2.1　功能需求分析

足疗机也叫足部按摩器，是近年来市场上新出的产品，它具有加热功能和按摩功能。其中实现加热功能的是一个带电热丝的脚套，方便冬天使用，按摩功能则是通过一个电动机带动按摩的轮子和塑料按摩夹板实现的。足部按摩器的控制通过按钮或红外两种方式进行。本项目通过分析已有样机的功能，重新设计一个实现方式不同、功能完全一样的控制器。

足疗机的结构非常简单，图2-2是其内部结构，电动机拖动齿轮后将力传递给轴承，进而带动按摩夹板运行。观察图2-2可以看出，夹板呈现一张一合的运动，轴承上有一个定位器，机器停止时必须让夹板张开，这样脚才能拿出来。控制器装在顶盖上。

2.1.1　人机输入分析

如图2-3所示，按摩器的控制面板共有4个按钮、8个指示灯。

指示灯从上到下分别是待机指示灯、高温指示灯、低温指示灯、模式一指示灯、模式二指示灯、低速指示灯、中速指示灯、高速指示灯。按钮从上到下分别是强制停止、温度控制、模式选择、速度选择。在控制面板内部有一个红外接收头，接收遥控器发来的命令，因此也可以通过遥控来控制按摩器的运行。

图2-4是红外遥控器，其按钮和控制面板上的按钮相对应，采用红外方式发射。

2.1.2　运行模式分析

足疗机电动机的工作模式有两种，一种是持续运转模式，另一种是断续模式，也就是模仿人的按摩手法。持续模式下电动机匀速转动，带动底部的滚轮和两边的按摩夹板匀速运转。速度的高低和工作模式相互独立，互不影响。控制器主要用于工作模式的确定，具体即断续模式，用示波器观察样品的电动机驱动波形，如图2-5所示。

图2-5是断续模式的波形，其实就是控制通断的时间，实现电动机的断续转动。电动机的运转速度是通过PWM实现的。图2-6是对图2-5的一个开通间隔放大后的波形，是一个标准的PWM波。断续间隔是有节拍的。

表2-1为断续模式节拍表。

以上节拍循环10次后自动停止，总时间大约396s。

持续模式比较简单，只要按照速度控制PWM即可。

还有一个需要注意的是定位装置。电动机带动按摩夹板时，在机械机构的带动下转轴每转360°，夹板做一张一合的动作一次，在开机时，夹板要处于张开的状态，脚才能伸入。这就需要定位装置。定位装置是一个槽形的光电耦合器，如图2-7所示，转轴上有一个挡板，当挡板进入光电耦合器时，接收光电管将发生电位变化。

控制器加热输出接的是电热丝，经检测在高温和低温时输出的电压平均值分别是12V和8V。系统供电分为两组，即单片机用的5V和电动机用的24V。

2.1.3　电路板组成部分分析

图2-8是同类产品的足疗机控制器，包括电源板、控制面板和定位器，共有三块电路板。

图2-9是足疗机电源板原理图，将在本章稍后介绍。图2-10是CPU电路板的原理图。

2.1.4　足疗控制器功能划分

由样品机可知，足疗机有三个电路板，首先按照产品要求和功能为各个电路板划分功能。

产品的主要部分是驱动输出，电动机是24V、2A的，因此将电动机驱动和电热丝加热驱动部分放在电源板上比较合适，而控制面板上有按钮和发光二极管。CPU既可以放到电源板也可以放到控制板上，但考虑到控制板和电源板之间连线最少的原则，建议把CPU放到控制板上，这样从控制板到电源板就不需要键盘和发光管相关连线，节约了成本。 4Dh1SC2E6NchBlUhz5/9zne2O9QboYVOoZwdRhjOuZA7ru3jhMdyqLpnKY8aFXHa