedmassagesystemdesignandimplementationABSTRACTMassager(massager)isbasedonphysics,bionics,bio-electricity,medicineandclinicalpracticeformanyyearsanddevelopedanewgenerationofhealth-careequipment.Electronicmassagerisalsodividedinto:electromagneticmassage,vibrationmassageandinfraredmassage.Thedesignwaschosenbythevibrationintheelectronicmassagemassage,useofmicrocontrollerPWM(pulsewidthmodulation)controlDCmotorspeedtocontrolthespeedandmagnitudeofvibration.ThisarticledescribesthemassagebasedonAT89C52microcontrollersystemhardwareandsoftwareandhardwaredesignmethods.AT89C52microcontrollerasthecontrolsystem,resultinginPWM(pulsewidthmodulation)controlwaveformoutput,theuseofDCmotor12VDCMotorDriverICL298N.Toachievethemotorforward,reverseandmulti-levelspeed,theLEDontherealmassagestallsandreversingthesituation.Thismassagehasavisualdisplay,versatile,circuitsimplicity,lowcostandmanyotheradvantages,andhasbroadmarketprospects.Keywords:AT89C52,PWM(pulsewidthmodulation),L298N,12VDCmotor3目录中文摘要.......................................................................1英文摘要.......................................................................21概述..........................................................................51.1选题背景..................................................................51.2设计的应用...............................................................62系统总体方案及硬件设计................................................62.1系统设计要求.............................................................62.2总体设计方案.............................................................62.3主要元器件介绍..........................................................72.3.1主控芯片AT89C52简介....................................................72.3.2电机驱动芯片l298n功能简介............................................102.3.3显示模块简介...........................................................102.4系统硬件设计............................................................133系统软件设计.............................................................163.1系统结构设计............................................................163.2系统初始化及调速过程.................................................163.3响应过程.................................................................174PROTEUS软件仿真........................................................1744.1PROTEUSISIS简介.......................................................174.2PROTEUS运行流程.........................................................184.3PROTEUS功能仿真.........................................................18总结...........................................................................19致谢...........................................................................20参考文献......................................................................21附录...........................................................................2211概述1.1选题背景按摩器（massager）是根据物理学，仿生学学，生物电学、中医学以及多年临床实践而研制开发出的新一代保健器材。它不仅拥有八大仿真功能，让您确实体会到针灸、推拿、按摩、锤击、火罐、刮痧、瘦身、免疫调节八种功能的美妙感觉，还有治疗高血压的独特功效。可放松肌肉、舒缓神经、促进血液循环、加强细胞新陈代谢、增强皮肤弹性，可缓解疲劳、明显减轻各种慢性疼痛、急性疼痛和肌肉酸痛，放松身体减轻压力，减少皮肤皱纹。电子按摩器还分为：电磁按摩、震动按摩和红外按摩。本设计所选择的是电子按摩器中的震动按摩器，利用单片机PWM（脉宽调制技术）控制直流电机的转速，从而控制震动的快慢和幅度由于单片机具有体积小、集成度高、运算速度快、运行可靠、应用灵活、价格低廉以及面向控制等特点，因此在工业控制、数据采集、智能仪器仪表、智能化设备和各种家用电器等领域得到广泛的应用，而且发展非常迅猛。随着单片机应用技术水平不断提高，目前单片机的应用领域已经遍及几乎所有的领域。现在国内外工业上对电机的调速基本已经不再使用模拟调速，而采用数字调速系统，而数字调速系统大部分都是用单片机来进行控制，数字调速系统具有控制精确度高，非常稳定，受环境影响小，效率高等优点，所以在国内外的使用越来越广泛。与交流电动机相比，直流电机结构复杂、成本高、运行维护困难，但是直流电机具有良好的调速性能、较大的启动转矩和过载能力强等许多优点，因此在许多行业仍大量应用。近年来，直流电动机的机构和控制方式都发生了很大的变化。随着计算机进入控制领域以及新型的电力电子功率元器件的不断出现，采用全控型的开关功率元件进行脉宽调制（PulseWidthModulation，简称PWM）已成为直流电机新的调速方式。这种调速方法具有开关频率高、低速运行稳定、动态性能良好、效率高等优点，更重要的是这种控速方式很容易在单片机控制系统中实现，因此具有很好的发展前景1.2设计的应用2本设计中的按摩器作为一种震动按摩器，可以适用于脚底按摩，颈椎按摩，腰部和肌肉按摩，主要可以实现震动和调速，设计中按键正转反转按钮可以调节电机的转向，通过切换可以实现肌肉的定向推拉，通过加速和减速按钮可以调节按摩器的震动的强弱和幅度，同时通过pwm的调速方法实现了直流电机转速的稳定节。另外设计小巧，携带方便，是居家和旅游的良品2系统总体方案及硬件设计2.1系统设计要求：由于按摩器的功能要求，本设计应具有收调速系统和直观的调速和速度显示模块，由于只有一个电机的驱动需求，所以电路的设计要尽可能的简单从而达到节约成本的效果。2.2系统总体设计方案：设计方案主要包括四个模块：单片机控制模块、L298电机驱动模块、档位显示模块、运行方式设置模块。总体设计框图如图1所示。总体框图电路原理图运行方式设置模块单片机控制模块正反转及档位显示L298电机驱动模块32.3主要器件介绍：2.3.1主控芯片AT89C52简介89C52是INTEL公司MCS-51系列单片机中基本的产品，它采用INTEL公司可靠的CHMOS工艺技术制造的高性能8位单片机，属于标准的MCS-51的HCMOS产品。它结合了HMOS的高速和高密度技术及CHMOS的低功耗特征，它基于标准的MCS-51单片机体系结构和指令系统，属于80C51增强型单片机版本，集成了时钟输出和向上或向下计数器等更多的功能，适合于类似马达控制等应用场合。80C52内置8位中央处理单元、256字节内部数据存储器RAM、8k片内程序存储器（ROM）32个双向输入/输出(I/O)口、3个16位定时/计数器和5个两级中断结构，一个全双工串行通信口，片内时钟振荡电路。此外，89C52还可工作于低功耗模式，可通过两种软件选择空闲和掉电模式。在空闲模式下冻结CPU而RAM定时器、串行口和中断系统维持其功能。掉电模式下，保存RAM数据，时钟振荡停止，同时停止芯片内其它功能。89C52有PDIP(40pin)和PLCC(44pin)两种封装形式。（表1）为52单片机的各项参数：·标准MCS-51内核和指令系统·片内8kROM(可扩充64kB外部存储器)4·32个双向I/O口·256x8bit内部RAM(可