專(zhuān)利名稱(chēng)：運(yùn)動(dòng)加速度測(cè)量腰帶的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種運(yùn)動(dòng)加速度測(cè)量腰帶，屬于運(yùn)動(dòng)學(xué)、力學(xué)、電子學(xué)的測(cè)量?jī)x器技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
將加速度傳感器應(yīng)用于體育運(yùn)動(dòng)之中，可以用于獲取運(yùn)動(dòng)員的速度和力量等信息，可以對(duì)運(yùn)動(dòng)員的反應(yīng)能力和加速度進(jìn)行測(cè)定，對(duì)運(yùn)動(dòng)員的訓(xùn)練有很大的幫助作用。以前對(duì)運(yùn)動(dòng)員反應(yīng)能力的測(cè)定，大多是通過(guò)簡(jiǎn)單的對(duì)聲光反應(yīng)時(shí)間的測(cè)定方法， 或者是通過(guò)計(jì)算機(jī)模擬測(cè)定的方法對(duì)運(yùn)動(dòng)員進(jìn)行反應(yīng)能力的測(cè)試。但是這些測(cè)試方法受外界環(huán)境和人的主觀心理因素的影響較大，誤差較大，不能準(zhǔn)確客觀地反映運(yùn)動(dòng)員在運(yùn)動(dòng)中的神經(jīng)反應(yīng)的能力。本運(yùn)動(dòng)加速度測(cè)量腰帶，可通過(guò)對(duì)運(yùn)動(dòng)員聽(tīng)到發(fā)令后的運(yùn)動(dòng)加速度的測(cè)量，掌握每一個(gè)運(yùn)動(dòng)員的神經(jīng)和運(yùn)動(dòng)反應(yīng)的情況，以提高運(yùn)動(dòng)員聽(tīng)發(fā)令槍后的起跑速度。本實(shí)用新型采用了較先進(jìn)的加速度傳感器，結(jié)合聲音檢測(cè)和單片機(jī)控制系統(tǒng)，不但可以在運(yùn)動(dòng)場(chǎng)上直接、精確地測(cè)定運(yùn)動(dòng)員的起跑反應(yīng)和加速度，而且還可以對(duì)加速度進(jìn)行分析和綜合，能促進(jìn)運(yùn)動(dòng)員加速度的研究以及提高運(yùn)動(dòng)員的訓(xùn)練水平，為運(yùn)動(dòng)員的選材和訓(xùn)練提供科學(xué)的參考依據(jù)。同時(shí)本實(shí)用新型也適用于力學(xué)、電子學(xué)等課程的實(shí)驗(yàn)領(lǐng)域。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型針對(duì)現(xiàn)有測(cè)量?jī)x器的不足，提出結(jié)合了腰帶、加速度傳感器和單片機(jī)控制電路的運(yùn)動(dòng)加速度測(cè)量腰帶，運(yùn)動(dòng)加速度測(cè)量腰帶上設(shè)置有加速度測(cè)量電路盒和腰帶粘貼，加速度測(cè)量電路盒內(nèi)具有加速度傳感器、聲音檢測(cè)電路、發(fā)射電路和單片機(jī)控制電路。本實(shí)用新型采用加速度傳感器是AnalogDevices公司研制的單軸加速度傳感器 ADXL105，它具有模擬輸出、高性能、高準(zhǔn)確度的特點(diǎn)，其帶寬和噪聲抑制的性能優(yōu)于所有目前使用的同類(lèi)芯片。ADXL105內(nèi)部包含一個(gè)多硅表面微處理傳感器和BIMOS信號(hào)控制電路， 故可形成開(kāi)環(huán)加速度測(cè)量結(jié)構(gòu)。與其它加速度計(jì)相比，ADXL105可以在很大程度上提高了工作帶寬，并大幅度降低噪聲影響，Og偏差和溫度漂移也相對(duì)較低。它的測(cè)量范圍為-5 +5g ；且分辨率很高，該器件可以分辨出低于2mg的加速度。ADXL105可通過(guò)產(chǎn)生的一個(gè)模擬輸出電壓來(lái)測(cè)量動(dòng)態(tài)或者靜態(tài)加速度，且功耗極低(電流只有2mA)；最大可以容忍IOOOg 的加速度，其輸出的比例因子可以用內(nèi)置的運(yùn)算放大器和外部電阻調(diào)節(jié)，且在低頻段具有很好的線性度。本實(shí)用新型采用以LM358芯片為主的聲音檢測(cè)電路，聲音檢測(cè)電路在沒(méi)有檢測(cè)到聲音時(shí)，其輸出端為高電平，當(dāng)麥克風(fēng)接收到一定強(qiáng)度的聲音信號(hào)時(shí)，其輸出端變?yōu)榈碗娖诫娐份敵鲂盘?hào)接到單片機(jī)。聲音檢測(cè)電路用來(lái)檢測(cè)發(fā)令槍的聲音，作為對(duì)加速度傳感器測(cè)量的起始。聲音檢測(cè)電路設(shè)計(jì)的重點(diǎn)和難點(diǎn)是濾除噪音信號(hào)，當(dāng)檢測(cè)到發(fā)令槍槍聲時(shí)產(chǎn)生一個(gè)脈沖信號(hào)，單片機(jī)識(shí)別后計(jì)數(shù)器開(kāi)始計(jì)數(shù)。模塊的電路和相關(guān)參數(shù)由多次實(shí)驗(yàn)確定。本實(shí)用新型以nRFMLOl無(wú)線模塊和低功耗單片機(jī)PC9S12XS128為核心組成高速無(wú)線傳輸系統(tǒng)。系統(tǒng)具有工作穩(wěn)定可靠、傳輸速率高、體積小、成本低、功耗低等特點(diǎn)。 nRF24L01是一款新型單片射頻收發(fā)器件，工作于2. 4GHz 2. 5GHz的頻段，內(nèi)置頻率合成器、功率放大器、晶體振蕩器和調(diào)制器等功能模塊，并融合了增強(qiáng)型SiockBurst技術(shù)，其中輸出功率和通信頻道可通過(guò)程序進(jìn)行配置。nRF24L01功耗低，在以_6dBm的功率發(fā)射時(shí)，工作電流也只有9mA，芯片擁有掉電模式和空閑模式，供電電壓低。PC9S12XS128單片機(jī)的PORTBO P0RTB5配置成通用I/O引腳，分別與nRFMLOl 的IRQ、CE、CSN、SCK, MOSI, MISO連接，控制nRFMLOl的工作方式，并采用SPI接口進(jìn)行通

圖1是運(yùn)動(dòng)加速度測(cè)量腰帶，其中的1是腰帶粘貼粘面，2是腰帶粘貼毛面，3是加速度測(cè)量電路盒。圖2是聲音檢測(cè)電路。圖3是加速度檢測(cè)電路。圖4是數(shù)據(jù)發(fā)送電路。
具體實(shí)施方式
聲音檢測(cè)電路的靈敏度可以進(jìn)行調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)電位器RP5，當(dāng)環(huán)境噪聲比較大時(shí)，應(yīng)降低靈敏度，當(dāng)環(huán)境噪聲比較小時(shí)，可以提高靈敏度。ADXL105的Aqut從UCA的同向端輸入，UCA的輸出口直接連到反向端，構(gòu)成一個(gè)電壓跟隨器。電壓跟隨器的顯著特點(diǎn)就是，輸入阻抗高，而輸出阻抗低。如果后級(jí)電路的輸入阻抗比較小，那么信號(hào)就會(huì)有相當(dāng)?shù)牟糠謸p耗在前級(jí)的輸出電阻中。此時(shí)，電壓跟隨器來(lái)從中進(jìn)行緩沖，起到承上啟下的作用。ADXL105有兩個(gè)接地引腳COM 4和COM 7，它們應(yīng)直接相連并接地。Aott是加速度的輸出端，提供一個(gè)250mV/g的比例放大系數(shù)(VDD = 5V時(shí))。Aout是高阻抗輸出端，在Aqut 和A/D轉(zhuǎn)換裝置間常需要添加緩沖器。程序設(shè)計(jì)的部分代碼有void Spi_ByteWrite(unsigned char send) //SPI 寫(xiě)字節(jié)函數(shù) sprintf(TxRxBuf, "%d, %d, %d, %d, %d, %d", speed, setspeed, mid, count, dif, numm); TxRxBuf
RF2401—TxPacket(TxRxBuf) {
Spi_ByteWrite(TxAddress[i]);
Spi_ByteWrite(TxBufIi]); }
void TX_SendID( uchar ch)//數(shù)據(jù)的通信 {
CE_2P4 = 0;
SPI_Write _Buf (WriteReg + TxAddr, Txaddress, ’ TxAdr_Width)；
SPI_Write _Buf( WrTxPload, TxBuf, TxPload_Width)； SPI_RW_Reg( WriteReg + RfCh, ch)； SPI_RW_Reg( WriteReg + Config ’ OxOE)；
CE—2P4 = 1; }
權(quán)利要求1.一種運(yùn)動(dòng)加速度測(cè)量腰帶，其特征是運(yùn)動(dòng)加速度測(cè)量腰帶上設(shè)置有加速度測(cè)量電路盒和腰帶粘貼，加速度測(cè)量電路盒內(nèi)具有加速度傳感器、聲音檢測(cè)電路、發(fā)射電路和單片機(jī)控制電路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的運(yùn)動(dòng)加速度測(cè)量腰帶，其特征是腰帶粘貼采用粘扣帶的結(jié)構(gòu)，分成粘面和毛刺面。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的運(yùn)動(dòng)加速度測(cè)量腰帶，其特征是加速度傳感器采用單軸加速度傳感器ADXL105。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的運(yùn)動(dòng)加速度測(cè)量腰帶，其特征是聲音檢測(cè)電路所采用主芯片為L(zhǎng)M358。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的運(yùn)動(dòng)加速度測(cè)量腰帶，其特征是發(fā)射電路所采用主芯片為 nRF24L01。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的運(yùn)動(dòng)加速度測(cè)量腰帶，其特征是單片機(jī)控制電路所采用主芯片為 PC9S12XSU8。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型涉及一種運(yùn)動(dòng)加速度測(cè)量腰帶，運(yùn)動(dòng)加速度測(cè)量腰帶上設(shè)置有加速度測(cè)量電路盒和腰帶粘貼，加速度測(cè)量電路盒內(nèi)具有加速度傳感器、聲音檢測(cè)電路、發(fā)射電路和單片機(jī)控制電路，本加速度測(cè)量腰帶通過(guò)對(duì)加速度信號(hào)的獲取、調(diào)制和發(fā)射，實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定、方便的加速度測(cè)量。加速度測(cè)量腰帶結(jié)構(gòu)合理，穩(wěn)定可靠，適合于對(duì)運(yùn)動(dòng)員的加速度測(cè)量和大專(zhuān)院校的力學(xué)、電子學(xué)等課程的教學(xué)實(shí)驗(yàn)。
文檔編號(hào)A61B5/16GK202146309SQ20112025921
公開(kāi)日2012年2月22日 申請(qǐng)日期2011年7月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月21日
發(fā)明者譚曉川 申請(qǐng)人:譚曉川