文献综述-红外遥控调速跑步机设计

苏州大学本科生毕业设计（论文）附件：文献综述1. 课题背景电动跑步机是机电一体化产品，仅需占用很小的空间，就可以让人享受到更舒适安全的跑步活动，而不必担心交通安全、天气状况等因素，有效的全面提高国民身体素质。电动跑步机的制作过程中，无污染物及有害物质产生，是国家鼓励发展的行业。电动跑步机是一种有可持续发展前途的产品，为带动产业结构调整发挥着重要的作用。跑步机早已从第一代的机械跑步机发展到模拟电动跑步机。如今，市场份额正被第三代数字跑步机牢牢占据。相信随着电子技术、制造设备升级，将会有更加人性化设计的跑步机提供给人们更舒适的健身体验，其发展空间很大。20世纪70年代以来，利用单片机作为控制器开始在电机控制系统中被广泛使用，如AT89C51等。在单片机控制系统中，单片机作为系统控制的核心，主要用来完成一些算法，同时还要处理一些输入/输出、显示任务等，单片机的使用使电动机控制系统的性能得到了很大提高。微机，出现于20世纪70年代，随着大规模及超大规模集成电路制造工艺的迅速发展，微机的性能越来越高，价格越来越便宜。此外，电力电子的发展，使得大功率电子器件的性能迅速提高。因此就有可能比较普遍地应用微机来控制电机，完成各种新颖的、高性能的控制策略，使电机的各种潜在能力得到充分的发挥，使电机的性能更符合使用要求，还可以制造出各种便于控制的新型电机，使电机出现新的面貌。通过微机控制，可使电机的性能有很大的提高。电机调速系统采用微机实现数字化控制，是电气传动发展的主要方法之一。2. 研究目的与现状数字跑步机通过单片机的控制直流电机的工作状态，不容易受到外部因素的干扰，因此运作更加稳定、安全。直流跑步机(第三代)的控制器采用的是PWM调速电源，其工作原理是调整电压、电流的大小从而控制电机的转速。PWM调速系统产生于70年代中期。在国外，PWM最早应用在军事工业以及空间技术中。近十多年来，PWM技术的高速发展，将电气驱动技术推进到一个新的高度，近几年来，更是进一步扩大了其影响及应用领域8。几十年来，直流电机传动经历了重大的变革。20世纪70年代以来，单片机的使用使电动机控制系统的性能得到了很大提高。如今，使用微机实现了全数字化控制的直流传动系统已经广泛应用在生产领域，电机工作性能更是上了一个台阶，进一步提高了直流调速系统的精度及可靠性。所以，通过微机实现直流传动全数字化控制，直流调速系统将进入一个新时代。如果我们抓住机遇、勇对挑战、积极研发，这将是我国跑步机产业乃至国民经济腾飞的起点！2.1. 研究目的和意义2.2. 研究现状与存在的问题PWM调速系统产生于70年代中期。在国外，PWM最早应用在军事工业以及空间技术中。近十多年来，PWM技术的高速发展，将电气驱动技术推进到一个新的高度，近几年来,进一步扩大了其影响及应用领域，被广泛运用于在机床、自动生产线等领域。几十年来，直流电机传动经历了重大的变革。20世纪70年代以来，单片机的使用使电动机控制系统的性能得到了很大提高。如今，使用微机实现了全数字化控制的直流传动系统已经广泛应用在生产领域，电机工作性能更是上了一个台阶，进一步提高了直流调速系统的精度及可靠性。所以，通过微机实现直流传动全数字化控制，直流调速系统将进入一个新时代。2.2.1研究现状电力电机技术的迅猛发展，促使了电机控制技术水平有了突破性的提高。电机控制技术的发展得力于微电子技术、电力电子技术、传感器技术、永磁材料技术、自动控制技术和微机应用技术的最新发展成就。正是这些技术的进步使电动机控制技术在近二十多年内发生了天翻地覆的变化。早期直流传动的控制器模拟直流传动系统的控制精度及可靠性较低。20世纪70年代以来，利用单片机作为控制器开始在电机控制系统中被广泛使用，如AT89C51等。在单片机控制系统中，单片机作为系统控制的核心，主要用来完成一些算法，同时还要处理一些输入/输出、显示任务等，单片机的使用使电动机控制系统的性能得到了很大提高。在各种机床设备及生产流水线中，现在已普遍采用带微机的可编程控制器，按一定的规律控制各类电机的动作。对于复杂的电机控制，则要用微机控制电机的电压、电流、转矩、转速、转角等等，使电机按给定的指令准确工作。通过微机控制，可使电机的性能有很大的提高。传统的直流电机和交流电机各有优缺点，直流电机调速性能好，但带有机械换向器，有机械磨损及换向火花等问题。交流电机，不论是异步电机还是同步电机，结构都比直流电机简单，工作也比直流电机可靠。电机调速系统采用微机实现数字化控制，是电气传动发展的主要方向之一。2.2.2 存在的主要问题直流电动机以其优良的转矩特性在运动控制领域得到了广泛的应用，但普通的直流电动机由于需要机械换相和电刷，可靠性差，需要经常维护;换相时产生电磁干扰，噪声大，影响了直流电动机在控制系统中的进一步应用。3. 课题途径及步骤本课题最终要能够通过红外遥控，控制直流电机正反转、加减速。三个LED灯，直观而方便的指示当前电机的正反转工作状态。利用STC89C51单片机的定时器产生PWM脉冲，PWM调整控制直流电机转速，将控制按键集成到红外遥控控制面板上，增加红外控制编解码器，实现红外控制。为了监测电机运行的平稳性，需要适时对直流电机的转速进行测量。通过霍尔传感器，可以实时对电机转速进行测量，再把转速发送到单片机，最终把转速显示在LCD显示器上。液晶显示的内容有：测速模块测得的速度、当前正反转的状态、当前电机转速档位。课题实施主要分为：资料收集及当前研究现状分析、实验与仿真及最后调试等几个阶段。 4. 可能遇到的问题及应变措施（1）问题：电机调速编程相关理论及研究较为薄弱，缺乏设计开发的实际经验拟采取措施：向导师请教，进一步熟悉C语言编写，掌握proteus、keil等开发工具。（2）问题：分立元件构成的驱动电路，实际使用中不仅制作麻烦，而且故障率高。拟采取措施：采用L9110集成驱动芯片。L9110是为控制和驱动电机设计的两通道专用集成电路驱动芯片，将分立元件构成的驱动电路集成在单片IC 之中。参考文献1 庹朝永.基于单片机的直流电机PWM调速系统设计与开发.煤炭技术，A2011-062 王桂星.直流电动机模型.中学科技2014年，第1期3 陈蕾等.单片机原理与接口技术.机械工程出版社，-2012-084 陈博炜.基于单片机的转速测量系统设计.延安大学学报（自然科学版），-2012-035 田云等.基于51单片机的直流电机调速的方法.鸡西大学学报，-2010-086 王佳军等.运动控制系统的发展与展望.电气时代，-2014-117 盛威等.基于二级缓冲技术的键盘工作方式.电子测量技术，-2006-038 孟海岗.基于8051单片机控制的直流电机PWM调速系统设计.伺服控制，-2013-02期9 陌尘.LG9110电机驱动芯片介绍.电子制作，-2004-11期10 杨凡.浅谈单片机发展历程及趋势.科技创业家，-2013-0711 杨裬.多功能实用遥控插座的设计与制作.电子世界，-2013-17期12 李洪明.漫谈红外遥控.电子世界，-2000-0113 李维军.基于单片机用软件实现直流电机PWM调速系统.机电一体化，-2004 1014 郭海英.微机控制PWM直流调速系统的设计.机电工程技术，-2006-05-3015 黄洪卫等.介绍一种瑞萨单片机软件实现的直流电机PWM调速方法.大众科技，-2009-11-1016 王立波.数控切割机调高系统硬件设计.科技创新导报，-2008-03-2117 杨飞，郑贵林.基于CAN总线的监控系统设计.微计算机信息，-2005-03-1018 王熙，汪春，赵军，李玉清，张伟，张海玉.霍尔传感器在大豆精播机电液仿形系统中的应用.农机化研究，-2010-06-0119 赵秋多.单片机教学之我见.黑龙江科技信息，-2009-07-1520 白杉.红外遥控:小电器带来大方便.广东科技，-2005-07-2021 郭明俊,管婉青,徐梦玲.基于臭氧的智能防治病虫害系统.电子技术与软件工程，-2013-09-1522 张宪辉.汽车转速传感器的故障诊断策略.汽车维修与保养，-2011-10-0123 杨庆.基于PT2262/2272的输液报警系统.山西电子技术，-2007-12-1524 谢平，王得芳.基于嵌入式控制器的红外通信系统设计.青海大学学报(自然科学版)，-2009-04-1525 刘晓鑫.基于AT89C52单片机的遥控电扇.电子设计工程，-2012-01-05第 4 页