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电子信息工程学院

毕业设计开题报告

智能跑步机控制系统的设计

学生姓名：刘茂龙

专业：电子信息工程

班级：

学号：2009040201050

指导教师：曹阳

2013年3月

沈阳航空航天大学电子信息工程学院开题报告

开题报告

一、选题的依据和意义

伴随着社会的发展与进步，人们的生活水平的提高，越来越多的的人喜欢在业余时间

进行锻炼，跑步机使人们的业余生活得能够更加充实并且有益身心健康，跑步机控制系统

的设计也作为跑步机的核心，设计应用数电、模电、单片机及接口技术、C51的编程等知

识，可谓知识面含量非常广，但因现代的微电子技术、计算机技术和嵌入式微控制器技术

等的飞速发展，让我们做出各种类型跑步机成为可能。目前各大城市都有很多家健身中心，

不可或缺的跑步机也引领着时代的脚步。所以智能跑步机控制系统的设计也随着广大用户

的需求而变得越发重要，跑步机的设计也在不断地改进和完善。

基于单片机跑步机控制系统主要在于单片机的应用。单片机又名嵌入式微控制器

（EmbeddedMicrocontroller），明显的优势就是可以嵌入到各种仪器、设备中，实现的

是对象的智能化控制，这一点是巨型机和网络不可能做到的。其目前的发展趋势主要是

CMOS化、低功耗、小体积、大容量、高性能、低价格和外围电路内装化等几个方面发展。

开发此项目可以使用户更好的体验跑步机的更多更实际的功能，通过这次毕业课题的

设计，一方面，巩固了我们所学的知识，检验理论运用于实践的能力，同时能够对我所学

知识进行一次全面的总结。另一方面，通过大量资料的查阅，使我对跑步机工作原理有了

更深入的了解，有助于提高我独立分析问题和解决问题能力，而且还提高我们综合运用知

识的能力和改善了我们的知识结构，为以后的工作积累了一定的经验。

二、选题研究的基本内容

要求基于单片机设计一个跑步机控制系统。该跑步机以单片机作为核心部件产生逻辑

控制及信号，能够显示跑步者跑步的时间，跑步者消耗的热量，跑步者跑步的速度跑步机

坡度可调的功能。通过软件编程，易于实现功能的扩展。

1、设计跑步机能够显示跑步的总时间。

2、设计跑步机能够显示跑步者跑步的速度。

3、设计实现跑步机速度与坡度可以调节。

4、设计跑步机显示跑步者累计消耗的热量。

5、逐步完成各部分电路的设计。

6、完成软件编程。

7、完成硬件电路的仿真及硬件调试等主要任务。

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沈阳航空航天大学电子信息工程学院开题报告

三、研究方法及措施

对现有的跑步机进行分析、理解，剖析其组成要件及各部件的组成原理，为选取合理

软件的开发方案做准备，在设计的过程中遇到了很多的困难，智能跑步机的设计，要求达

到四个技术指标，跑步机开始工作时，能够显示跑步的时间，显示跑步的速度，显示跑步

过程中消耗的总热量，跑步机的坡度可调。设计通过单片机实现程序的编辑与脉冲信号的

输出。时间显示部分利用定时器计时实现。跑步速度通过控制电机转速，调速电机转速由

单片机编程输出方波信号并利用继电器控制直流电机的通断来实现调速电机通电时间，进

而控制调速电机的转速。热量计算部分通过时间、速度、相应速度所对应的能量消耗指数

来计算并通过液晶显示器显示。显示部分，设计同时显示跑步时间，跑步速度还有跑步时

消耗的总热量。设计速度可调节快慢，本设计中速度通过按键调节，每按一次加速或减速

键，速度会有相应的提升或减慢。在液晶显示器中显示出时间信号，速度信号还有消耗热

量信号。另一个调坡度电机控制跑步机的坡度，调坡度电机选为步进电机，当调坡度电机

通电时机电机转动，断电时电机停止转动，利用螺旋杆连接跑步机，通过控制电机的正反

转，控制跑步机坡度的大小，既达到设计要求