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基于单片机的便携式体感运动自行车的设计
摘要
随着居民收入的增加和生活水平的提高，群众娱乐活动增多。随着它的发展，竞争的压力变得越来越明显。由于工作压力大，很多人处于亚健康状态。他们迫切需要一种能把娱乐和健身结合起来的健身机器。为了解决这一问题，设计师采用了人机交互的模式，并发明了一种带有游戏机的健身方式。本文介绍了一种符合要求的运动自行车。设计者利用电力电子技术把普通的自行车变成了固定自行车。同时，自行车还具有娱乐功能。它通过电脑与游戏相连。当人们使用它时，他们通过电脑屏幕进入游戏场景。这辆自行车采用了单片机技术，而且非常轻便。它增加了健身的乐趣。实验证明这是可行的。
关键词： 单片机;健身自行车;躯体感觉;便携式;人机交互
1、设计背景
随着居民收入的增加和生活水平的提高，群众娱乐活动增多。随着它的发展，竞争的压力变得越来越明显。由于工作压力大，很多人处于亚健康状态。由于工作繁忙，业余时间有限，迫切需要将体育与娱乐相结合，实现体育娱乐的目标。目前市场上有满足以上要求的设备，如3D网球游戏机。但是它们的价格通常比较贵，而且有很大一部分3D设备，不容易移动。为了使用户方便，并方便运动的进行，降低成本，本文介绍了一种便携式动态体验健身自行车装置的设计。
2、系统总体框架设计
本设计由自行车、电子设备和连接件三部分组成。它定期安装电子设备。然后通过连接装置与电子设备连接。电子设备可以是电脑或电视。健身自行车用户可以通过这些设备在游戏环境中健身。你也可以说这是一种娱乐。在娱乐的过程中，你可以锻炼你的身体。
图1、系统总体框图
如图1所示，连接部分包括继电器、计数器、位置和方向。继电器用来控制线路的开度。计数器用来计算通过的齿轮数。然后把齿轮的数目转换成速度。位置和方向用于获取方向信息并将其转换为游戏。他们得到自行车的运动信息，并通过51个微控制器对游戏做出反应。当自行车车把向左拐时，汽车就在游戏中向左拐了。当自行车车把右转时，汽车就在游戏中右转。当人们骑得越快，比赛中的赛车就越快。也就是说，人们骑自行车。在游戏中显示骑行信息。这是一次美妙的经历。
3、相关的技术说明
A、Open Cobalt
Open Cobalt是一个多用户的虚拟环境，它来自于用于虚拟工作和构建访问工具包的免费开源浏览器。它创建并发布一个多用户。本站通过槌球技术提供一个共同的参与者，Open Cobalt使用命令组通信协议。它通过多客户连续复制虚拟工作实时动态计算，无需虚拟世界服务器。这也使得创建和安全共享在所有主要软件操作系统上深入运行的协作虚拟工作变得非常简单。这是作者的开发工具包
B、 C语言
C语言是一种计算机程序设计语言。它既具有高级语言的特点，又具有汇编语言的特点。1972年，Baers D.M.Ritchie的美国研究所（American Institute of Baers D.M.Ritchie）推出了C语言，1978年以后，C语言已经移植到大、中、小型和微型机器上。它可以作为一种工作系统设计语言，编写系统应用程序，也可以作为一种应用程序设计语言，编写应用程序不依赖于计算机硬件。它的广泛应用，强大的数据处理能力，使得C语言不仅应用于软件开发，而且应用于各种科研领域。它适用于编写系统软件、三维、二维图形和动画、单片机等具体应用和嵌入式系统开发。C语言文件由数据序列组成。可以构成二进制文件或常用文本文件的C语言IDE如下。C 、C C 、Walcom Borland Borland代码、C GNU、C Builder、DJGPP C 、C编译器MAC、LCWW32 32高、C Turbo、C X、OS C FLUE、Win TC块、DEV-C 、微软、XCODEL。
C、 单片机
单片机的全称是single-chip microcomputer。为了使用方便，它将计算机的主要功能部件集成在半导体芯片上，如中央处理器（CPU）、数据存储（RAM）、程序存储器（EPROM、E2PROM、ROM或闪存）、定时/计数器和各种输入/输出接口电路。它构成了一个完整的计算机系统。
图2、51单片机开发板。
单片机的指令功能是根据工业控制的要求而设计的，所以又称为微控制器（microchina）。
D、 单片机应用系统
最小单片机应用系统电路是指能正常工作的最简单的电路。AT89S51单片机最小应用系统电路图如图3所示。
图3、AT89S51最小应用系统图。
系统由四部分组成
（1）电源电路 插脚VCC（插脚40）连接到 5V电源。引脚GND（引脚20）接地线。为了提高电路的抗干扰能力，在VCC管脚与接地之间连接了一个0.1uf（标记为104器件）的F陶瓷电容电解电容器和一个10uf电容器。
（2）程序选择存储器电路 如前所述，ATMEL8051兼容芯片具有多种内部程序存储器，因此不需要扩展到外部程序存储器的使用上，使微控制器应用电路中的引脚（引脚31）始终处于高位。
（3）时钟电路 AT89S51芯片的时钟频率可以在0~33MHz之间。单片机具有构成振荡器的放大电路。在该放大电路中，通过将晶体与外部引脚XTAL2（引脚18）与XTAL1（引脚19）之间的电容器相连接，可以形成单片机时钟电路。芯片的时钟频率是由晶体的叫声频率决定的。如果用面包板组装单片机应用电路，则晶振的建议值小于12MHz。电容器C2和C3的值在30pF到50pF之间。时钟电路的目的是提高时钟频率的稳定性。
（4）复位电路 对于AT89S51芯片，如果引脚RST（引脚9）保持24个时钟周期的高电平，微控制器可以完成复位。通常为了保证系统的应用可靠复位，复位电路应保持在RST电平10ms以上，只要RST引脚保持高电平，单片机就会对周期进行复位。当引脚RST由高电平变为低电平时，单片机处于复位状态，程序空间的0000H地址开始执行用户程序。
E、寄存器
图4、寄存器
计数是最简单和最基本的操作之一。计数器是实现逻辑电路的。计数器在数字系统中主要是对脉冲进行计数的一些功能，以实现测量、计数和控制功能。同时，计数器由基本计数单元和若干控制门组成。计数单元由具有记忆信息功能的各种触发器组成。如RS触发器、T触发器、D触发器和JK触发器。计数器广泛应用于数字系统中，如在电子计算机控制器中计数指令地址，以便取出下一条指令。
F、 继电器
电气继电器（英文名：Relay）是一种电气控制装置，是当输入量（激励量）变化到规定要求时，使电气输出回路中的控制量发生阶跃变化的电气设备。它有一个控制系统（也称为输入回路）和控制系统之间的相互作用（也称为输出电路）。它通常应用于自动控制电路中，实际上是用小电流控制大电流运行的自动开关。因此，在电路中起着自动调节、安全保护、开关电路等作用。
图5、继电器
一般电磁继电器由铁芯、线圈、电枢、触头等组成。只要线圈端部有电压，电流就会流过线圈，产生电磁效应，电枢就会吸引电磁力，克服弹簧返回铁心的拉力吸收，从而带动电枢静动态接触（常开）。当线圈断电时，电磁力消失，电枢会在弹簧反作用下回到原来的位置，动态接触与原来的静态接触（常闭接触）解除。这种拉和放，以达到电路导通或切断的目的。对于继电器，常开触点和常闭触点可以区分为：继电器线圈在静止时不带电，称为“常开触点”。继电器有两个电路，一个是低压控制电路，一个是高压电路。
四、 运动自行车
设计师利用科学技术将运动自行车放置在比赛现场。主要完成游戏手柄的仿真。它运行在方向传感器、计数器实现、精加工方向传感器和计数器组件上。如图6和图7所示，运动自行车可以非常小，运动过程可以非常有趣。这只是一个例子。这种设计也可以用于其他类型的自行车。你也可以使用另一个游戏场景。
图6、骑运动自行车的人。 图7、运动自行车。
五、 运动自行车的优点
使用健身自行车有很多好处，具体如下。
自行车是克服心脏功能问题的最佳工具之一。世界上有一半以上的人死于心脏病，自行车的运动可以压缩流经腿部的血液，使血液从血管流向心脏，事实上，它还加强了微血管组织，这就是所谓的侧支循环。
同时，运动可以预防高血压，有时比药物更有效。它能防止体重增加，血管硬化，使骨骼强壮。自行车使你不必使用药物来保持健康。
自行车是减肥的工具。据统计，体重75公斤的人，以每小时9英里的速度骑行73英里，可以减轻半公斤的体重，但每天必须保持一致。
骑两轮自行车，依靠体力踩上去，你会觉得很自由，很有趣。它不仅是一种减肥运动，更是一种精神享受。
六、 结论
调查显示，当前人们的健身意识得到了充分巩固。而功能单一、缺乏娱乐性和互动性的健身器材，已经无法满足人们对高品质健身的追求。
本文研究开发的基于分布式虚拟环境的健身器材嵌入式系统就是为了解决这一问题而产生的。分布式虚拟环境的研究已成为计算机图形学研究的热点。它具有多感觉性、沉浸性、交互性、想象性等特点。。随着计算机硬件的飞速发展和成本的大幅降低，该技术广泛应用于医疗、建筑、制造、娱乐、体育、军事等领域。基于分布式虚拟环境的健身器材嵌入式系统的研究与开发，是将虚拟环境技术应用于健身器材领域的一次尝试。本系统以健身器材为应用对象，借助计算机、传感器、多媒体、网络通信等技术，通过网络连接，支持多个用户在虚拟场景中进行交互。
基于单片机的电梯驱动控制系统
Haojun Qin
Mechanical Engineering College, WuHan University, WuHan, Hubei
摘要
如今的电梯对速度、安全、舒适和智能的要求越来越高，而老式的电梯正在努力满足今天的需求。本文设计了一种基于51系列芯片的电梯驱动控制方案。系统的传输控制方式选用变频调速技术。采用单片机控制技术和SPWM(正弦脉宽调制)技术改变牵引电机电源的频率和电压。实现了对电梯速度的精确控制。在旧电梯改造和新电梯系统设计方面具有一定的实用价值。
关键词： 单片机；正弦脉宽调制技术；电梯拖动
介绍
在现代生活中，随着大量高层住宅楼和超市的出现，作为垂直运输人员和货物的重要运输工具，输送设备、电梯变得越来越不可或缺。电梯的推广给城市带来了各种各样的便利，如节约了大量的土地资源，为交通提供了极大的便利，美化了城市，但也产生了各种各样的问题。由于控制系统落后、使用寿命长、使用过程中故障频繁，一些老旧的电梯已成为常态。目前，我国对电梯的监管还不是很完善，对电梯的使用寿命没有硬性要求，导致大量“老年”电梯仍然坚持带病运行，不报废。许多安全问题已经危及用户的生命和财产，这些城市的痛苦令人担忧。而旧电梯的更换和改造已成为一个亟待解决的热点问题。
在旧电梯改造工程中，多采用PLC(可编程控制器)作为控制单元，但PLC控制系统成本过高，实时性和稳定性差。基于以上背景，作者最终选择了变频调速技术，设计了以单片机为核心控制器的系统。本设计简化了变频调速技术的硬件电路，最大限度地利用了单片机资源，提高了效率。
概述
本设计系统以52系列单片机为控制核心，在电梯运行中产生SPWM(正弦脉宽调制波)和理想速度曲线，并采用光电编码盘作为实时速度采集传感器。采集到的速度信息以脉冲的形式传送给控制芯片。单片机通过比较速度传感器反馈值与预设速度值的偏差来调节电梯的速度和状态。通过改变SPWM波的参数
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