机场休息机按摩机毕业论文

摘要在机场或火车站，当旅客想短暂休息，又不想出门找酒店时，如果有小的住宿设施，机场可以解决这个问题。本文设计的机场睡眠休息机是一款面向机场旅客临时休息的移动式综合车载服务设备。本文首先介绍了休息机的历史背景，论证了休息机的实用性。因此，结合所学知识，有针对性地设计了其余机器的几个主要模块。本文主要介绍了休息机两个主要总成的设计：床身和提升轮机构。床身主要由按摩模块和俯仰模块组成。设计包括主要尺寸机构的设计，以及必要的选型计算。除了必要的结构设计外，文末还进行了升降轮模块的单片机控制设计。本文不仅总结了现有按摩椅的原理，还对床身进行了类推设计，完全自主创新了便于睡眠机移动和固定的升降轮模块。该设计也为今后其余机的设计提供了相关要求和有价值的参考。关键词:睡眠休息机,床身,按摩模块,俯仰模块,升降轮机构目录TOC\o"1-3"\h\u摘要我摘要二第一章简介1.1学科背景及研究目的及意义11.1.1学科背景11.1.2本研究的实际演示21.2国外该方向研究现状及分析21.2.1国外该方向研究现状及分析21.2.2中国该方向的研究现状及分析31.3研究内容与方法31.3.1研究内容31.3.2研究方法4第二章睡眠机总体设计2.1简介52.2睡眠机功能分析52.2.1卧铺可具备的功能概述52.2.2本睡眠机功能选项62.2.3睡眠机整体方案布局62.3床位布局设计及主要尺寸72.4床身角度调整机构设计82.5角度调整模块中连杆机构及动态参数的计算92.6章节总结14第三章床件按摩模块设计与计算3.1简介15_3.2机械按摩原理及特点153.3现有按摩椅按摩方式及结构分析16市场按摩椅案例分析163.3.2现有按摩椅按摩机构运动方式分析173.4床身按摩功能模块结构设计183.5按摩结构中螺杆及其电机的选择193.6其他部件的选择与计算21型带及其连接的起升电机选型213.6.2转盘连接电机的选择213.7章节总结21第四章起重轮模块设计计算4.1简介22_吊轮模组方案设计及工作原理234.2.1提升轮模块设计234.2.2升降轮模块工作原理234.3起重轮模块中的受力分析和丝杠传动参数计算244.3.1丝杠受力分析244.3.2丝杠传动参数选择计算264.3.3电机型号选择264.4其他尺寸参数274.5章节总结27第五章举升轮单片机控制设计5.1运动控制策略选择275.2电机驱动控制设计28直流电机调速原理及方案的选择285.2.2PWM实现方法305.3电机运动控制硬件设计315.3.1硬件介绍315.3.2整体系统硬件连接图315.3.3复位电路和时钟电路325.4系统软件设计335.4.1PWM脉冲程序345.4.2调试与仿真345.5章节总结35结论35参考文献37至39附录一升降轮控制C语言程序40附录二系统整体硬件连接图43附录III单片机控制电机仿真结果图44第一章简介1.1课题背景及研究目的和意义1.1.1学科背景通过本次毕业设计，学生可以深入了解专业机械设备的设计方法，使学生能够充分利用所学知识，理论联系实际，独立开展设计工作，掌握实践能力从事机械设计及自动化相关工作。你有没有遇到过航班延误，一等就是三四个小时？当您在机场长椅上筋疲力尽时，您是否期待一张床休息？本文设计的“机场睡眠休息机”可以帮助旅客解决这个问题。它提供了片刻安宁的睡眠和休息，而不会浪费时间寻找酒店。机场睡眠休息机（如图1-1所示）是一种供机场旅客临时休息的移动式车载综合服务设备[1]。需要可调节舒适度的躺、半躺和坐功能。采用舱室结构（可自动开启和关闭舱室），可与外界隔离。具有立体音乐功能（催眠音乐或语音播放）、清新空气功能（流动净化空气）、外挂或充电（带电池）支持背部按摩功能（或头部、眼睛、身体、手臂、腿部），脚），配备电动驱动装置，方便卧铺的移动和固定。配备空调，隔音效果好。图1-1睡箱图1-2睡箱1.1.2本研究的实践论证新时代的人们非常重视舒适。睡箱的主要优点是可以放置在机场候机厅，为延误航班或转机等需要长时间等待的旅客提供便利，让人们体验到舒适和便利。当人们需要在机场休息并且不想出去寻找酒店时，在机场有一个地方休息是很棒的。由于条件有限，机场只能放置这样的小地方。休息处必须有床，（如图1-2所示）。再加上乘客在旅途中非常疲惫，经常要等上几个小时，这让人难以忍受，渴望有一种更舒适的放松方式，所以最好把这样的地方或设备放在能按摩，可以调节角度。床不仅可以提供普通的休息，还可以给乘客按摩，缓解乘客的疲劳。如果乘客不想按摩，可以盖上按摩模块，变成一张普通的床。因此，一款多功能的智能床面对于广大机场旅客来说是非常有用的。如果你想轻松移动这个设备，你必须让这个设备有轮子，但是如果你不把轮子放大，你就不能用小轮子来长时间承受睡觉的身体和乘客的重量，所以如果轮子在使用时可以伸出身体，那么在不使用时将身体缩回，使睡眠身体接触地面是非常实用的。此外，这种设计是对普通睡箱的补充，适合需要按摩的候车旅客使用。1.2国外该方向研究现状及分析1.2.1国外该方向研究现状及分析机场睡眠机的前身是睡眠盒——sleepbox（如图1-1所示），是俄罗斯建筑公司ArchieGroup[2]的最早产品。其尺寸为2m×1.4m×2.3m。它的主要元素是一张2mx0.6m的床，这是一个自动系统，可以随时更换新床单。由聚合物泡沫制成的柔软床使人们睡得更舒服。“睡箱”部配备了通风系统、音响系统和报警系统，并配备了液晶电视、专为笔记本和手机设计的电脑插座，以及里面的无线网络，带给您一种感受家的。当您需要进入时，可以通过刷卡或投入硬币的方式使用。您可以根据自己的需要选择时间[3]。1.2.2国家在该方向的研究现状及分析2012年7月10日，中国首个“迷你仓”国际机场投入试运行。当乘客面临航班延误或需要转机时，坐在椅子上等待几乎让人抓狂。“迷你睡眠舱”就是为了满足这一需求而设计的[4]。这间位于国际机场T3航站楼的“迷你睡舱”，在外观上看起来非常小巧紧凑，内部设计也装修简单，绿色环保，从外面看就像是一个“小屋”。“迷你睡房”空间分布合理，每间面积约3平方米，高2.7米。虽然这里只是临时休息的地方，但“迷你睡舱”可谓“麻雀小而全”，单人床、液晶电视、电脑桌、充电插座、LED阅读灯、Wi-Fi，但不幸的是没有厕所。乘客需要去机场厕所。“MiniSleepingBox”的设计理念起源于2009年的欧洲，最初被称为“HiveSleepingBox”概念设计，就像一个临时的私人休息“盒子”或一种迷你酒店房间。它是一种为过往乘客提供临时休息的装置。主要服务于机场和高铁站，可供飞机延误、机场接送等人员使用。国际机场运营部工作人员表示，这种“迷你睡箱”的设立，是根据莫斯科机场的做法，在中国其他机场从未出现过的。这一次，机场总共设置了20个。综上所述，国外都是蜂窝睡箱，对这种设备的研究才刚刚起步几年。这次我的设计旨在将这种木箱式结构升级为移动式综合车辆服务设备。，更机械化、智能化，移动更方便[5]。1.3研究内容与方法1.3.1研究内容（1）本结构的大致尺寸与市面上同类产品类推设计。(2)研究按摩背部装置的特点，设计合理的机构模块。(3)升降轮模块设计用于方便睡眠和休息机的移动和固定。(4)四台电机采用丝杆传动、皮带传动、链传动、丝杆传动等结构或部件进行参数计算和选型。(5)使用三维绘图软件Solidworks进行造型设计，使用二维绘图软件Autocad进行造型设计(6)利用三维绘图软件Solidworks模拟睡眠机的床身按摩模块、俯仰模块和升降轮模块的工作过程。(7)根据升降轮模块的运动控制要求，详细设计了运动控制方案，完成了基于单片机AT89c51和驱动芯片L298的直流电机伺服控制系统的软硬件设计。(8)与Proteus和Keil软件联合仿真控制电路1.3.2研究方法(1)文献研究方法。根据研究目的，通过查阅文献获得信息，从而全面、正确地理解所要研究的研究问题。其作用是：①了解相关问题的历史和现状，帮助确定研究课题。②能对研究对象形成大致印象，有利于观察和参观。③能够得到实际数据的对比数据。④有助于了解事物的全貌。(2)类比法。通过比较同类产品的尺寸和尺寸来选择零件，选择睡眠机功能模块的部分尺寸和尺寸进行零件的选择。(3)举升轮机构类推市场现有产品剪式千斤顶的设计。(4)市场调查法。通过去商场体验按摩椅等设备来分析和设计自己的话题[6]。第二章睡眠机总体设计2.1简介睡眠机的全称是机场睡眠机。当乘客面临航班延误或需要中转时，坐在椅子上等待的滋味几乎让人抓狂。“迷你睡眠室”就是为了满足这一需求而设计的。目前正在设计的机场睡眠休息机无疑是这种“迷你睡眠箱”的升级版，不仅需要机械化、自动化，还需要智能化的人性化。2.2睡眠机功能分析卧铺可具备的功能概述机场睡眠休息机的功能是提供休息，而床是最重要的部分。机场睡眠休息机是为机场旅客临时休息而设计的移动式综合车载服务设备。采用舱室结构（可自动开启和关闭舱室），可与外界隔离。具有立体音乐功能（催眠音乐或语音播放）、清新空气功能（流动净化空气）、外挂或充电（带电池）支持背部按摩功能（或头部、眼睛、身体、手臂、腿部），脚），配备电动驱动装置，方便卧铺的移动和固定。配备空调，隔音效果好。可调节舒适的平卧和半卧坐功能；支持平躺和侧躺（甚至是肚子）；空调功能；香味功能（释放镇静和催眠精油）；背部按摩功能（或头部、眼睛、身体、手臂、腿、脚）；定时功能；唤醒功能（增加声音，增加振动）；舱室类型（可自动开启和关闭舱室），可与外界隔离；看得见外面，看不见外面，外面看不见里面；远程控制无线科室监控功能（管理员可通过无线方式监控科室人员情况）；立体声音乐功能（催眠音乐或语音播放），新鲜空气功能（流动和净化空气），良好的隔音功能，可调节外光调光功能（或自动调光功能），存放旅行或衣物的功能，小更衣空间，环境清洁消毒功能，色光转换功能，外挂或充电（带电池）；易于移动和固定；现代、流线型、美观的外观；硬币或纸币购买功能（自动服务）；红外线疗法；磁疗；水床功能；动态水（热水或冷水）等[7]。2.2.2本睡眠机功能选择方案（1）机舱设计：根据市场上现有的同类成熟产品确定大致尺寸。（2）休息放松功能：智能床设计，具有按摩功能和角度调节功能(3)随时移动和固定功能：升降轮设计(4)24v统一供电的电池驱动执行器各部分执行各部分功能。(5)升降轮模块的运动由单片机和伺服电机共同控制，实现自动化。2.2.3睡眠机整体布局基于以上原理，机场睡眠机的主要结构是机舱、具有按摩功能和角度调节功能的智能床、可升降的轮子和储物柜。其整体装配图如图2-1和透视图2-2：主要结构如下：现有睡盒2700×1500×2410（单位：mm）(2)智能床身：具有按摩功能和角度调节功能(3)起重轮：指千斤顶，剪式结构，轨枕接上，万向轮接下。（4）储物柜：这里是二次模块，不做详细设计，尺寸为600×350×300（单位：mm）(5)自动门：这里是主要原理图，控制部分没有详细设计(6)窗户：安装有色玻璃，里面可以看到外面，外面看不到里面。图2-1睡眠休息机装配图图2-2睡眠休息机透视图2.3床位布局设计及主要尺寸床的整体布局应考虑舒适度，以及安装方便、制造方便等因素。最后结合人体工学和家居行业现有统计数据，根据要求[8]确定的床体总体布局如图2-1所示：图2-3-床身组装图其中，主要部件有按摩模块、连接块、电动执行器（具体型号稍后选择）、床柱、螺丝等。按摩模块与角度调节模块相结合，通过连接块实现角度调节。螺钉为M10，床柱和床架用螺钉[9]连接。床架的一般尺寸如图2-4所示，其一般机构如图2-5三维示意图，其中每根刚杆的尺寸不仅要协调床身各部分的尺寸。人体，还要考虑到按摩模块的一般尺寸[10]。图2-4床架尺寸图2-5床架3D示意图2.4床身角度调整机构设计角度调节机构可以选择齿轮传动、丝杠传动、皮带传动、连杆传动等。这里选择连杆传动[11]。本章稍后将详细计算其参数。角度调节机构示意图如图2-6和图2-7所示。图2-6角度调整模块前视图图2-7角度调整模块后视图角度调节机构的工作原理是：电动推杆为动力元件，提供直线运动，通过连杆转换成按摩模块的旋转运动。连杆末端为滑轮，滑轮在滑道内滑动，顶起按摩机构，实现角度调节。伺服电动缸是一种集伺服电机和丝杠于一体的模块化产品。它将伺服电机的旋转运动转化为直线运动，同时将伺服电机的最佳优势转化为精确的速度控制、精确的转速控制、精确的转矩控制。精确的速度控制、精确的位置控制、精确的推力控制，将伺服电机的旋转运动转化为直线运动，同时将伺服电机的最佳优势——精确的速度控制、精确的转数控制、精确的转矩控制into——精确的速度控制、精确的位置控制、精确的推力控制；实现高精度直线运动系列的全新革命性产品，大部分具有绝对动载荷自锁功能，增加了设备运行的安全性，而且很多按摩椅采用电动缸作为动力元件，所以电动缸可以直接承受载荷[12]。2.5角度调整模块中连杆机构及动态参数的计算2.5.1联动机构参数计算图3-6为联动机构示意图，AB为电动推杆，连杆为BCD，按摩器D的尺寸设置如图2-8和2-9所示。图2-8联动机构示意图2.5.2角度调整模块动态参数计算2.6章节总结本章主要分析休息机的功能、总体设计方案布置和床身角度调节机构的设计计算，根据以下的尺寸大致设计休息机的外形尺寸和床身的主要尺寸。市场上现有的睡眠盒。进行了主要动力元件电动缸的设计和选型，利用机械原理知识和数学分析计算出连杆的大致尺寸。并对床的角度调节装置进行了设计和分析。第三章床件按摩模块设计与计算3.1简介_本章主要设计计算机场睡眠机中智能床的按摩模块。如果你想在床上设计一个按摩器，因为它主要用于背部按摩，你可以参考现在市场上种类繁多的按摩椅的背部按摩机构及其原理。因此，有必要在本章开头分析机械按摩的原理和特点。在分析了机械按摩的特点后，有必要通过实例分析市场上按摩椅产品的背部按摩原理，从而推导出本设计的基本机理和按摩方法。3.2机械按摩原理及特点传统的手法按摩是通过专业医师/按摩师，根据按摩对象的实际症状或生理特点，对身体不同的穴位或部位进行“推”、“揉”、“压”等一系列不同的手法。与手动按摩相比，按摩椅采用的机械按摩方式既有相似之处，也有自己的特点。首先，在实现方式上，以背部按摩为例，机械式按摩是利用专门设计的按摩头或充气气垫，通过螺杆、气泵等机械机构带动多组电机运转。实现敲击、揉捏、敲击等各种按摩动作，其控制精度主要取决于机械部件本身。相对而言，机械按摩只能最大程度地模拟人工按摩，机构的复杂程度决定了“模拟”的程度。3.3现有按摩椅按摩方式及结构分析市场按摩椅案例分析常见的按摩机构（按摩头）有滚轮式、固定式（又分为单头式、双头式和多头式）。由于按摩椅机构的设计属于机械工程学科，它的设计不仅涉及到按摩头本身，还涉及到整个传动系统，非常复杂，这里不再赘述。图3-1为滚轮按摩椅按摩机构示意图。按摩椅由电机驱动，通过滚轮按摩机构进行各种按摩，并可沿丝杆上下移动，实现连续按摩[15]。图3-1市场上按摩产品结构图图3-2是另一种按摩椅的总支架图，其中背部按摩是两种运动的组合：伸展背部的直线运动和按摩球的旋转运动，即一转一直线运动。图3-3为结构示意图，由电机驱动蜗杆主动运动，通过蜗杆与涡轮的配合，按摩球旋转，并延伸圆柱齿轮与背面的运动转换，实现整个背部。按摩。这种设计的思路是：采用模块形式设计，不受支架限制，可以自由组装[16]。图3-2按摩椅支架图3-3按摩椅结构3.3.2现有按摩椅按摩机构运动方式分析机械按摩是靠按摩机构带动按摩触点作一定规律的机械运动。根据按摩机构运动轨迹的不同，按摩方式可分为定点按摩和连续按摩。定点按摩针对人体背部的不同部位，采用不同的按摩方式，进行特定的“点”或“区域”按摩。控制有更高的要求。按摩机构依靠丝杠（导轨）沿人体背部曲线上下或左右滑动。这种按摩方式称为连续按摩，一次可以按摩背部大部分区域。连续按摩除了控制按摩强度等参数外，对按摩进给速度、行程控制、按摩宽度（横向按摩）、按摩机构与人体背部曲线的贴合程度等也有一定的要求，所以它的功能实现比点按摩还要复杂。从背部的穴位分布和按摩区域的划分来看，无论是定点按摩还是连续按摩，都应该能够在空间的水平和垂直两个方向上进行按摩，让大部分穴位在背部可以按摩。1.螺丝支架2.电机3.按摩车总成4.丝杠5.外壳6.轨道7.按摩球图3-4按摩模块结构图3.4床身按摩功能模块结构设计根据现有按摩机构的案例分析，主要的按摩动作是三个动作，也很容易实现，主要是按摩球的旋转运动、按摩球的挤压运动和背部的直线运动。按摩球。设计也主要是从这三个机芯发展而来的。但创新了中间实现形式，整体按摩器结构如图3-4所示。该按摩器主要实现三种运动：直线运动的实现主要依靠螺杆电机带动螺杆转动，使按摩车与螺杆座做直线运动，按摩车上的轮子在轨道，电机反方向旋转。从而使按摩车各部件反向运动，实现背部按摩功能的直线运动；按摩车内的圆盘随旋转电机旋转，从而带动按摩球做圆周运动。升降电机带动皮带，使皮带带动皮带轮转动，皮带轮与按摩组件螺杆配合，实现圆周运动与直线运动的转换，即按摩球的挤压运动。所示，按摩车内升降电机的转动带动大滑轮做圆周运动，使按摩球上下运动，即按摩球的挤压运动。这种挤压运动也是通过升降电机的正反转来实现的，本章后面会介绍它的选择。图3-5按摩车组件旋转电机带动按摩球实现圆周运动，止动销的作用是实现旋转电机不旋转的运动。按摩球内有弹簧吸收震动（如图3-7所示）。图3-7按摩球示意图3.5按摩结构中丝杠及其电机的选择3.6其他元件的选型计算带及其连接的起升电机选型3.6.2转盘连接电机的选择3.7章节总结本章主要设计计算床身部分的按摩部分。在分析了市场上现有按摩椅的工作原理后，最终确定自己的按摩器的原理和结构。随后分别计算了按摩器中的螺杆、三角带、与螺杆相连的电机、升降电机、用于挤压运动的丝杠驱动、用于旋转运动的电机等参数进行选型。.第四章起重轮模块设计计算4.1简介_为了方便睡眠休息机的移动和固定，设计了可升降的轮子。起重轮机构并不好做，因为相关参考文献不多，而且这种装置在车轮着地时很难起重很大的重量，而且起重物是一个平面。下面将解决这个问题，并对起重轮模块进行设计计算。图4-1剪式千斤顶图4-2起重轮组件升降轮模组方案设计及工作原理4.2.1提升轮模块设计图4-3提升轮模块4.2.2升降轮模块工作原理4.3起重轮模块中的受力分析和丝杠传动参数计算4.3.1丝杠受力分析4.3.2丝杠传动参数选择计算4.3.3电机型号的选择4.4其他尺寸参数链传动选用主动轮17齿，从动轮38齿，单排A型链条，从McGrady工具组直接转入总成。经过实践，选择08A，间距为12.7mm。4.5章节总结本章对睡眠休息机的升降轮模块进行了详细设计，包括电机的选型、丝杆传动的参数计算、链传动的计算等。剪叉式千斤顶设计的提升轮模块机构的设计主要是类推。第五章举升轮单片机控制设计通过以上章节，为了方便轨枕的移动，本文设计了一种用于轨枕的提升轮模块。在本章中，我们对其运动控制系统进行了详细的分析和设计。5.1运动控制策略选择经调查，我们发现医疗机构使用的血型分析仪器经常存在加样机械臂定位不准、初始化失败等故障。主要原因是运动控制部分采用步进开环控制，影响加样。系统的可靠性和稳定性。起重臂的载荷虽然不大，但对机械结构的运动控制精度要求比较高。鉴于其对安全性和运动控制精度的要求，我们对运动控制部分采用基于位置反馈的半闭环控制。控制策略框图如图5-1所示。图5-1运动控制示意图5.2电机驱动控制设计直流电机调速原理及方案的选择根据励磁方式的不同，直流电动机分为自励式和他励式两种。不同励磁方式的直流电机的机械特性曲线是不同的。对于直流电机，人工机械特性方程为：

(5-1)在哪里：UN,ΦN——额定电枢电压、额定磁通量；Ke,Kt——与电机有关的常数；Rad,Ra——电枢外加电阻，电枢电阻；分析上式可得。当分别改变UN、ΦN和Ra时，可以得到不同的转速n，从而实现转速的调节。当改变励磁电流If时，可以改变磁通φ的大小，从而达到变磁通调速的目的。但由于励磁线圈发热和电机磁饱和的限制，与电机变比和平均电压有关的励磁电流If和磁通φ只能在一个范围低于其额定值，因此只能通过弱磁来调节速度。在调整电枢和增加电阻Rad时，会软化机械特性，导致电机的负载能力减弱。对于他励直流电动机，在改变电枢电压UN时，分析人工机械特性方程，得到人工特性曲线。如图5-2所示。理想空载转速n随着电枢电压的上升和下降而相应变化。不同电枢电压的机械特性曲线相互平行，表明硬度不随电枢电压的变化而变化，电机的负载能力是恒定的。当我们平滑调节他励直流电机电枢两端的电压时，可以实现电机的无级调速。基于以上特点，通过改变电枢电压来调节直流电机转速的方法被广泛采用。改变电枢电压可以通过多种方式实现，如晶闸管电源调速系统、大功率晶体管调速系统、直流发电机电源调速系统和晶体管直流脉宽调速系统。图5-2直流电机的机械特性曲线PWM是一种电压调节方式，通过控制固定电压直流电源的开关频率来改变负载两端的电压，从而达到控制要求。PWM可以应用在很多方面，如电机调速、温度控制、压力控制等。根据需要改变一个周期的“开”和“关”时间。通过改变直流电动机电枢上电压的“占空比”，改变平均电压的大小，从而控制电动机的转速。因此，PWM也被称为“开关驱动”。在脉冲的作用下，当电机通电时，转速增加；当电机断电时，转速逐渐降低。只要按一定规律改变通电和断电时间，就可以控制电机的转速。当电机始终连接电源时，电机最高转速为Vmax，占空比设置为D=t1/T，电机的平均转速为：

Vd=Vmax×D

(5-2)其中：Vd——电机的平均转速；V——为电机完全通电时的转速（最大值）；由上式可知，当我们改变占空比时，D=t1/T，可以得到不同的电机平均转速，从而达到调速的目的。严格来说，平均速度Vd和占空比D=t1/T不是严格线性的。在一般应用中，可以近似地认为是一种线性关系。5.2.2PWM实现方法PWM信号的产生通常有两种方法：一种是软件方法；另一种是硬件方法。硬件方法的实现已经在很多文章中介绍过了，这里不再赘述。本文主要介绍了利用单片机实现PWM信号的软件实现方法。MCS51系列AT89C51的典型产品有两个定时器T0和T1。通过控制定时器的初始值T0和T1，可以从C51的任意输出端口输出不同占空比的脉冲波形。因为PWM信号软件实现的核心是单片机的定时器，不同的单片机的定时器有不同的特点。即使同一台单片机选用不同的晶振，所选择的定时器的工作方式也不同，定时器的计时从头开始。值与计时时间的关系也不同。因此，首先要搞清楚定时器的计时初值与计时时间的关系。若单片机的晶振频率为f，则定时器初值X与定时时间t的关系为：t=(2^NX)×12/f(5-3)式5-3中，N为定时器的工作模式，模式0时N=13，模式1时N=16，模式2时N=8。通过改变定时器的初始值来改变占空比D=t1/T，达到控制电机转速的目的[22]。5.3电机运动控制硬件设计5.3.1硬件介绍随着集成电路技术的飞速发展，微控制器被广泛应用于伺服控制系统，这种数字伺服系统的性能可以大大超过模拟伺服系统。数字伺服系统可实现高精度的位置控制和速度跟踪，控制方式可随意改变。单片机和DSP已广泛应用于伺服电机控制。以单片机为控制器的数字伺服控制系统具有体积小、可靠性高、经济性好等明显优点。本文采用89c51单片机实现对直流伺服电机的控制。L298N是SGS-THOMSON微电子生产的双全桥步进电机专用驱动芯片（DualFull-BridgeDriver）。它包含4通道逻辑驱动电路。它是两相和四相步进电机的专用驱动器。驱动两个两相或一个四相步进电机，包括两个H桥高压、大电流双全桥驱动器，接收标准TTL逻辑电平信号，可驱动46V和2A以下的步进电机[23].系统整体硬件连接图整体硬件系统包括：AT89c51单片机、步进电机驱动芯片L298、复位电路、时钟电路、驱动电路、步进电机等。接线图见附录二。5.3.3复位电路和时钟电路复位电路和时钟电路是维持单片机最小系统运行的基本模块。复位电路通常分为上电复位和手动复位两种，如图5-3和图5-4所示。图5-3上电复位图5-4手动复位有时程序在系统运行过程中跑掉了。在程序开发过程中，经常需要手动复位。所以本设计选择手动复位。高频时钟有利于更快的程序运行，也可以实现更高的信号采样率，从而实现更多的功能。但系统要求高，功耗大，运行环境恶劣。考虑到单片机本身是用来控制的，不是用来进行高速信号采样处理的，选择一个合适的频率就足够了。频率合适的晶振有利于选频信号的强度和精度。在本设计中，选择一个12.000MHz无源晶振连接到XTAL1和XTAL2引脚，并并联两个30pF陶瓷电容以帮助启动振荡[24]（如图5-5所示）。本设计中使用的L298与电机的连接示意图如图5-6所示。图5-5最小系统图5-6驱动电路5.4系统软件设计升降轮模块便于移动和固定休息机，其动作流程图如图5-7所示。碰到限位开关2上升停止初始化按钮SB1按下轮子上升按钮SB1按下碰到限位开关2上升停止初始化按钮SB1按下轮子上升按钮SB1按下轮子下降碰到限位开关1下降停止5.4.1PWM脉冲程序voidtimer0()使用1中断1{TH0=0x1c;/*重新加载定时器初始值*/TL0=0x18；时间++；if(time==high)/*高电平持续时间结束，变为低电平*/{a=0;}elseif(time==period)/*循环时间到，走高*/{时间=0；a=1;}}5.4.2调试与仿真用keil软件，然后用keil和proteus进行协同仿真，即在Keil，在结果显示在附录III中。5.5章节总结本章根据升降轮模块的运动控制要求详细设计了运动控制方案，并完成了基于单片机AT89c51和驱动芯片L298的直流电机伺服控制系统的软硬件设计。控制电路与Proteus和Keil软件共同仿真。综上所述本文以机场睡眠休息机为设计对象。在系统查阅和分析国外文献后，根据人性化、机械化、类比等知识设计了其余机器的功能和尺寸。经过仔细分析设计，得到以下研究成果：(1)文章开头分析了国外睡眠机的现状，论证了睡眠机的实用性，以及本文所采用的研究方法。（2）卧床体和床的总尺寸类推设计，实现了人性化的原理结构和功能设计，选用四台电机计算选型丝杆传动参数，皮带传动、链传动、丝杠传动等在两个地方。(3)采用市场调查和案例分析的方法，对市场上现有按摩椅的结构和按摩方式进行分析，最终得出按摩器的三大主要按摩动作，并创新应用了丝杆传动、皮带传动。三个电机一起实现三个按摩动作。(4)本文采用类比的方法设计了电动剪式千斤顶构想的休息机升降轮装置，即四个类似千斤顶的升降臂组件由一个统一的电源供电，轮子是通过链传动功能伸缩的，这部分是完全创新的。(5)根据升降轮模块的运动控制要求，详细设计了运动控制方案，完成了基于单片机AT89c51和驱动芯片L298的直流电机伺服控制系统的软硬件设计。控制电路与Proteus和Keil软件共同仿真。虽然本文结合人机工程学、机械、控制等进行了详细设计和计算，但由于时间和资金不足，仍无法建立原型。这个设计还有很大的改进空间，就像本文最初提出的睡眠休息机的各种功能一样，希望后续研究人员可以从这一点出发，不断改进和优化睡眠的设计休息机。总的来说，本文研究的机场睡眠休息机迎合了机械自动化的发展趋势，具有很大的发展空间。同时也为今后此类设备的研究和设计提供了有价值的参考。参考[1]海荣.青年科技博览会。2010[2]J.Echeverría.Science,technology,andvalues:toanaxiologicalanalysisoftechno-scientific.2008.6[3]道格·B·史密斯。人类发明——睡眠盒。2013[4]石建军.科技与创新统计研究。大学。2012[5]王仁平.小型折叠多功能床的设计与研究[D].东北林业大学硕士论文。2009[6]迈克·伊尔沃斯；戈登·爱德华兹；约翰戴维斯；凯瑟琳汉堡。工程系统实践的问题解决与研究方法教学相结合。2013[7]王杰.关心家庭旅馆。中国旅游报。2002年[8]黄河，傅昌.床上用品设计中的人机工程学[J].家具。2005(04)[9]丁玉兰，郭刚，姜宏。人体工程学（修订版）[M].：科技大学。1999.01[10]Gunther,RA,Clark,M.动态重新分配床支撑面对全身淋巴流动和成分的影响[J]。增刊。J.TissueViabil.2000[11]马克·德斯克内斯；MamadouLamineDia.非洲tabanidAtylotusagrestis在牛体内机械传播刚果锥虫.2003[12]泊位。Jacobson、TiaJ.Wallacea、DougB.Smith、TannerKolb。新型和个人寝具系统的睡眠质量分组比较[J].应用人体工程学39,2008[13]CarlL.Hart,AmieWard,MargaretHaney.甲基苯丙胺减轻模拟夜班工作期间对绩效和情绪的干扰[J].心理药理学,2003[14]吴亚南.现代多功能床的功能要求和设计。东北林业大学。2012[15]宋杰．按摩椅功能设计分析。