基于proteus的跑步机功能模块设计【字数：10809】
摘 要Proteus软件是一个拥有十多年历史的仿真软件，在全球范围内运用的十分广泛，该软件除了和其他EDA软件拥有的功能外，其仿真是互动的，可以直接在原理图上进行编程，并且能够通过软件进行实时调试，能够在运行后得出与实物相同的功能演示。本系统主要通过Proteus软件进行仿真，主要由51单片机作为整个系统的核心控件，其次由按键电路、显示电路以及电机控制电路所组成。系统主要的工作原理是，STC89C51单片机作为系统的核心控制单元，将按键模块所输入对应功能值输送给单片机，单片机通过自身程序的处理，将所对应的数值送给LCD1602显示模块，单片机将采集到的按键值与自身的程序进行比较后，通过单片机输出PWM波控制电机的转动。系统主要的功能是，当用户按下“开始/停止”键后，跑步机开始运作，LCD1602上开始计时跑步时间，按下“速度加”键后，跑步机的电机运转速度增加；“速度减”键，跑步机电机运转速度减小；按下“坡度加”键，跑步机的坡度增加；按下“坡度减”键，跑步机的坡度减小；当再次按下“开始/停止”键后，跑步机停止运作并将所有显示清零。
Keywords: Treadmill；Proteus Simulation；STC89C51；LCD1602 目 录
1．绪论 1
1.1跑步机的背景 1
1.2国内外研究现状 1
1.3 proteus软件介绍 2
1.4系统设计的特点以及要求 2
1.4.1系统特点 2
1.4.2课题研究的内容 2
2. 系统总设计 4
2.1系统设计思路 4
2.2系统整体设计方案 4
3. 系统的硬件设计 6
3.1按键电路的设计 6
3.1.1按键电路的选择 6
3.1.2 系统键盘电路的工作原理 7
3.2显示电路的设计 8
3.2.1显示器件的选择 8
3.2.2 显示电路工作原理 9
3.3电机电路芯片 10
3.4电路工作原理 10
4. 系统软件的设计 12
4.1系统主程序 12
4.2系统键值处理程序 14
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/> 4.3系统电机控制程序 15
5. 系统整体调试 16
5.1 软硬联调 16
5.2 调试结果 16
5.3调试中的问题 19
5.4系统中存在的问题 19
6. 小结 20
参考文献 21
致谢 22
1．绪论
1.1跑步机的背景
随着时代的不断发展，生活与消费水平不断的提高，人们逐渐的开始重视自身的身体健康，然而在众多的运动项目中，跑步就逐渐成为了最受欢迎的有氧运动，该项运动不仅在医学界，而且在体育界也得到了相当高的评价，是保持身心健康最为有效、最为科学的健身方法。但是由于对于环境的破坏，使得户外的空气越来越浑浊，以至于在户外运动可能会给身体带来巨大的伤害。出于这种情况的考虑，在社会上开始出现健身房这种室内运动的场所，在室内运动不会受到外界环境的影响，但是健身房高昂的费用以及工作时间的限制，于是用户在自家购买跑步机，购买跑步机后可以随时在家里进行运动，不受天气的因素、环境的因素以及工作时间的约束，可以利用自己的空余时间在家中进行锻炼。
在跑步机上进行运动，在所作的动作来看，在跑步机上运动其实和在平路上运动的动作是没有任何的差别的，但是据有关的科学研究，其实在跑步机上运动的省力度要大于平地上运动，因为在跑步机上运动与在陆地上运动相比少去了蹬伸的这个动作，以至于在跑步机上运动会更加的轻松自在，可以使运动者以更少的能量来完成更多的路程。
1.2国内外研究现状
对于在许多大城市打拼的年轻人来说，来自家庭以及工作的压力越来越大，在不断的加班中，身体所承受的损伤日益增加，增强自身的体育锻炼，通过体育锻炼来改善身体机能是现在迫切需求的。但是想要进行体育锻炼却变得困难重重，在生活空间上的限制，自由支配空余时间的限制以及资金上面的限制都让体育锻炼变得非常困难。基于这种社会现状，科研人员就研发出了一种占地空间小，运动效果相当优秀的器械，这就是跑步机，随着跑步机的不断发展，以至于成为用户眼中最好的体育锻炼器械。在国外，跑步机大多数还是在健身房中所使用，在家中很少有人会购买跑步机，而且国外的跑步机的功能也十分的单一，不能满足使用者的其他使用。在我国，由于跑步机逐渐走进了用户的家中，对于跑步机的需求也越来越多，研发人员就开始注意跑步机的舒适度，如何提高跑步机的舒适度是当下研究的重点，研发人员在不同跑步模式、跑步过程中下肢受力情况不同从而导致的不同跑步体验、感受方面大做文章。在跑步机的其他辅助功能上科研人员也加大了研究的力度，实现了能够实时的检测跑步者当前的速度、时间、心率、距离等指标显示出来，让跑步者可以通过这些指标来合理的注意自己的锻炼强度以及自身当前的身体状况。为了满足不同的锻炼需求，在跑步机上也添加了不同的跑步环境来满足不同的锻炼需求，例如可以通过调节跑步机的坡度来模拟各种跑步的环境，如平地跑、慢跑、快跑、丘陵跑等模拟环境。
1.3 proteus软件介绍
Proteus软件的出版公司是英国Lab Center Electronics公司。该软件不仅具有EDA的软件仿真功能，而且能够仿真单片机以及所设计的外围电路。该软件的出现为电子电路的分析、设计、仿真等电子方面的使用提供了强大的帮助，逐渐该软件成为了目前仿真电子电路比较好的软件之一。该软件为使用者提供了一个集成一体化的设计与试验环境，创建电路、试验分析和结果输出在一个集成菜单系统中可以全部完成，使电子电路及系统的设计产生了划时代的变化，极大地提高了设计质量与效率。该软件的使用界面十分简洁，而且在使用方面也十分方便，在创建电路的时候也是采用图形界面给用户呈现，在其软件的元件库中其器件也是十分的多样以及仪器也十分的齐全。基于该软件的种种优点，让其在众多软件中脱颖而出，成为了电子爱好者的必用软件之一。
1.4系统设计的特点以及要求
1.4.1系统特点
该跑步机控制系统，主要是通过proteus软件进行整体系统的仿真，其系统采用的核心芯片为STC89C51单片机，单片机采集按键模块的值，将采集到的键值与自身程序进行比较后，按照内部的程序处理，将采集到的信息通过单片机内部处理后输送给LCD1602显示模块，在保证显示模块能够正常显示的前提下，单片机内部将通过程序处理输出相应的PWM波来控制电机的转动以及舵机转动的角度。
1.4.2课题研究的内容
Keywords: Treadmill；Proteus Simulation；STC89C51；LCD1602 目 录
1．绪论 1
1.1跑步机的背景 1
1.2国内外研究现状 1
1.3 proteus软件介绍 2
1.4系统设计的特点以及要求 2
1.4.1系统特点 2
1.4.2课题研究的内容 2
2. 系统总设计 4
2.1系统设计思路 4
2.2系统整体设计方案 4
3. 系统的硬件设计 6
3.1按键电路的设计 6
3.1.1按键电路的选择 6
3.1.2 系统键盘电路的工作原理 7
3.2显示电路的设计 8
3.2.1显示器件的选择 8
3.2.2 显示电路工作原理 9
3.3电机电路芯片 10
3.4电路工作原理 10
4. 系统软件的设计 12
4.1系统主程序 12
4.2系统键值处理程序 14
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/> 4.3系统电机控制程序 15
5. 系统整体调试 16
5.1 软硬联调 16
5.2 调试结果 16
5.3调试中的问题 19
5.4系统中存在的问题 19
6. 小结 20
参考文献 21
致谢 22
1．绪论
1.1跑步机的背景
随着时代的不断发展，生活与消费水平不断的提高，人们逐渐的开始重视自身的身体健康，然而在众多的运动项目中，跑步就逐渐成为了最受欢迎的有氧运动，该项运动不仅在医学界，而且在体育界也得到了相当高的评价，是保持身心健康最为有效、最为科学的健身方法。但是由于对于环境的破坏，使得户外的空气越来越浑浊，以至于在户外运动可能会给身体带来巨大的伤害。出于这种情况的考虑，在社会上开始出现健身房这种室内运动的场所，在室内运动不会受到外界环境的影响，但是健身房高昂的费用以及工作时间的限制，于是用户在自家购买跑步机，购买跑步机后可以随时在家里进行运动，不受天气的因素、环境的因素以及工作时间的约束，可以利用自己的空余时间在家中进行锻炼。
在跑步机上进行运动，在所作的动作来看，在跑步机上运动其实和在平路上运动的动作是没有任何的差别的，但是据有关的科学研究，其实在跑步机上运动的省力度要大于平地上运动，因为在跑步机上运动与在陆地上运动相比少去了蹬伸的这个动作，以至于在跑步机上运动会更加的轻松自在，可以使运动者以更少的能量来完成更多的路程。
1.2国内外研究现状
对于在许多大城市打拼的年轻人来说，来自家庭以及工作的压力越来越大，在不断的加班中，身体所承受的损伤日益增加，增强自身的体育锻炼，通过体育锻炼来改善身体机能是现在迫切需求的。但是想要进行体育锻炼却变得困难重重，在生活空间上的限制，自由支配空余时间的限制以及资金上面的限制都让体育锻炼变得非常困难。基于这种社会现状，科研人员就研发出了一种占地空间小，运动效果相当优秀的器械，这就是跑步机，随着跑步机的不断发展，以至于成为用户眼中最好的体育锻炼器械。在国外，跑步机大多数还是在健身房中所使用，在家中很少有人会购买跑步机，而且国外的跑步机的功能也十分的单一，不能满足使用者的其他使用。在我国，由于跑步机逐渐走进了用户的家中，对于跑步机的需求也越来越多，研发人员就开始注意跑步机的舒适度，如何提高跑步机的舒适度是当下研究的重点，研发人员在不同跑步模式、跑步过程中下肢受力情况不同从而导致的不同跑步体验、感受方面大做文章。在跑步机的其他辅助功能上科研人员也加大了研究的力度，实现了能够实时的检测跑步者当前的速度、时间、心率、距离等指标显示出来，让跑步者可以通过这些指标来合理的注意自己的锻炼强度以及自身当前的身体状况。为了满足不同的锻炼需求，在跑步机上也添加了不同的跑步环境来满足不同的锻炼需求，例如可以通过调节跑步机的坡度来模拟各种跑步的环境，如平地跑、慢跑、快跑、丘陵跑等模拟环境。
1.3 proteus软件介绍
Proteus软件的出版公司是英国Lab Center Electronics公司。该软件不仅具有EDA的软件仿真功能，而且能够仿真单片机以及所设计的外围电路。该软件的出现为电子电路的分析、设计、仿真等电子方面的使用提供了强大的帮助，逐渐该软件成为了目前仿真电子电路比较好的软件之一。该软件为使用者提供了一个集成一体化的设计与试验环境，创建电路、试验分析和结果输出在一个集成菜单系统中可以全部完成，使电子电路及系统的设计产生了划时代的变化，极大地提高了设计质量与效率。该软件的使用界面十分简洁，而且在使用方面也十分方便，在创建电路的时候也是采用图形界面给用户呈现，在其软件的元件库中其器件也是十分的多样以及仪器也十分的齐全。基于该软件的种种优点，让其在众多软件中脱颖而出，成为了电子爱好者的必用软件之一。
1.4系统设计的特点以及要求
1.4.1系统特点
该跑步机控制系统，主要是通过proteus软件进行整体系统的仿真，其系统采用的核心芯片为STC89C51单片机，单片机采集按键模块的值，将采集到的键值与自身程序进行比较后，按照内部的程序处理，将采集到的信息通过单片机内部处理后输送给LCD1602显示模块，在保证显示模块能够正常显示的前提下，单片机内部将通过程序处理输出相应的PWM波来控制电机的转动以及舵机转动的角度。
1.4.2课题研究的内容
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