msp430单片机脚底按摩器的软件设计
摘 要在当今经济社会，人们的生活节奏越来越快,生活压力也越来越大,甚至一些年轻人都出现不同程度的腰酸背疼腿抽筋等各种身体不适,所以按摩等服务行业越来越受到人们的青睐，与此同时第三次工业革命即科学技术革命新兴的微电子单片机等嵌入式电子系统技术不断走向成熟，按摩器与电子技术联系越来越大，本毕业设计就是嵌入式系统MSP430单片机与传统的脚步按摩器相结合的产物。本设计的按摩器根据人类需求设置了不同的按摩模式，并通过一些外观的显示让人直观地的了解不同的工作模式，利用MSP430单片机实现PWM脉冲宽度调制带动电机转动，通过改变不同的PWM的占空比得到不同的的转速，反映不同的工作模式，利用了L1602液晶显示屏和发光二极管显示不同的状态，主要分为电机驱动模块、液晶显示模块、二极管控制模块和按键控制四大模块，从而模拟脚步按摩器的工作原理。硬件上开始设计基础的电路草图然后用用Labview软件不断仿真模拟得到最后的电路图接着用Protle软件画出原理图以及封装图，软件上设计了一个主程序，以及按键控制程序、二极管控制程序、液晶屏显示程序和电机驱动程序4个子程序，利用中断把各个子程序调用起来，通过软件运行驱动硬件工作从而完成本毕业设计。
目 录
第一章 绪论 1
1.1设计背景 1
1.2设计目的及意义 1
第二章 系统总设计 2
第三章 硬件设计方法 3
3.1硬件电路整体设计 3
3.2电源设计模块 3
3.3显示控制模块 4
3.4电机驱动电路的设计 4
3.5按键电路 5
第四章 软件设计基础 6
4.1程序编写语言 6
4.2程序编译软件IAR 7
第五章 软件总体设计 8
5.1程序总体设计 8
5.2液晶显示模块的设计 10
5.3按键控制模块 11
5.4电机驱动模块的设计 11
致 谢 16
参考文献 17
第一章 绪论
1.1设计背景
脚部按摩器的出现距今大概已经有上千年的历史了，人们对脚步保养的重视程度自古至今
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
从来都没断过，先开始一些中医研究者比如张仲景发现人们再患上一些疾病时会感觉脚底疼痛，当这些疾病消失或者说是治愈后，脚就不会疼痛，经过一段时间的摸索，他觉得脚底的一些穴位可能会对一些疾病有一定的治疗作用，在中国唐朝李世明开元盛世，中国古代人们用聪明的头脑创造了最原始的脚底按摩器，这种按摩器是单纯的机械化装备没有结合现代电子自动化技术，只是单纯的机械按摩，这种按摩器可以按摩穴位，广泛应用于中医上，虽然它没有现在按摩器这么多功能但是也是现代按摩器的原型，元朝成吉思汗的侵略战争中，把中国传统的按摩器带入了欧洲，自此按摩器得到西方人很大的重视，他们不断的查阅书籍资料不断地丰富脚底按摩器的功能，随着近代英国第一次工业革命的结合，按摩器得以广泛应用于工厂的生产。在近代第二次第三次工业革命中，按摩器与现代的微电子嵌入式技术的结合，走向了智能数字化的发展，并逐渐走向成熟，现在西方资本主义国家现在已经组织了世界足部按摩器大会，可见脚底按摩器得到了世界人的关注和重视。
1.2设计目的及意义
在习主席的经济新常态中，突出第三产业服务业的发展地位，随着经济的发展，第三产业逐渐成为我国经济的支柱产业，相继而生的脚底按摩器也逐渐受到人们的喜欢和爱戴，脚底按摩器的产生对改进人民生活方式有重要意义，特别是对于北上广那些压力过大的上班族，他们大多缺乏锻炼和运动，长时间在电脑桌前,按摩器的产生让他们不仅仅满足于物质生活方式，也促进了他们精神上的享受。
脚是人们不可缺少的一部分,人们生活起居许多都是依靠脚，在中国原始的人们起初就是用热水泡泡脚，后来呢就是在热水里加点药物或者花粉，在唐朝时，人们发现了机械的脚底按摩器,使人们更加重视按摩器的作用和自己的享受，到现在，人们的生活水平的提高，自己的品位和修养也逐渐增强，加着科学的不断进步，电子技术与按摩器的结合越来越多，现在人们可以用遥控器实现各种功能的按摩器，当然了人们在追求内在功能的同时，也逐渐重视按摩器的外观，外观的美丽大方小巧是人们追求的方向，可见人们对脚底按摩的要求也越来越高，这与经济发展情况和人们生活压力是分不开的，经济基础决定上层建筑，脚底按摩器属于人们精神层面的享受，属于观念上层建筑，总之一句话就是随着经济的发展，人们越来越理解千里之行始于足下这一句话。
第二章 系统总设计
本设计利用MSP430单片机控制系统去模拟脚底按摩器的工作原理，利用单片机产生PWM脉冲宽度调制信号来控制驱动电路从而实现电机转动，同时单片机通过改变PWM脉冲宽度信号的占空比和延时来控制电机的转速和转动时间。通过液晶显示器和二极管来显示出不同的功能和状态，主要控制按键采用4个独立按键，整体实现思想是运行方式控制模块中的按键按下，单片机接收信息通过单片机控制模块产生相应的PWM脉冲调制信号，电机驱动模块接收PWM调制信号迅速完成解调并通过功率放大器驱动电机转动，在电机转动的同时通过反馈电路向上位机发送转速等反馈信息由运行状态显示模块的液晶屏和发光二极管显示出来。总体设计框架如图21所示。
图21 设计总体框架
本设计由运行方式设置模块,单片机控制模块,电机驱动模块和运行状态显示模块。运行方式设置模块我们采用4个按键实现不同功能来表示,单片机采用MSP430单片机的最小系统来实现控制模块,电机驱动模块实际上是PWM的解调器和D类功率放大器,通过对PWM信号相干解调变成方波后再进行功率放大得到大电流信号从而驱动电机转动，运行状态显示模块由液晶屏显示模块和二极管控制模块组成。最核心的是单片机控制系统模块,也是本设计软件部分设计的核心,通过把各个模块有效的连接和整合来模拟按摩器的功能并完成本次设计。下面简要地介绍本设计的硬件设计和软件设计。
第三章 硬件设计方法
3.1硬件电路整体设计
图31 系统硬件总设计
整体设计如上图21所示,核心是MSP430单片机,MSP430单片机采用35.2HZ的晶振频率并由各个I/O来驱动各级电路,大体硬件设计可以分为电源设计模块,电机驱动模块,二极管和液晶显示模块,现在我们简要地介绍一下各个模块设计过程,其中最主要的是单片机的核心最小系统。
MSP430单片机是TI公司生产的16位超低功耗的混合信号处理器,内部含有丰富的寻址方式,采用精简指令集,有许多中断源,,可以任意互相的嵌套，本设计用到的中断是定时器溢出中断和按键中断,同时MSP430单片机也可以广泛使用于FFT和DFT算法,对一些数字信号的频率可以得到很好的处理。
3.2电源设计模块
图32 电源模块连接图
电源模块采用芯片ASM117(ASM1117电源模块设计如上图32所示)，AMS1117系列稳压器是一个集成电路,是有缘电路,因为设计中的单片机正常供电的电压为5v,上下误差不能超过2v,否则会导致单片机短路烧毁或不能正常工作从而影响其使用寿命,ASM117芯片有可调版与多种固定电压版，可以合理的控制电压变化的幅度从而完成设计的电源模块,所以证实了本设计采用ASM117电源模块是可行的。
3.3显示控制模块
图33 LCD液晶屏显示和发光二极管图
本设计的现实控制模块采用LCD1602和三个发光二极管来显示不同的工作状态，发光二极管采用共阳极的接法，并用阻值为220的上拉电阻，当单片机I/O输出电平0时放光二极管点亮，LCD1602液晶是利用自然情况下光的特点而发光的显示的,其实液晶屏整块板子都是透光的，当单片机想显示字符时,就在要显示字符的位置下遮住发光管,这样就会出现黑色的字符文字,然后再加上现在的特殊化学物质就可以显示不同的颜色的文字，单片机控制液晶屏显示电路主要是根据引脚产生不同的GGRAM，从而不同的代码驱动液晶屏显示,连接方式如图33所示。
目 录
第一章 绪论 1
1.1设计背景 1
1.2设计目的及意义 1
第二章 系统总设计 2
第三章 硬件设计方法 3
3.1硬件电路整体设计 3
3.2电源设计模块 3
3.3显示控制模块 4
3.4电机驱动电路的设计 4
3.5按键电路 5
第四章 软件设计基础 6
4.1程序编写语言 6
4.2程序编译软件IAR 7
第五章 软件总体设计 8
5.1程序总体设计 8
5.2液晶显示模块的设计 10
5.3按键控制模块 11
5.4电机驱动模块的设计 11
致 谢 16
参考文献 17
第一章 绪论
1.1设计背景
脚部按摩器的出现距今大概已经有上千年的历史了，人们对脚步保养的重视程度自古至今
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
从来都没断过，先开始一些中医研究者比如张仲景发现人们再患上一些疾病时会感觉脚底疼痛，当这些疾病消失或者说是治愈后，脚就不会疼痛，经过一段时间的摸索，他觉得脚底的一些穴位可能会对一些疾病有一定的治疗作用，在中国唐朝李世明开元盛世，中国古代人们用聪明的头脑创造了最原始的脚底按摩器，这种按摩器是单纯的机械化装备没有结合现代电子自动化技术，只是单纯的机械按摩，这种按摩器可以按摩穴位，广泛应用于中医上，虽然它没有现在按摩器这么多功能但是也是现代按摩器的原型，元朝成吉思汗的侵略战争中，把中国传统的按摩器带入了欧洲，自此按摩器得到西方人很大的重视，他们不断的查阅书籍资料不断地丰富脚底按摩器的功能，随着近代英国第一次工业革命的结合，按摩器得以广泛应用于工厂的生产。在近代第二次第三次工业革命中，按摩器与现代的微电子嵌入式技术的结合，走向了智能数字化的发展，并逐渐走向成熟，现在西方资本主义国家现在已经组织了世界足部按摩器大会，可见脚底按摩器得到了世界人的关注和重视。
1.2设计目的及意义
在习主席的经济新常态中，突出第三产业服务业的发展地位，随着经济的发展，第三产业逐渐成为我国经济的支柱产业，相继而生的脚底按摩器也逐渐受到人们的喜欢和爱戴，脚底按摩器的产生对改进人民生活方式有重要意义，特别是对于北上广那些压力过大的上班族，他们大多缺乏锻炼和运动，长时间在电脑桌前,按摩器的产生让他们不仅仅满足于物质生活方式，也促进了他们精神上的享受。
脚是人们不可缺少的一部分,人们生活起居许多都是依靠脚，在中国原始的人们起初就是用热水泡泡脚，后来呢就是在热水里加点药物或者花粉，在唐朝时，人们发现了机械的脚底按摩器,使人们更加重视按摩器的作用和自己的享受，到现在，人们的生活水平的提高，自己的品位和修养也逐渐增强，加着科学的不断进步，电子技术与按摩器的结合越来越多，现在人们可以用遥控器实现各种功能的按摩器，当然了人们在追求内在功能的同时，也逐渐重视按摩器的外观，外观的美丽大方小巧是人们追求的方向，可见人们对脚底按摩的要求也越来越高，这与经济发展情况和人们生活压力是分不开的，经济基础决定上层建筑，脚底按摩器属于人们精神层面的享受，属于观念上层建筑，总之一句话就是随着经济的发展，人们越来越理解千里之行始于足下这一句话。
第二章 系统总设计
本设计利用MSP430单片机控制系统去模拟脚底按摩器的工作原理，利用单片机产生PWM脉冲宽度调制信号来控制驱动电路从而实现电机转动，同时单片机通过改变PWM脉冲宽度信号的占空比和延时来控制电机的转速和转动时间。通过液晶显示器和二极管来显示出不同的功能和状态，主要控制按键采用4个独立按键，整体实现思想是运行方式控制模块中的按键按下，单片机接收信息通过单片机控制模块产生相应的PWM脉冲调制信号，电机驱动模块接收PWM调制信号迅速完成解调并通过功率放大器驱动电机转动，在电机转动的同时通过反馈电路向上位机发送转速等反馈信息由运行状态显示模块的液晶屏和发光二极管显示出来。总体设计框架如图21所示。
图21 设计总体框架
本设计由运行方式设置模块,单片机控制模块,电机驱动模块和运行状态显示模块。运行方式设置模块我们采用4个按键实现不同功能来表示,单片机采用MSP430单片机的最小系统来实现控制模块,电机驱动模块实际上是PWM的解调器和D类功率放大器,通过对PWM信号相干解调变成方波后再进行功率放大得到大电流信号从而驱动电机转动，运行状态显示模块由液晶屏显示模块和二极管控制模块组成。最核心的是单片机控制系统模块,也是本设计软件部分设计的核心,通过把各个模块有效的连接和整合来模拟按摩器的功能并完成本次设计。下面简要地介绍本设计的硬件设计和软件设计。
第三章 硬件设计方法
3.1硬件电路整体设计
图31 系统硬件总设计
整体设计如上图21所示,核心是MSP430单片机,MSP430单片机采用35.2HZ的晶振频率并由各个I/O来驱动各级电路,大体硬件设计可以分为电源设计模块,电机驱动模块,二极管和液晶显示模块,现在我们简要地介绍一下各个模块设计过程,其中最主要的是单片机的核心最小系统。
MSP430单片机是TI公司生产的16位超低功耗的混合信号处理器,内部含有丰富的寻址方式,采用精简指令集,有许多中断源,,可以任意互相的嵌套，本设计用到的中断是定时器溢出中断和按键中断,同时MSP430单片机也可以广泛使用于FFT和DFT算法,对一些数字信号的频率可以得到很好的处理。
3.2电源设计模块
图32 电源模块连接图
电源模块采用芯片ASM117(ASM1117电源模块设计如上图32所示)，AMS1117系列稳压器是一个集成电路,是有缘电路,因为设计中的单片机正常供电的电压为5v,上下误差不能超过2v,否则会导致单片机短路烧毁或不能正常工作从而影响其使用寿命,ASM117芯片有可调版与多种固定电压版，可以合理的控制电压变化的幅度从而完成设计的电源模块,所以证实了本设计采用ASM117电源模块是可行的。
3.3显示控制模块
图33 LCD液晶屏显示和发光二极管图
本设计的现实控制模块采用LCD1602和三个发光二极管来显示不同的工作状态，发光二极管采用共阳极的接法，并用阻值为220的上拉电阻，当单片机I/O输出电平0时放光二极管点亮，LCD1602液晶是利用自然情况下光的特点而发光的显示的,其实液晶屏整块板子都是透光的，当单片机想显示字符时,就在要显示字符的位置下遮住发光管,这样就会出现黑色的字符文字,然后再加上现在的特殊化学物质就可以显示不同的颜色的文字，单片机控制液晶屏显示电路主要是根据引脚产生不同的GGRAM，从而不同的代码驱动液晶屏显示,连接方式如图33所示。
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