西京学院大创项目——基于单片机的便携式动感体验健身车设计

　　随着居民收入和生活水平的提升,大众对娱乐活动的需求也随之增加,同时,在当前这个后疫情时代,许多人身处亚健康状态。在忙碌的工作之后,留给人们的自由时间极其有限,所以人们迫切希望找到既能运动又能娱乐的方式,以同时达到锻炼身体和放松身心的目的。因此,将运动与娱乐相结合的活动备受欢迎,广场舞就是一个典型的例子。室内的体感网球装置、跳舞机等设备的流行,进一步证明了这一市场趋势。

　　目前市面上的体感设备价格普遍较为昂贵,有部分3D设备体积较大,不易挪动。而国内外体感设备的发展表明,新产品的发展趋势必然是:为了方便运动者随时运动、让运动者随身携带设备、降低成本。所以本系统致力于设计和实现一款基于单片机的便携式动感体验健身车。

　　图 1 系统总体框架

　　本项目是在普通自行车的基础上,安装自主设计的便携式系统,通过连接电脑平台从而实现对游戏环境的模拟。该系统包括以下组成部分:

　　自行车:将自行车后车轮用支架支起,用户使用时,后轮只会在空中转动,不会实质前进,从而方便室内骑行。

　　方向感应器:安装在自行车手把位置,感应自行车的左右转弯,从而控制游戏中物体的左右转弯效果。

　　计数器:计数器是实现计数运算的逻辑电路,在数字系统中主要是对脉冲的个数进行计数,以实现测量、计数和控制的功能。将计数器安装在自行车的后车轮位置,感应后车轮的车条转数来判断骑车的速度,从而控制游戏中物体的加速减速。

　　继电器:是连接控制系统和被控制系统之间互动的纽带,在本系统中通过继电器的断续工作,传给控制器信号,从而实现游戏中物体的运动和停止。

　　在系统软件设计上,本系统使用51单片机进行软件控制。

　　图 2 单片机连接示意图

　　当用户进行操作时(车把转动),信号会传递给单片机,然后通过串口发送到计算机,计算机实现游戏操作(物体左右转);当车轮转动一圈时,向单片机发送一个脉冲,用计数器记录脉冲,车才前进,无脉冲则停止,以此来实现对其的控制。

　　单车运动作为一种高效的有氧运动,对促进全身器官健康发挥着不可或缺的作用。它不仅能够有效防治高血压等多种疾病,还能增强心肺功能,提高身体的整体素质。另一方面,电脑游戏,特别是赛车类游戏,以其生动的画面和紧张刺激的游戏过程,吸引了广大群众的热情参与。在这样的背景下,我们提出了一个创新性的设计——将单车运动与电脑游戏结合,旨在为健身增添更多趣味性。

　　本项目的核心理念,在于通过游戏的方式激励人们进行体育锻炼,从而使得游戏的过程不仅仅是一种精神上的放松,同时也成为了一种身体上的锻炼。与市面上其他同类产品相比,本装置有着明显的优势:体积小巧,便于收纳和携带;价格低廉,更加亲民;适用性强,不论是年轻人还是老年人都可以轻松上手。在当今体感设备市场上具有广阔前景。