. . . .基于单片机的跑步机启/停控制模块的软件设计学院：专业班级：学号：学生姓名：指导教师：2016年04月摘要近年来，随着社会经济的发展和人们生活水平的提高，人们对自身的健康也日益关注，健身成为一种流行时尚，健身器材行业也逐步兴起为一个大的消费领域，电动跑步机作为一种重要的健身器材得到了越来越广泛的应用，具有广阔的市场前景。
研发具有多功能和高附加值的人性化科学化的电动跑步机具有重要的现实意义。
电动跑步机的电控系统是整个跑步机运转的核心，它需要具有简单接口界面、电机调速和心率功能。
本论文以电动跑步机控制系统为对象，以实用、廉价、高性价比和高安全性为目标，以改进型51系类单片机STC89C52为控制核心，完成了无刷直流电动机调速系统硬件设计、电动跑步机手握式红外心率计软硬件设计和电控系统部分软件开发等任务。
首先，文章叙述了跑步机的基本结构和工作原理，对其调速原理和调速方法进行了理论分析，建立了转速、电流反馈控制的直流调速系统的动态静态模型，并实际分析跑步机特殊负载的性质，确保跑步机的安全性和舒适性。
并依据此基本控制策略，对电动跑步机无刷直流电动机的调速系统进行了硬件实现并画出相应的电路原理图。
其次，文章介绍了电动跑步机附加的电子心率计的软硬件开发。
最后，开发部分系统软件。
关键词：电动跑步机；数码管；控制系统AbstractIn recent years, with the development of social economy and people living standard rise, people is increasingly concerned on their health, fitness has become a popular fashion, fitness equipment industry also gradually rise to a big consumption, electric treadmill as an important kind of fitness equipment has been more and more widely used, has a broad market prospect. R&d has multifunction and high value-added human scientific electric running machine has important practical significance.Electric treadmill of electronic control system is the core of the treadmill running, it needs to have simple interfaces, motor speed and heart rate function. By electric treadmill control system as an object in this paper, with practical, cheap, high cost performance and high security as the goal, with the modified 51 series of single chip microcomputer AT89S51 as the core, to complete the brushless dc motor speed control system hardware design and running of electric tractor driver grip type infrared heart-rate monitor software and hardware design and electric control system part of the software development tasks.First of all, the article describes the basic structure and working principle of BLDCM, the speed control principle and control method are analyzed in theory, established the speed and current feedback control of dynamic and static model of dc speed regulating system, and the actual analysis of the nature of the special load running machine, to ensure the safety and comfort of running machine. According to the basic control strategy of electric treadmill brushless dc motor speed control system for the hardware implementation and draw the corresponding circuit principle diagram. Secondly, this paper introduces the electric treadmill additional electronic heart-rate monitor hardware and software development. Finally, part of the system software development.Keywords：electric treadmill; digital control system; control system第1章绪论1.1 课题研究背景、目的及意义首先了解一下跑步机的发展历史，跑步机是家庭及健身房常备的器材，而且是当今家庭健身器材中最简单的一种，是家庭健身器的最佳选择。
世界上第一台跑步机诞生于1875年，发明人是美国东部农村的一位机械师[1]。
这台机器其实是一台便携式农机设备，以牲畜作为动力来源。
1866年，纽约州通过了美国第一部禁止虐待动物的法律，用鞭子打牲口被视为非法行为。
“美国反对虐待动物组织”指责那些爬楼式的动力装置伤害了动物的膝关节，给动物造成了心理压力。
于是有人发明了水平跑步机，其传送带和地面平行，动物走在上面就像平时散步一样自然[1]。
现代意义上的跑步机从80年代流行至今已发展到第四代产品第一代产品机械跑步机，是用圆形滚筒组合排列而成的跑台，在两个滚筒中间加装塑胶跑带及跑板，主要运动方式是依靠跑步者脚与跑步带的摩擦力带动来运行从而达到跑步及走步的效果。
第二代跑步机模拟电动跑步机，是在原有第一代的基础上增加电机传动装置和升降装置，以及一些电脑控制程序和传感器，通过传感器传输和接收马达的工作信号，用电脑控制程序达到调节跑步机速度、坡度、距离等功能，第三代跑步机数字跑步机，在原有第二代跑步机的基础上去除了传感器，以单片机的数据控制马达的工作状态，不会受到外界的干扰，从而使跑步机运动更稳定、更安全。
第四代跑步机是采用的数字变频技术，采用HK变频调速器和交流马达组成跑步机的动力系统，因为交流电机结构中没有碳刷，所以终生不需要维护，所以第四代变频跑步机具有更安全、更耐用、更安静、更节能、更稳定5大优点使跑步机运动在真正意义上超越了传统室外跑步运动。
对于第三代跑步机而言数字跑步机是由第二代模拟电动跑步机发展而来，和模拟电动跑步机的主要区别在于它是由数字信号控制的。
模拟数据(Analog Data)是由传感器采集得到的连续变化的值，例如温度、压力、心率，以及目前在、无线电和电视广播中的声音和图像；数字数据(Digital Data)则是模拟数据经量化后得到的离散的值，例如在计算机中用二进制代码表示的字符、图形、音频与视频数据。
模拟信号跑步机是通过传感器传输和接收马达的... . ... .工作信号，其随时间、温度、信号强弱等因素，可能导致马达工作不稳定。
而数字跑步机则是以单片机的数据控制马达的工作状态，其不会受到外部因素的干扰，从而使跑步机更稳定，更安全。
第二代跑步机马达的转速都是各种型号的传感器控制的，均为模拟信号。
而第三代跑步机是用单片机控制，系为数字信号[1]。
模拟信号和数字信号在跑步机中的明显区别：(1) 模拟信号跑步机的最低速度为0.8km／h以上，而数字信号跑步机的最低速度可制定在0.3km／h以下，且输出大扭力。
(2) 模拟信号跑步机的马达上都有个明显的传感器，数字信号跑步机则没有。
(3) 模拟信号跑步机控制电源上有大大小小的电位器，数字信号跑步机则没有。
(4) 数字信号跑步机在按停止键时，使用者在没有感觉的状态下停止运动，不会出现如急刹车时的眩晕感觉[2]。
所以基于单片机的第三代跑步机具有很大优点。
生命在于运动，健康源于运动。
跑步是目前非常流行的一种有氧健身运动，它在医学界和体育界享有高度评价，它是保持一个人身心健康最有效、最科学的健身方式。
跑步机是家庭及健身房常备的器材，而且是当今家庭健身器材中最简单的一种，是家庭健身器的最佳选择。
专家们相信未来跑步机市场将以高价位产品为主导。
低价位产品销售不错，近几年价格已有上升趋势。
注重生活时尚的消费者认为跑步机价格在万元以上是理所当然的事。
这些迹象表明，未来跑步机仍会持续增长。
此次设计的任务为电动跑步机的控制系统。
设计包括调速、控制、安全、心率测量等，设计中参考了国外文献，对电机转速有精确计算，而且设计中可以根据测出的心率来智能调节转速，利用人机学原理，使设计更为人性化。
由于跑步机的特殊性，安全问题更值关注，如何正确使用跑步机，和跑步机的保养同样重要[3]。
针对跑步机的控制系统来言，无刷直流电动机使用电子换向取代了传统直流电动机的机械换向。
无刷直流电动机不仅拥有直流电机好的调速围性能和高效率的优点，还具有交流电机维护方便、可靠操作的长处。
此外，BLDCM不需要励磁绕组，有容量小和功率密度大的特点。
电动跑步机采用BLDCM作为驱动电机时，有价格低廉、机械噪声小、持续工作时间长、便于维护、跑步带调... . ... .速围广和速度波动小的优点[4]。
1.2 课题国外研究现状及趋势跑步机属于健康器材类产品，由于跑步机驱动电机必须满足各种体重的人来使用。