基于嵌入式技術的健身娛樂控制系統(tǒng)研究與設計.pdf

1、當今社會，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)，實現(xiàn)對電機的控制以及對運動參數(shù)顯示控制等。單片機作為嵌入式系統(tǒng)中低成本、高可靠性的代表，普遍應用于家用或商用中、低檔有氧健身器材中，技術比較成熟，缺點是由于單片機的資源限制，系統(tǒng)缺乏娛樂性、互動性和擴展性。 健身器材行業(yè)的發(fā)展與嵌入式技術的應用密切相關，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域的應

2、用帶來契機。本文研究的主要內(nèi)容是基于嵌入式FPGA技術開發(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)設計的靈活性和可擴展性。 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特點，將具有娛樂性的視頻播放和具有互動性的虛擬現(xiàn)實功能應用到系統(tǒng)設計中；完成了整個系統(tǒng)的總體方案

3、設計以及健身控制、視頻播放和畫面疊加等部分功能的實現(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計。在硬件電路設計上，以FPGA為核心，結合外圍電路和專用芯片，建立系統(tǒng)的硬件體系結構。軟件程序設計主要包括FPGA內(nèi)部邏輯設計和Nios Ⅱ控制程序設計兩部分，采用Quartus Ⅱ和Nios Ⅱ開發(fā)環(huán)境進行程序編寫、編譯和調(diào)試。系統(tǒng)以有氧健身器材作為控制對象，實現(xiàn)音頻信號的處理，模擬視頻信號的A/D轉換，在視頻信號上進行畫面

4、和字符疊加，視頻信號D/A轉換，VGA接口的LCD顯示等功能。在健身功能實現(xiàn)方面，通過多路開關量和脈沖量輸入/輸出、串行通信等對電機和變頻器進行控制，采集運動參數(shù)進行計算與顯示，從而構建起一套完整的有氧健身娛樂控制系統(tǒng)。 在具體的工程應用背景下，本文研究了基于FPGA技術的有氧健身娛樂控制系統(tǒng)開發(fā)方法，創(chuàng)新性的實現(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)，是健身器材領域進行技術創(chuàng)新的一個有益嘗試，具有較高的實用價值