周以寧，任雪浩，路光達(dá)

（天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué)自動化與電氣工程學(xué)院，天津 300222）

“全民健身”熱潮席卷全國，伴隨而來的健身消費更是一種新的潮流趨勢，且健身人群趨于年輕化。據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，我國每年健身人數(shù)以50%的速度急劇增加[1]，由于國內(nèi)尚無較成熟的發(fā)電裝置來實現(xiàn)能源的最大化利用，因此在能量循環(huán)配置和健身數(shù)據(jù)的智能管理方面顯得比較薄弱。自行車發(fā)電一般分為自然充電和機械充電。自然充電指由風(fēng)力和太陽能等自然資源對自行車進行充電，這種發(fā)電方式對健身自行車來說并不合理，不能保證充足的電量生產(chǎn)；機械充電指摩擦充電和花鼓充電。近年來，國內(nèi)外學(xué)者就自行車的能量可再生循環(huán)等開展了大量的研究，槐青等[2]采用鉛酸蓄電池實現(xiàn)供電，鉛酸蓄電池在充放電的過程中會發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而導(dǎo)致有效工作的面積減少，降低電池壽命。卿宇航等[3]利用機械放電，替代市場上原有的金屬摩擦輪，這種新型摩擦輪裝置降低了成本，提升了發(fā)電效率，但由于摩擦輪發(fā)電裝置是靠自行車胎和摩擦輪之間的摩擦來發(fā)電，容易造成磨損，使電能轉(zhuǎn)化能力下降，導(dǎo)致頻繁拆卸和更換裝置。目前國內(nèi)較為常見的發(fā)電自行車為花鼓發(fā)電方式[4]，由于花鼓發(fā)電自行車的核心技術(shù)來自國外，生產(chǎn)成本較高，且零配件不容易買到，因此無法批量生產(chǎn)供健身房投入使用。閆俊伢[5]建立了一種基于切割磁感線的發(fā)電裝置，該自行車在騎行能量轉(zhuǎn)化的過程中不產(chǎn)生阻力，穩(wěn)定性較強，因切割磁場線產(chǎn)生的電壓較小，無法保持高速騎行，能量循環(huán)效率較低。西南交通大學(xué)的溫朋哲等[6]根據(jù)曲柄滑動原理設(shè)計了多功能可發(fā)電健身器材，通過健身者踩踏臺階來實現(xiàn)發(fā)電功能，但因人體健身時的發(fā)力周期不同，僅根據(jù)壓力轉(zhuǎn)化進行發(fā)電，實際發(fā)出的電壓不夠高，使發(fā)電機轉(zhuǎn)速降低，不能達(dá)到很高的效率。祝燕琴等[7]設(shè)計的家用工業(yè)健身自行車與雷宇等[8]設(shè)計的綠色發(fā)電系統(tǒng)均采用蓄電池和發(fā)電機相結(jié)合的發(fā)電方式，這2 款健身器材僅能滿足能量循環(huán)的要求，無法智能檢測出健身人員的運動狀態(tài)。本文設(shè)計的能量可再生智能健身自行車，發(fā)電裝置采用永磁發(fā)電機與蓄電池相結(jié)合的方式，提高了電能利用率，并且與智能科技相結(jié)合，使健身者在運動的同時，將健身者運動所消耗的機械能轉(zhuǎn)化為電能，從而給用電器供電，實現(xiàn)了能量的循環(huán)利用，經(jīng)過互聯(lián)網(wǎng)計算實現(xiàn)對身體各項指標(biāo)的詳細(xì)記錄，結(jié)合健身者身體各方面情況，自動生成詳細(xì)的健康報表。

1 能量可再生智能健身自行車整體設(shè)計

能源問題造就了電動汽車的時代，特別是家用電動自行車的迅速發(fā)展，已經(jīng)成為最主要的交通工具之一。到目前為止，電動自行車的一些關(guān)鍵技術(shù)，如電氣電子、計算機控制、微電子以及電機等技術(shù)的迅速發(fā)展，為其開發(fā)提供了良好的條件。電動自行車控制器對電動自行車的核心進行管理和控制，具有平滑的電機控制、穩(wěn)定可靠的電池管理、人性化以及合理的人機交互等優(yōu)點。隨著電動自行車的迅速普及，電動自行車的控制裝置在電動自行車領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。無刷直流電機（BLDCM）具有控制簡單、可靠性高、輸出轉(zhuǎn)矩大等優(yōu)點，被越來越多地用做電動自行車驅(qū)動電機。因此，相關(guān)技術(shù)的發(fā)展使電動自行車控制器以及驅(qū)動電機等成為研究的熱點。

電動自行車系統(tǒng)主控制器采用STC89C52 芯片，利用JYWF 永磁發(fā)電機將轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)化為可用的脈沖，經(jīng)由整流電路、逆變電路，生成供用電器使用的交流脈沖，將脈沖轉(zhuǎn)化成單片機可采集的信息，利用STC89C52 計數(shù)功能測算出自行車腳踏的圈數(shù)和速度，對所接收的數(shù)據(jù)進行分析和計算，結(jié)合健身者輸入的身體各方面信息，推算各項數(shù)據(jù)，生成健康報表，由LCD1602 顯示器顯示出來[6]，通過藍(lán)牙4.0 模塊傳輸至用戶手機APP 客戶端。同時，將自行車由JYWF永磁發(fā)電機利用機械能轉(zhuǎn)換的電能和鋰電池相互配合發(fā)電，以10%為界限轉(zhuǎn)化使用，將電能儲存在鋰電池中，使用鋰電池為自行車的供電設(shè)備進行供電。本系統(tǒng)主要由STC89C52 單片機核心控制電路、運動采集模塊、LCD1602 顯示模塊、電機發(fā)電模塊、鋰電池充放電管理模塊和藍(lán)牙4.0 模塊[7]幾部分組成。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖1 所示。

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

2 硬件設(shè)計

2.1 主控芯片設(shè)計

控制器是以主控制芯片為中心加入一部分周邊電路模塊構(gòu)成，主芯片的性能對控制器的性能起著決定性的作用。結(jié)合本系統(tǒng)的性能要求并考慮成本，對主控芯片要求如下：①足夠容量的存儲器，ROM 足以容納控制程序的代碼；RAM 足以容納運算的中間以及最終結(jié)果的數(shù)據(jù)。②足夠快的運算性能量，由于發(fā)動機的運轉(zhuǎn)非常迅速，由此整體參照提高。③足夠強的輸入輸出功能和邏輯判斷功能。④由于需要通過PWM進行無刷直流，所以采用易發(fā)生穩(wěn)定的PWM 波的電動機的調(diào)節(jié)調(diào)速。⑤具有A/D 變換功能，檢測電流、電壓，防止過電壓。此外，低消費電力、穩(wěn)定性強、體積小是最理想的芯片選擇。

選用STC89C52 單片機作為主控制器，該單片機與其他單片機相比功耗低；內(nèi)核采用MCS-51，具有高性能，可以更好地實現(xiàn)自行車在低能量轉(zhuǎn)化時的低功耗傳輸。JYWF 永磁發(fā)電機轉(zhuǎn)化的電脈沖，結(jié)合ADXL345傳感器，采集健身者遠(yuǎn)動公里數(shù)、運動快慢等數(shù)據(jù)，T0、T1、T2 計數(shù)器實現(xiàn)計算，P0、P1、P2、P3 輸出引腳與藍(lán)牙4.0 的UART_TX 與UART_RX 相接，將采集到的數(shù)據(jù)經(jīng)過處理后通過藍(lán)牙4.0 通訊模塊發(fā)送給手機，從而生成健康報表[8]。

XTAL1（19 腳）為驅(qū)動端，XTAL2（18 腳）為輸出端口，9 腳和低電位端之間由下拉電阻相接，9 腳和Vss端之間由電容相接。ALEPROG 發(fā)出峰值為5 V 的周期脈沖，起到了定時計數(shù)的目的。PSEN 和ALE 端可以同時輸出驅(qū)動8 個BJT 邏輯門電路。當(dāng)EA 輸出為1，PS ＞0FFFH1FFFH 時，將自動由內(nèi)部執(zhí)行存儲器轉(zhuǎn)變?yōu)閳?zhí)行外部存儲器；當(dāng)EA 輸出為0 時，不受內(nèi)部存儲器影響，直接執(zhí)行外部存儲器。EAVPPEA 與此類似。

2.2 發(fā)電模塊

2.2.1 發(fā)電系統(tǒng)工作原理

發(fā)電系統(tǒng)采用JYWF 永磁發(fā)電機作為核心。JYWF永磁發(fā)電機與其他發(fā)電機相比，可以輸出更為穩(wěn)定的三相交流電壓。系統(tǒng)中的傳動裝置將健身者踩動自行車轉(zhuǎn)動時的轉(zhuǎn)速由低速（發(fā)電機轉(zhuǎn)速約1 500 r/min）瞬間提升到高速（發(fā)電機轉(zhuǎn)速約3 000 r/min），從而驅(qū)動發(fā)電機的運作。JYWF 永磁發(fā)電機輸出的平均功率為250 W，其發(fā)出380 V 的三相交流電壓通過由4 個整流二極管D1—D4 組成的整流裝置后輸出有效值為190 V 的直流電壓，在直流穩(wěn)壓斬波器和PWM 輸出控制器的作用下，使發(fā)電機發(fā)出的三相交流電壓轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的幅值、頻率輸出約為220 V 的交流電供用電器使用，實現(xiàn)能量的再生循環(huán)[9]。

根據(jù)其反電動波的不同，可以分為反電動勢為正弦波的永磁鐵同步電機和反電動勢為梯形波的無刷直流電機（BLDCM）。為減少扭矩的紋波，無刷直流電機通常采用二相導(dǎo)通規(guī)則，即根據(jù)轉(zhuǎn)子位置傳感器輸出的3 個位置信號決定三相定子電壓的接通或關(guān)閉，并且將流經(jīng)定子繞組的電流波形作為矩形波。永磁鐵同步電動機采用三相導(dǎo)通定律，也就是說，從轉(zhuǎn)子的當(dāng)前位置決定三相定子電壓的接通或關(guān)閉，輸出正弦波電流。根據(jù)無刷直流電機的特性，本設(shè)計采用三相無感無刷直流電機作為驅(qū)動電機，其具有體積小、重量輕、電磁轉(zhuǎn)矩脈動小、結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、調(diào)速性能好、免維護等優(yōu)點。

為能使發(fā)出的電能得到充分使用，提高有效功率，蓄電池添加在發(fā)電系統(tǒng)中作為充放電裝置，與發(fā)電機配合進行工作。當(dāng)蓄電池中的電能低于10%時，發(fā)電機輸出脈沖，向蓄電池供給電能，即向蓄電池充電；當(dāng)蓄電池中的電能高于10%時，蓄電池放電，盡可能地提高利用率，避免電能浪費。

系統(tǒng)恒定電流充放電具體工作情況分析：MOSFET管的閉合和關(guān)斷取決于電路漏源極之間電壓。當(dāng)VGS ＜閾值時，MOSFET 斷開，2.5 V 為 VGS 導(dǎo)通的臨界點，要使電路進行恒定的充放電，需使晶閘管T5 導(dǎo)通，二極管中的電流為700 μA～12 mA，同時還需保證T1 的電阻處于接近于0 的某一數(shù)值，才能使電路中的電流不會超過充放電限定值范圍而使蓄電池受損。

2.2.2 發(fā)電模塊分析

（1）整流模塊。整流模塊采用由4 個相互作用的整流二極管組成的橋式整流電路，考慮輸出直流電壓的電壓范圍，使用RS802 作為整流橋，其平均電流為8A，峰值反壓（VRRM）為200 V，該電路簡潔，效率較高。JYWF 永磁發(fā)電機產(chǎn)生380 V 的交流電壓時，經(jīng)由二極管VT1、VT3 接收正方向的脈沖信號，從而觸發(fā)二極管打開，將交流電壓轉(zhuǎn)化為直流電壓后，更換整流電路，接通 VT2、VT4，輸出 190 V 的直流電壓波形，實現(xiàn)交流電壓到直流電壓的轉(zhuǎn)換。

（2）穩(wěn)壓模塊。穩(wěn)壓模塊采用LM2596 穩(wěn)壓電路，該電路與其他電路相比，外圍電路簡單，輸出線性好，接入時可調(diào)輸入電壓范圍為2.2～42 V。當(dāng)過熱、過載時，系統(tǒng)會自動斷開，起到穩(wěn)壓作用。當(dāng)發(fā)動機轉(zhuǎn)子高速運轉(zhuǎn)時，產(chǎn)生的電流約為5.56 A，而LM2596 的限流作用及其本身電流輸出范圍將流入蓄電池的電流限制在2.5～3 A，從而將輸出電壓維持在一個恒定范圍內(nèi)，誤差精度為±3.3%～±4.9%。

（3）逆變器模塊。逆變器與JYWF 永磁發(fā)電機和蓄電池相連，將蓄電池和JYWF 永磁發(fā)電機相互供給輸出的直流電轉(zhuǎn)化為供用電器使用的交流電。逆變器工作主要由2 條線路和接入蓄電池的10 管腳、11 管腳組成，當(dāng)10 腳為高阻態(tài)，電流由變壓器上半部分經(jīng)MOSFET 管的 P 極與 N 極，最終接地；當(dāng) 11 腳為高阻態(tài)時則相反，電流由變壓器下半部分流入地。輸出電壓波形為方波，輸出電壓由24 V 提升至280 V。在總線線路中放置一個正向二極管，防止電流逆向通過。

2.2.3 JYWF永磁發(fā)電機數(shù)據(jù)分析與選擇

根據(jù)健身者在健身自行車運動時，發(fā)電機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速、輸出額定電壓及額定功率的分析和計算，從而得到：能量可再生智能健身自行車通過踩踏踏板，驅(qū)動自行車運動，將人體運動所產(chǎn)生的機械能轉(zhuǎn)化為可供用電器使用的電能。所設(shè)計的健身自行車前后輪比為1 ∶1.1，后輪半徑約為300 mm；當(dāng)健身者驅(qū)動踏板時，發(fā)電機轉(zhuǎn)子額定轉(zhuǎn)速可達(dá)1 500 ～3 500 r/min。通過健身者3 種速度運動數(shù)據(jù)對比，得出健身者在健身自行車上運動的功率在185～550 W，通過電路整流后輸出的工作電壓為14～18 V，符合JYWF 永磁發(fā)電機額定功率的區(qū)域范圍，且輸出的電壓波形較為穩(wěn)定，因此采用JYWF 永磁發(fā)電機作為本設(shè)計發(fā)電系統(tǒng)的核心[10]。

2.3 驅(qū)動模塊

驅(qū)動系統(tǒng)采用L298N 芯片，內(nèi)含4 通道邏輯驅(qū)動電路，大電流雙全橋兩橋驅(qū)動。J3 接入12 V 動力電源，J2 接入5 V 邏輯電源，J1 接入驅(qū)動使能端，讓電機使能ENAENB 保持工作狀態(tài)，J5、J7 為輸出端，提供動力[11]。IN1IN2 輸入PWN 脈沖信號，對電機進行調(diào)速。L298N的輸入輸出端口1、2 和主控芯片STC89C52 相接。L298N 輸出電壓約為12 V，輸出電流約為2 A，VS 與MAX1898 蓄電池輸出口相接，驅(qū)動電感超前型電阻，OUT1-OUT4 驅(qū)動JYWF 永磁發(fā)電機。L298V 中共有5個比較器U1-U5，分別實現(xiàn)不同功能。U1、U2 控制JYWF永磁發(fā)電機正反轉(zhuǎn)，當(dāng)傳感壓強電壓高于VRBF1 時，JYWF 永磁發(fā)電機正向轉(zhuǎn)動，當(dāng)傳感壓強電壓低于VRBF1 時，JYWF 永磁發(fā)電機反向轉(zhuǎn)動。當(dāng)傳感壓強電壓位于轉(zhuǎn)換電壓VA、VB 之間時，即可將輸出電壓限制在一定范圍內(nèi)，輸出高電平。當(dāng) RS1 ＞VREF2 時，U5 輸出為低阻抗，積分器開始積分，實現(xiàn)長延時功能。

2.4 鋰電池充放電管理模塊

鋰電池充放電模塊主要由MAX1898 芯片構(gòu)成，與其他芯片相比，MAX1898 可以準(zhǔn)確地進行恒流供應(yīng)，安全性能好，可以實現(xiàn)閃充和快速預(yù)充。調(diào)節(jié)電池電壓處于±0.86%[12]。傳感器的輸入靠接入IN 和CS 實現(xiàn)，接入CT 進行安全充電時間的設(shè)置[13]。RSTRT 控制自動重啟，以0.2 V 為新充電周期的分界點，CS 與PMOS/PNP 相接。蓄電池中的電量低于10%時，JYWF永磁發(fā)電機轉(zhuǎn)化的電能進行供電并對蓄電池充電，當(dāng)蓄電池充滿時，轉(zhuǎn)化為蓄電池供電。

2.5 顯示模塊

顯示模塊采用的顯示器為LCD1602，采用的控制器為HD44780，引腳接口說明如表1 所示。

表1 引腳接口說明

LCD1602 與STC89C52 相連，實現(xiàn)雙向數(shù)據(jù)傳輸。該模塊通過數(shù)據(jù)線（D0—D7）連接到主控制芯片?？刂埔_RS 連接到微控制器的P2.7 端口，用于命令/數(shù)據(jù)選擇。當(dāng)遙感端口的輸出值為高或低時，分別對應(yīng)于選擇命令和數(shù)據(jù)。讀寫選擇2.7 端口，用于讀寫LCD1602 顯示的命令/數(shù)據(jù)[14]。A 和K分別為背光的背光正極和背光負(fù)極，連接到限流電阻以供VDD 使用，背光的亮度由電流大小控制。工作電壓為5 V，響應(yīng)時間為180 ms。液晶顯示電路如圖2 所示。

圖2 液晶顯示電路

2.6 運動傳感器模塊

采用ADXL345 加速度傳感器采集健身者的運動數(shù)據(jù)。相比于其他傳感器，三軸加速度傳感器能更加全面地采集健身者的運動狀態(tài)，可在X 軸、Y 軸、Z 軸相互正交的坐標(biāo)系中同時測量，并且精度較高，功耗較低。三軸數(shù)字傳感器與主控芯片連接，將數(shù)字信號輸入主控芯片，從而進行運動數(shù)據(jù)的分析與輸出顯示。ADXL345 加速度傳感器電路圖如圖3 所示。

圖3 ADXL345 加速度傳感器電路圖

ADXL345 加速度傳感器VDDI/O 及VS 接蓄電池，3 腳接地，6 腳接 VS，7、12、13、14 腳接主控芯片GPC0、GPC1、GPC2 三個輸入引腳，用于傳輸運動量信息[15]。SDI 和SDU 在沿CP 上升獲取數(shù)據(jù)，串行數(shù)據(jù)。ADXL345三軸加速度傳感器連續(xù)輸出6 字節(jié)數(shù)據(jù)，每軸都有2字節(jié)的寄存器。

2.7 藍(lán)牙4.0模塊

通訊采用藍(lán)牙4.0 模塊，藍(lán)牙4.0 較其他通信設(shè)備更為穩(wěn)定，能夠低功耗遠(yuǎn)距離傳輸，信息傳輸速度高，能實現(xiàn)快速的數(shù)據(jù)輸送。

藍(lán)牙4.0 通過UART與STC主控芯片連接，UART_TX與UART_RX 連接STC89C52 主控芯片，實現(xiàn)串口數(shù)據(jù)的輸入輸出。藍(lán)牙4.0 工作時的輸出電壓約為8 V，有3 種低功耗模式可供選擇，功耗最低可達(dá)0.5 μA。內(nèi)部用1.8 V 穩(wěn)壓器進行穩(wěn)定，為電路提供恒定電壓，與去耦電容相連接。蓄電池輸出24 V，與二極管和濾波電容相接輸入藍(lán)牙串口，從而實現(xiàn)低功耗高效率的數(shù)據(jù)傳輸。

3 發(fā)電系統(tǒng)的可行性分析及驗證

3.1 實驗數(shù)據(jù)測量

選取普通的成年健身者為被試，實驗測量其向前踩動健身自行車時的速率，速率設(shè)為60 ～120 r/min，當(dāng)向前踩動踏板時，皮帶向前驅(qū)動飛輪并驅(qū)動發(fā)電機轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。分別對自行車踏板轉(zhuǎn)動圈數(shù)、后輪轉(zhuǎn)動圈數(shù)和發(fā)電機轉(zhuǎn)子進行檢測，得出三者的傳動比[16]：當(dāng)健身者處于低速健身時，三者的傳動比為1 ∶3 ∶28，電動機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速達(dá)1 200 ～2 300 r/min，輸出有功功率為85%；當(dāng)健身者處于中速健身時，三者的傳動比為1 ∶3.5 ∶29，發(fā)電機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速達(dá) 1 550 ～2 775 r/min，輸出有功功率為87.7%；當(dāng)健身者處于高速健身時，三者的傳動比為1 ∶3.5 ∶33.5，發(fā)電機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速可達(dá)1 830 ～3 280 r/min，輸出有功功率88.9%。

3.2 發(fā)電機整流濾波電路裝置分析

踏板轉(zhuǎn)動帶動發(fā)電機輸出交流電壓，通過三相二極管整流器整流。用示波器分別測量交、直流輸出電壓，測出低速、中速、高速3 種轉(zhuǎn)速下的發(fā)動機輸出端的交流電壓、整流后電路輸出端直流電壓的有效值，分析表明，當(dāng)健身者踩動健身自行車時，轉(zhuǎn)動區(qū)域處于穩(wěn)定狀態(tài)，交流端和直流端輸出電壓波形變化不明顯，基本處于穩(wěn)定，可供用電設(shè)備使用[17]。

3.3 輸出電壓實驗可行性分析

當(dāng)健身者以正常速度踩動健身自行車，即轉(zhuǎn)速為60～120 r/min 時，發(fā)電機通過三相二極管裝置整流之后，輸出的直流電壓在14～15 V 波動，而后經(jīng)過逆變器，可以輸出一個有恒定頻率、幅值的正弦交流電壓[18-20]，在無負(fù)載或低電阻的情況下，輸出的交流電壓維持在225～227 V，輸出功率穩(wěn)定在80%～85%，說明該發(fā)電裝置基本符合用電設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)，能進行能量的可再生循環(huán)利用，達(dá)到了綠色環(huán)保、循環(huán)發(fā)電的需求。

3.4 健康系統(tǒng)的可行性分析

傳感器采集人體運動和生理數(shù)據(jù)，包括運動公里數(shù)、運動速度，并將數(shù)據(jù)輸入STC89C52 芯片中進行分析計算，通過藍(lán)牙與手機或平板電腦APP 以及健身自行車LED 顯示屏同步顯示。APP 根據(jù)同步數(shù)據(jù)和用戶輸入的身體信息，包括身高、體重、年齡，可生成健康報表。健康系統(tǒng)實驗數(shù)據(jù)如表2 所示（實驗者的身高為 175 cm，體重 65 kg，年齡 25 歲）。

表2 健康系統(tǒng)實驗數(shù)據(jù)

由表2 可知，當(dāng)健身者用力踩動自行車踏板時，通過傳感器和芯片分析可以準(zhǔn)確檢測出健身者運動的公里數(shù)、速度、踩踏力度等一系列數(shù)據(jù)，結(jié)合健身者的身高、體重、年齡等信息，生成健康報表，為健身者運動鍛煉提供合理的建議。

3.5 實際應(yīng)用測試

根據(jù)實用的要求設(shè)計了控制器。為驗證控制器的性能進行了測試。測試項目是長時間的騎行，按照設(shè)定的最高40 km/h 的速度，騎行將近35 km，基本達(dá)到預(yù)訂目標(biāo)。接下來還需經(jīng)過一定時間的實際測試，找出存在的問題，不斷完善此控制器。

測試是項目的必須環(huán)節(jié)，電機的運轉(zhuǎn)設(shè)為快速，因此對基于能量可再生智能健身自行車控制器測試的調(diào)控必須控制在毫秒級別甚至納米級別，且保證其精確穩(wěn)定，所以在測試中使用示波器。為了保障系統(tǒng)有穩(wěn)定的電源，使用了恒壓源。為測試有無焊接和短路問題，使用了數(shù)字萬用表，因此保證了測試的準(zhǔn)確性。

4 結(jié) 語

本文設(shè)計的能量可再生智能健身自行車以STC89C52單片機作為整個設(shè)計系統(tǒng)的核心，實現(xiàn)定時和計數(shù)功能，驅(qū)動JYWF 永磁發(fā)電機發(fā)電，發(fā)出恒定穩(wěn)壓的三相交流電，通過整流裝置將發(fā)出的380 V 三相交流電轉(zhuǎn)化為直流電壓，利用逆變裝置，將輸出的直流電壓轉(zhuǎn)變成可供大多數(shù)用電器使用的220 V 交流電壓，并且連接了驅(qū)動裝置、蓄電池硬件模塊，使JYWF 永磁發(fā)電機轉(zhuǎn)化的電能得到了充分的利用，減少無功功率，提供有功功率，最大化提升人體運動產(chǎn)生的機械能轉(zhuǎn)化為電能的轉(zhuǎn)化效率，同時還能通過ADXL345運動傳感器，傳感運動公里數(shù)和速度等數(shù)據(jù)，輸入STC89C52 主控芯片中進行計算和分析，將得出的數(shù)據(jù)與用戶所填入的信息相結(jié)合，生成合理準(zhǔn)確的運動方案和健身報表，通過藍(lán)牙傳輸?shù)浇∩碚叩氖謾C或平板設(shè)備中。本文所設(shè)計的能量可再生智能健身自行車替代了傳統(tǒng)健身自行車，以一種更為智能、更為可持續(xù)的方式呈現(xiàn)。該健身自行車不僅具有運動記錄與檢測功能，能讓健身者更了解自身體質(zhì)，為健身者生成健康報表，提供合理建議，還能將電源和蓄電池結(jié)合交替使用，實現(xiàn)能量的循環(huán)利用，滿足新時代綠色環(huán)保的主題。