按摩器控制板開發(fā)設計

我們基于單片機設計了一款智能按摩器，在控制板上安裝運行方向選擇按鈕，可以通過調節(jié)電機的正／反轉運動方向來實現(xiàn)對肌肉的定向推拉。根據(jù)中醫(yī)學理論，對人體的足底、頸椎、頭部、腰部和腹部等部位的肌肉進行按摩，可以刺激穴位，促進局部血液循環(huán)，加速細胞新陳代謝，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、按摩器總體設計方案

傳統(tǒng)的電磁式按摩器主要由振動彈簧片、按摩頭、鐵芯和線圈等構成．根據(jù)電磁感應原理，當鐵芯上的線圈接交流電時將產(chǎn)生變化的磁場．在磁場力和彈簧反作用力的作用下，按摩頭反復振動，從而產(chǎn)生按摩效果．通過改變頻率、電流強度或鐵芯間隙的大小可以改變振動強度．傳統(tǒng)的按摩機體積大、功率大、噪音大，不適合于家用，一般在超市或康復醫(yī)院使用．隨著電子技術的發(fā)展，智能產(chǎn)品越來越普及．由于單片機具有集成度高、運算速度快、體積小、應用靈活、運行可靠和價格低廉等特點，因此在智能設備上用單片機的數(shù)字式調速取代模擬式調速是一種發(fā)展趨勢．步進電機的電機功率太小，轉速相對較低，故選取直流電機作為震動源．直流電機的調速比交流電機的調速簡單，更容易實現(xiàn)。

系統(tǒng)的總體設計結構如圖１所示．電源模塊提供單片機及直流電機驅動模塊的工作電壓．單片機根據(jù)按鍵模塊運行方向與強度產(chǎn)生ＰＷＭ脈寬調制波形，以控制直流電機驅動模塊；通過改變直流電機電樞上電壓的占空比來改變平均電壓的大小，從而控制電機的平滑轉速；利用電機正轉、反轉、加速和減速的變化來產(chǎn)生按摩作用；設有ＬＥＤ顯示器實時顯示電機的工況信息。

二、控制系統(tǒng)硬件設計

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，能兼容ＭＣＳ５１指令系統(tǒng)．它具備ＣＨＭＯＳ的低功耗和ＨＭＯＳ的高速、高密度技術特征，具有電壓低和性能高的優(yōu)點，屬于８０Ｃ５１增強型單片機．片內含８ｋＢ可反復擦寫（大于１０００次）的ＦｌａｓｈＲＯＭ存儲器和２５６×８ｂｉｔｓ的內部ＲＡＭ，３２個雙向Ｉ／Ｏ口，時鐘頻率為０～２４ＭＨｚ．芯片采用ＡＴＭＥＬ公司的高密度、非易失性存儲技術生產(chǎn)，集成了時鐘輸出和向上／向下計數(shù)器功能，采用低功耗空閑和掉電模式，具有軟件設置睡眠和喚醒功能．ＡＴ８９Ｃ５２單片機在電子行業(yè)中被廣泛應用。

（２）電機驅動芯片．Ｌ２９８Ｎ是ＳＧＳ公司生產(chǎn)的產(chǎn)品，采用單列直插式，共有１５個管腳．其包含４通道邏輯驅動電路，可以驅動１個兩相步進電機、１個四相電機或２個二相直流電機．Ｌ２９８Ｎ是一種雙Ｈ橋電機驅動芯片，每個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．它直接通過電源來調節(jié)輸出電壓，也可以直接用單片機的Ｉ／Ｏ口提供信號，電路簡單，使用方便。Ｌ２９８Ｎ有２組輸入和輸出引腳，可驅動２個電機．輸入引腳ＩＮ１和ＩＮ２與單片機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，電機驅動電源ＶＳ引腳接＋１２Ｖ電源，輸出引腳ＯＵＴ１和ＯＵＴ２接直流電機．Ｌ２９８Ｎ的邏輯功能見表１。

（３）顯示模塊．本設計的速度顯示電路是用２位數(shù)的７段ＬＥＤ數(shù)碼管實現(xiàn)的，數(shù)碼管共陰極連接，每個７段數(shù)碼管的ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆ，ｇ，ｄｐ都由１個單片機的Ｉ／Ｏ端口進行驅動。

2.2按摩器硬件設計

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

（２）時鐘電路．時鐘是時序的基礎，時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)采用內部方式，在ＸＴＡＬ１和ＸＴＡＬ２端外接石英晶體作為定時元件，內部的反相放大器自激振蕩以產(chǎn)生時鐘．時鐘電路如圖３所示，其中時鐘發(fā)生器對振蕩脈沖二分頻，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來調節(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“響應按鈕”端。

三、按摩器控制系統(tǒng)軟件設計與仿真

ＰＬＣ軟件設計流程如圖６所示．系統(tǒng)初始化時ＬＥＤ顯示００，系統(tǒng)處于等待呼叫狀態(tài)．當加速或者減速按鈕按下時，系統(tǒng)查看速度狀態(tài)再進行速度調節(jié)．依據(jù)系統(tǒng)需要設計了系統(tǒng)初始化程序、主程序、按鍵程序、電機驅動程序、ＬＥＤ顯示程序和報警程序等。

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

總結

基于單片機的智能按摩器調速時間短，穩(wěn)定性能好，具有較好的控制效果且體積小，攜帶方便，操作簡單，是居家和旅游的良品，具有較高的實用價值。

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