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基于单片机PIC16F74的电动按摩椅的研制

导读: 随着我国经济的迅速发展和人们生活水平的不断提高,按摩椅等保健产品越来越受到欢迎。本文介绍了一款采用PIC16F74单片机作为微处理芯片的电动按摩椅控制系统,具体包括有系统的组成和功能介绍、硬件电路的设计、软件功能实现以及抗干扰措施。

  1:引言

 

  随着我国经济的迅速发展和人们生活水平的不断提高,按摩椅等保健产品越来越受到欢迎。目前,在电动按摩椅市场上,进口、合资以及国产产品并存。相对而言,进口产品功能强大、按摩方式丰富、外观优美,但同时其价格也非常昂贵。而国内产品功能较简单,产品知名度也相对较低,但是其价格比较低廉。本文主要介绍了一款自主研发的中档电动按摩椅。该产品既有功能比较强大、按摩方式比较丰富、结构简单、外观优美、控制方式简单灵活,产品容易升级的特点,同时其价格却只有国外同等产品的一半。

 

  2:按摩椅系统的组成、工作原理及其功能实现

 

  2.1:系统组成

  整个系统主要分为两个部分,即背部按摩区域和臀部、下肢按摩区域。

  背部按摩区域的机构主要有:系统控制电路板、电动机、丝杆及其润滑装置、S形滑动槽、按摩头功能盒等。同时根据人体结构又将背部整个区域划分为颈部、中部、腰部以及尾椎四个按摩区间。而臀部、下肢按摩区域的机构主要有12个

  按摩气囊及其实现机构。此外系统主要还有手控面板,红外线探测系统,靠背、小腿架处的电动推杆等。

  2.2:系统工作原理及结构功能特点

  由于PIC单片机具有成本低,功能丰富,控制方式简单等优势,因此系统采用PIC16F74单片机作为系统的控制芯片

  系统设计为自动和手动两种运行模式。在自动模式下,按摩模式主要有:快速消除疲劳模式、休闲模式、睡眠模式以及适合于老人使用的轻柔模式等。而在手动方式下,可以启停任意电机和按摩气囊。并可根据实际情况,选择需要的按摩力度、宽窄和气囊按摩压力。系统所有的按摩功能均具有三档速度调节。

  背部机构根据人体的背部生理曲线科学地设计为S形结构。其背部机构的主要功能有:推拿、揉捏、捶打及指压。其中推拿、揉捏、捶打及指压功能分别由三台电机独立驱动实现。按摩头功能盒可以上下运行,并可选择全程、局部以及定点进行按摩。而在臀部和下肢区域,可以通过控制气囊的收放起伏律动以及气囊的强度来实现按摩。

  此外还可以根据个人的喜好控制靠背、小腿架的电动推杆,调整靠背和小腿架的倾斜角度,从而提高按摩舒适度。

  2.3:系统功能实现

  2.3.1:硬件实现

  该按摩椅控制系统中的主要硬件为PIC16F74微处理器。供电电源为+5V,输入和输出可以是模拟(量)信号,也可以是开关(量)信号。本控制系统采用的是PIC16F74开关量的输入和输出来进行控制的。

  系统首先通过红外线探测装置获得按摩对象的身高和形体参数,并将相关参数传递给系统主程序,然后根据人体穴位的分布原理,驱动按摩机构进行按摩。

  系统中的背部行程及揉捏电机在运行时经常需要换向,其正反转功能采用互锁电路驱动两个继电器交替工作来实现,并且电路在任何时候最多只有一只继电器工作,这样可以十分有效的避免同一继电器在较长时间使用后,由于其换向后接触不良而导致的电路短路情况,从而可以大大提高系统运行的稳定性和可靠性,显著地延长产品的使用寿命。

  2.3.2:系统软件实现

  为了充分发挥系统的性能,实现按摩方式、力度及其宽窄的合理组合,本系统软件共设计为三层:电机驱动层,功能驱动层,用户界面。其中:电机驱动层负责对硬件的驱动,即起停、强弱以及宽窄的驱动;功能驱动层负责对所有功能的按优先级仲裁,对低级功能进行保护或清除,并与其他模块的功能层交互等;而用户界面则负责接收用户的按键输入。其原理如图1所示。

 

  

 

  系统的控制程序流程图如图2所示

 

  

 

  系统上电后,CPU开始对整个键盘进行扫描,当扫描到某键按下后进行适当的延时消抖,再次确认按键有效后即启动相应按键的服务子程序,然后进行过零检测,通过控制可控硅来实现对电机的速度控制。同时将电机的速度状态显示于LCD中。

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