基于嵌入式技術(shù)的健身娛樂控制系統(tǒng)研究與設(shè)計.pdf

1、當(dāng)今社會，對健康的追求使得人們對有氧健身器材青睞有加。而有氧健身器材需要一個穩(wěn)定的嵌入式控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對電機(jī)的控制以及對運(yùn)動參數(shù)顯示控制等。單片機(jī)作為嵌入式系統(tǒng)中低成本、高可靠性的代表，普遍應(yīng)用于家用或商用中、低檔有氧健身器材中，技術(shù)比較成熟，缺點(diǎn)是由于單片機(jī)的資源限制，系統(tǒng)缺乏娛樂性、互動性和擴(kuò)展性。 健身器材行業(yè)的發(fā)展與嵌入式技術(shù)的應(yīng)用密切相關(guān)，而嵌入式系統(tǒng)已發(fā)展到可編程片上系統(tǒng)(SOPC)時代，這必然為其在健身器材領(lǐng)域的應(yīng)

2、用帶來契機(jī)。本文研究的主要內(nèi)容是基于嵌入式FPGA技術(shù)開發(fā)新型有氧健身器材控制系統(tǒng)，利用FPGA在集成度和可編程邏輯等方面的優(yōu)勢，提高系統(tǒng)設(shè)計的靈活性和可擴(kuò)展性。 課題主要研究內(nèi)容包括：針對目前有氧健身器材在娛樂互動方面功能的不足，提出了基于FPGA技術(shù)開發(fā)具有多種娛樂功能的有氧健身器材控制系統(tǒng)的方案；分析了目前高端有氧健身器材的技術(shù)特點(diǎn)，將具有娛樂性的視頻播放和具有互動性的虛擬現(xiàn)實(shí)功能應(yīng)用到系統(tǒng)設(shè)計中；完成了整個系統(tǒng)的總體方案

3、設(shè)計以及健身控制、視頻播放和畫面疊加等部分功能的實(shí)現(xiàn)。 論文著重完成系統(tǒng)的軟件控制程序和硬件電路部分設(shè)計。在硬件電路設(shè)計上，以FPGA為核心，結(jié)合外圍電路和專用芯片，建立系統(tǒng)的硬件體系結(jié)構(gòu)。軟件程序設(shè)計主要包括FPGA內(nèi)部邏輯設(shè)計和Nios Ⅱ控制程序設(shè)計兩部分，采用Quartus Ⅱ和Nios Ⅱ開發(fā)環(huán)境進(jìn)行程序編寫、編譯和調(diào)試。系統(tǒng)以有氧健身器材作為控制對象，實(shí)現(xiàn)音頻信號的處理，模擬視頻信號的A/D轉(zhuǎn)換，在視頻信號上進(jìn)行畫面

4、和字符疊加，視頻信號D/A轉(zhuǎn)換，VGA接口的LCD顯示等功能。在健身功能實(shí)現(xiàn)方面，通過多路開關(guān)量和脈沖量輸入/輸出、串行通信等對電機(jī)和變頻器進(jìn)行控制，采集運(yùn)動參數(shù)進(jìn)行計算與顯示，從而構(gòu)建起一套完整的有氧健身娛樂控制系統(tǒng)。 在具體的工程應(yīng)用背景下，本文研究了基于FPGA技術(shù)的有氧健身娛樂控制系統(tǒng)開發(fā)方法，創(chuàng)新性的實(shí)現(xiàn)了具有多媒體播放、畫面疊加等功能的有氧健身娛樂控制系統(tǒng)，是健身器材領(lǐng)域進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新的一個有益嘗試，具有較高的實(shí)用價值