[发明专利]基于FreeRTOS嵌入式实时操作系统的智能健身骑行台系统

权利要求书

1.一种基于FreeRTOS嵌入式实时操作系统的智能健身骑行台系统，其特征在于：通过ARM处理器、FreeRTOS嵌入式实时操作系统、蓝牙通讯技术、ANT+通讯技术以及电磁感应效应，实现智能健身骑行台的无线控制和路感模拟；具体包括：

电源控制模块：电源控制模块与ARM处理器主控模块、蓝牙通信模块、ANT+通信模块、速度采集模块、动感LED灯模块、磁阻控制模块以及报警模块相连接；电源控制模块的输入电压为系统中的磁阻控制模块提供电磁感应效应的电压；电源控制模块通过降压后为系统中的ARM处理器主控模块、蓝牙通信模块、ANT+通信模块、速度采集模块、动感LED灯模块、报警模块提供驱动电压，并为磁阻控制模块提供PWM控制电压；

ARM处理器主控模块：ARM处理器主控模块与电源控制模块、蓝牙通信模块、ANT+通信模块、速度采集模块、动感LED模块、磁阻控制模块以及报警模块相连接；ARM处理器主控模块接收来自蓝牙通信模块和ANT+通信模块的系统控制信息，接收速度采集模块的速度信号并进行速度值计算和功率拟合，ARM处理器主控模块向蓝牙通信模块和ANT+通信模块发送信息，同时ARM处理器主控模块向动感LED灯模块、磁阻控制模块和报警模块发送控制信息；

所述的ARM处理器主控模块对来自速度采集模块的脉冲进行处理，将其通过计算转化成速度值，同时将计算出的速度值进行拟合得到系统功率值，ARM处理器主控模块再将速度和功率值进行加密，将加密后的数据传输至蓝牙通信模块和ANT+通信模块，具体方式如下：

6.1)ARM处理器主控模块计算的速度值为S，圆周率π，骑行台磁阻控制模块的半径r，ARM处理器主控模块每次捕获来自速度采集模块相邻的两次脉冲所需要的时间值t，该时间值t是由MCU微控单元内部定时器中断给出，功率拟合值为P，功率拟合公式的拟合参数为a、b、c、d、e，其中a、b、c、d、e为通过速度传感器和功率传感器测试多组速度值和功率值之后，再使用matlab软件对速度值和功率值进行线性拟合，得到的拟合方程中的各项系数；

6.2)ARM处理器主控模块捕获到相邻两次速度脉冲后，通过以下公式计算出骑行台实时骑行的速度：

6.3)ARM处理器主控模块通过速度计算公式(1-1)计算出骑行台实时骑行速度值S，并通过速度传感器和功率传感器测试多组速度值和功率值之后，再使用matlab软件对速度值和功率值进行线性拟合，得到的拟合方程如下所示，其中的各项系数a、b、c、d、e为matlab软件经过对速度和功率值进行线性拟合后获得，从而得到骑行的功率拟合值P，其功率拟合后的计算公式如下：

P＝a*S⁴+b*S³+c*S²+d*S+e (1-2)

通过速度计算公式(1-1)计算出的实时速度，通过系统蓝牙通信模块进行无线传输；结合功率拟合公式(1-2)计算出功率拟合值P并传输至蓝牙通信模块和ANT+通信模块；

蓝牙通信模块：蓝牙通信模块连接ARM处理器主控模块，同时蓝牙通信模块通过蓝牙的无线连接功能与外界蓝牙设备进行无线连接；蓝牙通信模块通过连接指令实现与外部蓝牙设备的无线连接，并接收来自外部蓝牙设备的控制信息，将接收到的外部蓝牙的控制信息发送至ARM处理器主控模块；蓝牙通信模块接收经过ARM处理器主控模块处理后的数据，并将经过ARM处理器处理后的数据通过蓝牙无线透传将数据传输给外部蓝牙设备；

ANT+通信模块：ANT+通信模块连接ARM处理器主控模块，同时ANT+通信模块通过ANT+无线连接协议实现与外部ANT+设备的无线通信；ANT+通信模块接收来自外部ANT+设备的控制信息，将接收到的外部ANT+的控制信息发送至ARM处理器主控模块；ANT+通信模块接收经过ARM处理器主控模块处理后的数据，并将经过ARM处理器处理后的数据通过ANT+协议传输给外部ANT+设备；

速度采集模块：速度采集模块连接ARM处理器主控模块，速度采集模块中的速度传感器，将采集到的速度脉冲发送至ARM处理器主控模块；

动感LED灯模块：动感LED灯模块连接ARM处理器主控模块，动感LED灯模块接受来自ARM处理器主控模块的控制信息，通过ARM处理器采集到的速度值大小来调节动感LED灯模块的周期值，动感LED灯模块根据ARM处理器主控模块发送来的控制周期，进行动感LED灯交替闪烁周期的调节；

磁阻控制模块：磁阻控制模块与电源控制模块、ARM处理器主控模块以及外界线圈相连接；磁阻控制模块的电磁感应效应电压为经过电源控制模块中的电源选择开关选择的系统输入电压，磁阻控制模块的控制电压为经过电源控制模块的降压电路降压后的电压；磁阻控制模块接收来自ARM处理器主控模块的控制信息，实现磁阻大小的调节；

报警模块：报警模块连接ARM处理器主控模块和电源控制模块中的降压电路，接收系统运行过程中来自ARM处理器主控模块判断出的系统连接状态信息，运行中出现信号连接问题时，报警模块将会通过报警RGB灯和蜂鸣器进行报警。