CN106877475A - 一种基于单片机控制的自发电健身自行车系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于单片机控制的自发电健身自行车系统，包括单片机主控模块、外部输入模块、输出模块、发电模块、充放电模块、外设模块。所述主控模块与其他各模块相连，控制系统运行，实现人机交互；所述输出模块通过显示屏输出实时速度、里程、总发电量，通过音响输出音乐和提示音；所述发电模块包括机械调速结构、直流发电机；所述充放电模块包括可充放电蓄电池及配合辅助设备；所述外设模块包括若干USB输出口及相连风扇等设备。本发明使得使用者在健身的同时实现自发电，供风扇等设备使用，同时单片机实现方便的人机交互，使系统更人性化。
Description
技术领域
本发明涉及自发电自行车领域，尤其涉及一种基于单片机控制的自发电健身自行车。
背景技术
在目前健身房中常见有健身自行车。使用者通过模拟骑行消耗人体化学能。这部分能量几乎通过内能散失而没能得到利用。将人们使用健身自行车时的机械能转化为电能得以储存和利用，则更易于环保节能。
目前健身自行车功能集成程度不够，将健身自行车集合电风扇、音乐系统，可以更加丰富使用者的使用体验，一举多得。
发明内容
针对现有健身自行车在节能和集成功能不足的情况，本发明提供一种基于单片机控制的可以通过使用者自行发电的健身自行车系统。通过单片机可以设定骑行时的速度，针对不同体能情况设定不同骑行速度，系统通过实时显示骑行速度、骑行里程数进行速度提醒，使骑行过程更加稳定科学。同时，通过设定预设骑行速度调整自行车的动力输出速度，使得发电机转子转速保持相对稳定，再通过稳压器进行输出电压的稳定，使得输出电能质量高。所发电能可以直接通过该系统输出到USB电风扇、音乐设备等，优化使用者的使用体验。
本发明的技术方案是：一种基于单片机控制的自发电健身自行车系统，包括单片机主控模块、外部输入模块、输出模块、发电模块、充放电模块、外设模块；所述单片机主控模块与其他各模块相连并控制其他各模块运行，使用者通过所述外部输入模块命令所述单片机主控模块发出指令控制所述其他模块正常运行；所述外部输入模块可以输入使用者希望的预设骑行模式、骑行速度大小、风扇运行挡位、过(欠)速运行选择；所述输出模块包括显示器输出骑行总里程数、预设骑行速度、实时骑行速度、蓄电池电量、骑行模式、过(欠)速信息；所述发电模块包括与所述健身自行车动力部分相连的直流发电机、挡位选择器、速度传感器、稳压器；所述充放电模块包括可充放电蓄电池、电压表、电流表；所述外设模块包括USB输出口若干个以及与之相连的小型电风扇等设备；所述骑行速度大小由安装在车座底部的速度传感器测量得到；所述小型电风扇安装在自行车车把上，通过车把上的USB输出口供电。
所述速度传感器信号由A/D转换芯片转换后输出单片机主控系统处理。
所述预设骑行速度为系统中设定好的离散的待选值，当选定某一值时，变速系统将切换至该值对应的变速过程使得输出到发电机的转速在不同预设骑行速度下保持恒定；当使用者骑行速度在预设骑行速度附近时，发电机的输出电压也保持相对稳定。
所述过(欠)速运行选择为当实际骑行速度与预设骑行速度偏差较大使得发电机输出电压与额定输出电压差别较大时，系统要求使用者是否选择改变预设骑行速度以稳定输出电压。
附图说明
图1为本发明自行车部分示意图。
图2为本发明的系统框图，显示各模块间控制关系。
图3为本发明系统控制流程图。
图中，1—小型电风扇，2—LCD显示器，3—按键输入，4—变速系统，5—装有USB输出口的车把。
具体实施方式
下面结合附图和实施案例对本发明做进一步说明。
本发明的一种具体实施方式如下：如图1所示，本发明的基于单片机控制的自发电健身自行车系统，包括健身自行车，还包括单片机主控模块、外部输入模块(按键输入)3、输出模块(LCD显示器)2、发电模块、充放电模块、外设模块；启动系统后，通过按键选择匀速模式或者起伏模式，在匀速模式下输入预设骑行速度，在起伏模式下输入起始预设骑行速度、终止预设骑行速度、预设周期，开始骑行；与主控模块相连的变速系统将车轮转速转换为恒定的输出速度输出到直流发电机的转子，使发电机以额定输出电压发电；与主控模块相连的LCD显示器显示实时骑行速度、预设骑行速度、骑行里程数、骑行模式、发电量等信息；使用者需要使用风扇时，可以通过按键输入启动风扇并设定风扇挡位；USB口由蓄电池供电，可以供手机充电、小型音响设备启动或作他用；当使用者实际骑行速度低于预设骑行速度时，变速系统按照预设骑行速度调整后输出到发电机转子的转速不能使发电机发出额定电压，此时系统输出过(欠)速信息，提醒使用者是否调整预设骑行速度以使得实际骑行速度与预设骑行速度一致；调整预设骑行速度后，变速系统切换到对应的预设骑行速度的变速装置。
Claims (7)
1.一种基于单片机控制的自发电健身自行车系统，包括健身自行车，其特征在于，还包括单片机主控模块、外部输入模块(3)、输出模块、发电模块、充放电模块、外设模块；所述的单片机主控模块与其他各模块相连并控制其他各模块运行，使用者通过所述外部输入模块命令所述的单片机主控模块发出指令控制其他模块运行；所述的外部输入模块可以输入使用者希望的预设骑行模式、骑行速度大小、风扇运行挡位、过(欠)速运行选择；所述的输出模块包括显示器(2)，用于输出骑行总里程数、预设骑行速度、实时骑行速度、蓄电池电量、骑行模式、过(欠)速信息；所述的发电模块包括与所述健身自行车动力部分相连的直流发电机、挡位选择器、速度传感器、稳压器；所述的充放电模块包括可充放电蓄电池、电压表、电流表；所述的外设模块包括若干个USB输出口(5)。
2.根据权利要求1所述的基于单片机控制的自发电健身自行车系统，其特征在于，预设骑行模式包括匀速模式和起伏模式；所述的过(欠)速选择为当系统输出过(欠)速信息时使用者是否选择改变预设速度以匹配实际骑行速度使发电机输出电压趋于稳定。
3.根据权利要求2所述的基于单片机控制的自发电健身自行车系统，其特征在于，所述的匀速模式的预设速度需要使用者通过外部输入模块输入进行设定，该模式下所述预设骑行速度不随时间变化而变化。
4.根据权利要求2所述的基于单片机控制的自发电健身自行车系统起伏模式，其特征在于，所述的起伏模式的初始速度、终止速度、运行周期均需要使用者通过外部输入模块输入进行设定，该模式下所述预设骑行速度随所设定初始速度、终止速度、运行周期按照线性增减变化规律不断变化。
5.根据权利要求2所述的基于单片机控制的自发电健身自行车系统，其特征在于，过(欠)速信息是指骑行者实际骑行速度与预设骑行速度偏差较大时输出提醒信息，当出现以下至少一种情形时输出：预设骑行速度与实际骑行速度相对值之差超过一较大阈值连续时间达到20秒；预设骑行速度与实际骑行速度相对值之差超过一较小阈值连续时间达到5分钟。
6.根据权利要求1所述的基于单片机控制的自发电健身自行车系统，其特征在于，预设骑行速度的值为离散的固有的整数值，根据所述预设骑行速度的值的不同设定调整与车轮相连的变速系统(4)，从而使得车轮传递给直流发电机转子的转速在不同的预设骑行转速下保持相对恒定，由于预设骑行速度数值范围离散且有限，所以设计的针对不同预设转速的变速系统也有限，从而使发电机输出电压相对稳定。
7.根据权利要求1所述的基于单片机控制的自发电健身自行车系统，其特征在于，外设设备包括电风扇，通过连接USB口使用，且由单片机主控系统调节转速。
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