摘 要

在人们各项运动中，跑步运动是最广泛也是受众最多的健身运动，随着人们对身体健康需求的重视程度提高，人们对跑步机的功能多样性要求也越来越来高，而目前最流行的室内跑步运动主要依赖于跑步机，因此跑步机的各项功能实时影响着人们跑步时身体各个部位的体验感。室内跑步机可以不受时间、天气等因素影响，使得人们可以更加方便的享受跑步运动。本文是基于51单片机设计的一款智能跑步机控制系统，不但能够实时显示并调节跑步机的速度，并且增加心率采集模块，实时将跑步者的心率值显示出来，使得系统进一步完善。最后通过实际检测，系统具有很强的稳定性。

关键词：跑步机；单片机；电源设计；心率监测模块；LCD显示模块；

Abstract

With the development and progress of the society, more and more people put importance in their living standards. More and more people like to take exercise in their spare time. Treadmill has enriched people's spare time and is also very beneficial to their physical and mental health. At present, there are many fitness centers in major cities, and the treadmill has become an indispensable machine leading the pace of The Times. Therefore, the design of intelligent treadmill control system has become more and more in need of breakthrough with the needs of many users, and the design of treadmill has been improved and perfected. The development of this project will enable users to better experience the rich and practical functions of the treadmill. This paper is a kind of an intelligent treadmill design that based on 51 single-chip microcomputer design, it not only can implementate function that real-time display the speed of the treadmill, but also can increase the heart rate acquisition module, realtime will show the runner's heart rate value, so as to further improve the system. Finally, the system has strong stability through the actual test.

Key Words：Treadmill；SCM; Power supply design; Heart rate monitoring module; LCD display module

目录

第一章 绪论 1

1.1 课题的背景和研究意义 1

1.2 国内外研究现状 1

1.3 研究方法及措施 1

第二章 方案的设计与论证 2

2.1控制方案的确定 2

2.2．模块选型 2

2.2.1 单片机芯片的选择 2

2.2.2 显示方案的选择 3

2.2.3 测速模块的选择 3

2.2.4电机模块的选择 3

2.2.5 速度调节的设计 5

2.2.6 跑步时间的显示 6

2.2.7 心率监测模块选择 6

2.2.8 热量计算并显示 6

第三章 硬件电路的设计 7

3.1 系统的功能分析及体系结构 7

3.1.1 系统功能分析 7

3.1.2系统总电路 7

3.2 模块电路的设计 8

3.2.1 STC89C52单片机核心系统电路 8

3.2.2 STC89C52单片机最小系统说明 9

3.2.3键盘控制电路 9

3.2.4 步进电机驱动电路 10

3.2.5 LCD1602液晶显示模块电路 12

3.2.6 A3144霍尔传感器模块电路设计 13

3.2.7 电机调速电路设计 16

3.2.8 Pulsesensor脉搏心率传感器模块电路设计 17

第四章 系统软件设计 19

4.1 编程语言选择 19

4.2 系统主控结构设计 19

4.3 PL2303串口程序烧写模块介绍 19

4.4 程序流程图 20

4.5系统设计主程序 22

4.6中断服务程序设计 24

第五章 系统焊接与调试 27

5.1 PCB图绘制 27

5.1.1设计软件介绍及使用 27

5.2 焊接与调试 28

5.2.1硬件焊接 28

5.2.2系统调试 28

5.2.3 硬件测试 29

5.2.4 实物测试 29

5.2.5  实物调试结果 29

参考文献 31

致谢 33

第1章 绪论

1.1 课题的背景和研究意义

随着当今社会迅猛发展，人们的健身运动越来越受时间，天气，空间等因素的影响，尤其因为现在的人们生活节奏快，没有更多的时间去到健身房进行锻炼，越来越多的人选择在家中进行体育锻炼，因此一款功能丰富，不占空间的多功能跑步机成为人们的首要选择。人们可以随时随地的在家中进行体育锻炼，保持身体健康。如今不仅仅是爱锻炼的年轻人，中老年人和青少年也热衷于参与到体育健身中来，跑步机的广泛使用已成为一种必然趋势。

基于跑步机对人们生活所具有的重大意义，研究者不断地对跑步机的功能进行丰富和提升，高品质高档次的跑步机开始出现，更加丰富和定制化的多功能跑步机被研制出来。虽然在早期人们更趋向于选择低价位的跑步机，但随着人们对品质生活的追求不断提高，高品质，多功能，高价位的跑步机开始成为市场新的宠儿。这一现象也预示，在未来，高品质高价位的跑步机将成为社会主流。本次论文是设计出一种多功能自动跑步机的控制系统。需要完成的功能包括控制、调速、心率测量等，在本控制系统中跑步者可以根据实时监测的心率值来对速度进行智能调节，使最终设计出来的跑步机更加定制化。在此之上，安全问题也是需要重点关注的部分，如何正确合理的使用跑步机，和跑步机的保养同样重要。

1.2 国内外研究现状

健身者跑步速度不一，身体重量也有较大区别，因此对转矩需求均不一样；跑步机必须满足所有类型健身者的不同需求。因此需要设计更为大的调速范围便于使用者调节。跑步机的电机拥有强劲的马力以提供恒久的动力，智能芯片和灵敏控制器的相互配合，坚固的钢架以及防护装置保障了运动者的安全性和舒适性。电动跑步机给人们忙碌的生活带来了健身的乐趣。

1.3 研究方法及措施