跑步机电源控制器的设计

一、跑步机电源控制器的发展和研究状况

1996年之前，电动跑步机都是国外产品，进入家庭的大都是由自行车厂改制的生产厂制造的机械跑步机。1993年以后，随着国际产业结构的调整，韩国企业向我国转移，首先是山东祥和集团公司于1995年生产出了全部为自制部件的家用电动跑步机。

国外市场上，据电跑分销商预测，美国是电动跑步机的需求大国，年需求量在300万台以上，其次是欧洲各国，年需求量在100万台以上。在亚洲，南韩则是电跑消费市场的龙头老大，其数量甚至已经远超日本。中国市场是电动跑步机的后起之秀，虽然基数不是太大，但市场成长性极好，年市场增长率超过80%，因此，电跑市场已经成为各大运动器材厂商的兵家必争之地。值得注意的是，全球的电跑市场，台湾OEM产品占据了半壁江山，因此，跑步机不仅仅是国内市场，而且是包括台湾电跑制造商和国外市场的国际市场，在亚洲，尤其是南韩市场。

总体来讲，国内各健身器材企业生产的产品在性能等各方面已经达到国际水平，在精细程度和人性化设计上也已经大幅度提高。并且国产品牌具有适合国人身体结构特点、价位适中、符合国人审美观点等优势，而国外品牌的产品往往存在价格较高、售后服务会受到局限等不利之处。另外，许多国外的厂家并不生产多功能型产品。近年来国内的跑步机产品在其价格和适用性方面逐渐体现出了其优势。

二、跑步机电源控制器的具体设计

（一）跑步机电源控制器具有的功能如下：

1.具有时间、速度、距离、热量的界面显示；

2.具有手动速度调整、速度滑键直选和手动坡度调整、坡度滑键直选及坡度显示功能；

3.可以实现四个速度程序、五个速度、坡度混合程序、一个自编程序的操作；

4.能够检测心率，LCD显示器上心率表显示当前心率值；

5.具有安全开关、功放、音量控制、跑步机折叠与平放功能；

6.对电机的工作状况有温度保护和电流保护功能；

7.具有故障检测功能；

（二）研究思路和方法

整个跑步机控制系统可分为两大部分，一部分是使用者直接操作的操作面板（主CPU区），另一部分是起控制作用的电源板（控制CPU区）。

在操作面板上，键盘和显示是使用者直接接触的，非常的重要。另外，根据需要还要求有安全开关，报警装置，采集心跳信号的心跳板。本次设计主CPU采用AT89S52，驱动HT1623完成显示功能。下边的电源板由四部分构成，主回路，保护电路，PWM控制和速度反馈回路。主回路发出速度信号与给定速度信号相比较，结果反馈给主回路。同时，保护电路有过流保护和过热保护双重功能，可封锁PWM信号，在电路中起到保护的作用。控制CPU选用1T的STC12C2052AD芯片驱动各部分电路正常工作。

1.在控制器的硬件设计方面：

在硬件部分的设计方面，将整体电路可分为两大部分——控制电路板和电源电路板。控制电路板作为电源控制器的人机接口，跑步者可以通过上面的键盘完成对系统的各项操作控制，并且可以通过LCD液晶屏的显示更为直接的观察当前的运动状态。电源板是整个电源控制器的另一个硬件核心，可以完成对PWM信号的控制调整，过流和过热保护可以在电路电流过大或电路温度过高时及时停止电机驱动部分的运行，以防止系统继续运行对跑步者造成的进一步损害。

2.在控制器软件的设计方面：

本款跑步机的软件设计部分主要完成主程序模块、键盘扫描程序模块、距离计算程序模块、心率计算程序模块、能量计算程序模块和LCD屏显示程序模块以及上下CPU通信协议与通信程序的编写。