1、 西安邮电大学 毕业设计（论文） 题目： 一种基于单片机的发电跑步机系统设计 学院： 自动化学院 专业： 电气工程及其自动化 班级： 电气 1303 班 学生姓名： 刘 源 学号： 06134104 导师姓名： 罗 祖军 职称： 教授 起止时间： 2016年 12月 5 日 至 2017年 6 月 10日 毕业设计（论文）声明书 本人所提交的毕业论文基于单片机的发电跑步机系统设计是本人在指导教师指导下独立研究、写作的成果，论文中所引用他人的文献、数据、图件、资料均已明确标注；对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式注明并表示感谢。 本人完全理解西安邮电大学本科毕业设计（论文）
2、管理办法的各项规定并自愿遵守。 本人深知本声明书的法律责任，违规后果由本人承担。 论文作者签名： 日期： 年 月 日 西安邮电大学本科毕业设计 (论文 )选题审批表 申报人 罗祖军 职称 教授 学院 自动化 题目名称 一种基于单片机的发电跑步机系统设计 题目来源 科研 教学 其它 题目类型 硬件 设计 软件 设计论文 艺术 作品 题目性质 应用研究 理论研究题目 简述 现代人们的生活中，跑步机是室内运动最常见最简单的健身器械，所以设计一种实用、舒适、节能型的跑步机控制 装置对提高人们的运动质量和锻炼效果具有很大的现实意义。本设计实现在使用跑步机时所需的电能由跑步机发电提供，并具备简单的声控功能
3、，无需手动操作即控制跑步机及环境状况（音乐、温湿度等）提高运动中的愉悦度，本部分主要实现计步等数据采集功能，装置在运动中并可实现自发电，以供给其它单元使用。 对学 生知 识与 能力 要求 掌握计算机控制技术、单片机应用，具备小型硬件系统开发能力。 具体 任务 以及 预期 目标 使用单片机和其他专业知识完成如下内容： 完成相关软硬件设计。 实现所设计的功能。 按学校要求的格式撰写、装订论文。 完成开题、中期报告及答辩，论文答辩。 时间 进度 2016.12.5 至 2017.1.5 查阅资料，完成开题报告的撰写并上传至毕设管理系统； 2017.1.5 至 2017.4.24 进行算法研究和程序设
4、计； 2017.4.25 至 2017.6.1 完成软件调试和毕设论文撰写； 2017.6.1 至 2017.6.10 毕设答辩。 系（教研室）主任 签字 2016 年 12 月 9 日 主管院长 签字 2016 年 12 月 9 日 西安邮电大学本科毕业设计（论文）开题报告 学生姓名 刘源 学号 06134104 专业班级 电气 1303 指导教师 罗祖军 题目 一种基于单片机的发电跑步机系统设计 选题目的（为什么选该课题） （ 1）本课题实用性强，做出来之后可以在生活中实际应用。 （ 2）采用单片机控制测速，测温湿度，并实现跑步机信息显示功能。 （ 3）学习基本理论在实践运用的初步经验，掌
5、握单片机设计的基本方法、设计步骤，培养综合设计与调试能力。培养实践技能，提高分析和解决实际问题的能力。 （ 4）本设计机构简单、性能可靠、价格低廉，并且能够满足设计要求。 已学课程：单片机原理及应用 A 8051单片机的 C语言开发自动控制原理 B 高级语言程序设计传感器原理及应用数字控制系统设计 掌握工具：硬件：万用表、电烙铁、电脑； 资料累积： 1李华 . MCS- 51 系列单片机实用接口技术 2张洪润传感器应用技术 300 例上册 软硬件条件：软件： Visual C+ 6.0 硬件：单片机 STC89C52 DHT11 温湿度传感器 要研究和解决的问题（做什么） 如何实现电能的产生与
6、整流稳压，并将电能合理存储在 12V蓄电池中作为缓冲。需要解决单片机如何控制霍尔传感器测出电机齿轮转速， DHT11 传感器测出温湿度信息并实现声光报警，最困难的是单片机程序算法的编写，如何精确精准的计算出转速并转换成 KM/H 的速度，准确的编写算法程序得到跑步路程、消耗卡路里、已跑步时间等数据，还有用户的人机交互界面，如何实现温湿度阀值与体重等信息的交互。 工作思路和方案（怎么做） 1）硬件设计 包括总体稳压电路设计，单片机与各传感器模块接口，单片机与电源接口，电源电路。 2）软件设计 单片机使用内部定时器和外部中断 0来计算时间和电机转动速度，编写合理的显示方式在液晶屏上直观的循环显示各
7、信息，编写浮点数转换算法精确的计算路程、卡路里等信息，温湿度报警设置 IO口驱动蜂鸣器和 LED指示灯来实现。 指导教师意见 签字： 2017 年 1 月 9 日 西安邮电大学毕业设计 (论文 )成绩评定表 学生姓名 刘源 性别 男 学号 06134104 专业 班级 电气 1303 课题名称 一种基于单片机的发电跑步机系统设计 指导 教师 意见 评分（百分制）： 指导教师 (签字 )： 年 月 日 评阅 教师 意见 评分（百分制）： 评阅教师 (签字 )： 年 月 日 验收 小组 意见 评分（百分制）： 验收教师 (签字 )： 年 月 日 答辩 小组 意见 评分（百分制）： 答辩小组组长 (
8、签字 )： 年 月 日 评分比例 指导教师评分 ( ) 评阅教师评分 ( ) 验收小组评分 ( ) 答辩小组评分 ( ) 学生总评 成绩 百分制成绩 等级制成绩 答辩委员会意见 毕业论文 (设计 )最终成绩 (等级 )： 学院答辩委员会主任 (签字、 学院盖章 )： 年 月 日 摘 要 本文将说明一种节能型的自发电式跑步机装置，人在其上运动时可以将自身跑步产生的机械能转化为电能储存以实现自发电。跑步时发出的电能经过整流桥及稳压芯片后同时给单片机及其他设备供电，使用 DHT11 温湿度传感器及LCD1602 液晶显示屏，霍尔测速传感器等监测当前的温湿度等跑步信息，并带有可调节温湿度声光报警功能，
9、从而为用户在运动过程中营造一个更舒适的氛围。 本设计相比较传统的健身设备更加的绿色环保，装置所需的电能都将由用户自身产生，更加的符合当前时代要求低碳、低污染的生活理念。 关键词 ： 跑步机 ； 单片机 ； 自发电 ； 霍尔传感器 ABSTRACT This article shall introduce a new type of energy saving device for the self-powered treadmill, when exercising, one can transform the mechanical energy generated during runnin
10、g into electrical energy, which is then saved and stored to realize self-powering. Electricity generated by running goes through a rectifier bridge, then a regulator chip to powering other devices. By using DHT11 wet temperature sensor and LCD1602 LCD panel, Hall speed sensor and etc., various infor
11、mation during running, such as the wet temperature can be monitored, along with a sound and visual alarm function to provide a better environment for users. Compared with the traditional treadmills, this design is more eco-friendly, electrical energy that the device required are self-generated, more
12、 in line with the modern living principle of low carbon emission and low pollution. Key words: Treadmill;MCU;self-powered;Hall sensor 目 录 第一章 绪 论 . 1 1.1 课题研究背景 . 1 1.2 课题研究现状 . 1 1.2.1 国内外研究现状 . 1 1.2.2 设计研究方向 . 3 1.3 课题研究内容 . 3 第二章 跑步机系统总体方案设计 . 4 2.1 发电装置方案设计 . 4 2.2 稳压芯片及稳压电路设计 . 5 2.3 系统流程图及工作原
13、理 . 7 第三章 硬件部分 . 8 3.1 单片机与中断系统 . 8 3.2 LCD1602 液晶显示模块 . 10 3.3 DHT11 温湿度模块 . 13 3.4 霍尔效应传感器测速模块 . 14 第四章 软件部分 . 17 4.1 系统软件模块组成 . 17 4.2 软件模块化编程方法 . 17 4.2.1 显示模块编程 . 18 4.2.2 数据处理模块编程 . 18 4.2.3 环境 监测模块编程 . 19 4.2.4 声光报警模块编程 . 20 4.3 软件设计总流程图 . 21 4.4 系统仿真调试 . 21 第五章 总结 . 24 5.1 跑步机系统设计工作总结 . 24 5
14、.2 产品化设计的改进 . 24 5.3 跑步机设计研究展望 . 25 结束语 . 26 致 谢 . 27 参考文献 . 29 附录 A 原理图 . 30 附录 B 实物图 . 30 附录 C 源程序 . 32 一种基于单片机的发电跑步机系统设计 1 第一章 绪 论 1.1 课题研究背景 据最新科学研究表明，现代社会人类使用的电能主要来自于这些发电方式：包括水力发电、火力发电、原子能发电、风能发电、化学能（电池）及光能（光电池与太阳能电池等）。其中煤电占比 73%、（水电 14.6%、核电 2.4%、气电 2.3%、其他 7.7%），可见当前大部分的电能都是通过火力发电产生的。 火力发电是指通
15、过可燃物体在燃烧时产生大量热能，再通过机械活塞装置使热能转化为机械能继而转变为电能的一种发电方式。其除了发电效率高以外，有很多的缺点：首先，我国对于资源的需求在不断 增加，火力发电却以一种不可再生的方式消耗能源，易造成由于资源匮乏而产生能源危机及生态上的严重破坏。其次由于发电后的大量燃烧物产生于空气中，虽经过过滤但依然会严重的污染环境，造成粉尘悬浮，产生 PM2.5 等污染物而形成雾霾，严重的危害了人类的健康生活。故火力发电随着科技的发展一定会慢慢的被摒弃。 另一方面，随着“养生”观念的不断渗透，越来越多人们逐渐认识到健康的主要性，开始注重饮食与空气环境，各类的健身器材销量也在不断增加。跑步机
16、作为最重要的健身器材之一也不例外，据跑步机的市场调研表明，从销售健身器材的效 益上来看，无论是国内还是国外都有 50%以上的金额消费于跑步机。跑步机的使用方向上大体可分为家用或商业。调研分析跑步机的发展历程曲线可以发现，需求量最大的是家用跑步机。其中美国跑步机年销量约为 300 万台，韩国为100 万台，而中国作为拥有 13亿人的人口大国，跑步机销量却只有约 20万台，且跑步机的产量以每年超过 25%的速度在不断增长，可见未来的跑步机市场一定会有可观的前景及巨大的经济利益。 现代的跑步机在运动中能够监测到运动者的跑步信息，比如运动的速度，路程与消耗的卡路里、温湿度等等，却鲜有可以智能控制温湿度的现代跑步机。自发电跑步机可以通过单片机来设置温湿度阀门，超出阀门设定的值后智能报警并驱动继电器控制当前的温湿度等，因此可以制造出一个更舒适的跑步氛围，故研究这种集节能环保，监测控制于一体的跑步机十分有必要。 1.2 课题研究现状 1.2.1国内外研究现状 随着我国工业科技水平的进步与创新制造能力的不断发展，运动健身器材在潜移默化的影响着人类的健康。在大街上随处可见奔走于健身房，舞蹈班，瑜伽室等运动项目的人们。而健身的效果很大程度上取决于在于运动过程中是否有合
