基于三軸加速度的跳繩計數(shù)裝置及其計數(shù)方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了基于三軸加速度的跳繩計數(shù)裝置，其特征在于，包括：設置在跳繩上的信號采集終端、與所述跳繩相分離的信號處理及顯示終端，所述信號采集終端和所述信號處理及顯示終端之間通過無線網(wǎng)絡相連。本發(fā)明還公開了基于三軸加速度的跳繩計數(shù)裝置的計數(shù)方法。本發(fā)明基于三軸加速度的跳繩計數(shù)裝置及其計數(shù)方法實現(xiàn)了電子計數(shù)，手柄與數(shù)據(jù)處理設備分離，并能夠在顯示模塊上準確顯示計數(shù)值，滿足各種跳繩比賽及中小學達標測試的需要。
【專利說明】基于三軸加速度的跳繩計數(shù)裝置及其計數(shù)方法
【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種跳繩計數(shù)裝置，具體涉及一種基于加速度傳感器的跳繩計數(shù)裝置，本發(fā)明還涉及基于三軸加速度的跳繩計數(shù)裝置的計數(shù)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]跳繩是一項有益的健身運動，跳繩比賽增加了其中的趣味性，而跳繩計數(shù)關系到比賽的公平性。中小學中，體育達標測試既測試了學生體質(zhì)健康水平，也是學生畢業(yè)的必須過程之一，因此中小學體育達標測試也成了每年必須的考核并已實施多年。
[0003]目前存在幾種計數(shù)方法，但均存在一些問題。人工計數(shù)存在計數(shù)不準確的問題；機械式計數(shù)系統(tǒng)存在使用一段時間后機械連接容易失效的問題；電子計數(shù)目前很多跳繩已經(jīng)在使用，大多是在手柄屏幕處設置及顯示計數(shù)值，這就造成了比賽中容易誤觸動到設置按鈕造成計數(shù)出錯，同時計數(shù)顯示在手柄處，跳繩過程中觀眾無法看到，不具有觀賞性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供基于三軸加速度的跳繩計數(shù)裝置及其計數(shù)方法。
[0005]為了實現(xiàn)上述目標，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案:
基于三軸加速度的跳繩計數(shù)裝置，其特征在于，包括:設置在跳繩上的信號采集終端、與所述跳繩相分離的信號處理及顯示終端，所述信號采集終端和所述信號處理及顯示終端之間通過無線網(wǎng)絡相連。
[0006]前述的基于三軸加速度的跳繩計數(shù)裝置，其特征在于，所述信號采集終端包括加速度傳感器、單片微型機、無線發(fā)送模塊，所述加速度傳感器連接單片微型機，所述單片微型機連接無線發(fā)送模塊，所述無線發(fā)送模塊通過無線網(wǎng)絡與所述信號處理及顯示終端相連。
[0007]前述的基于三軸加速度的跳繩計數(shù)裝置，其特征在于，所述加速度傳感器為三軸加速度傳感器。
[0008]前述的基于三軸加速度的跳繩計數(shù)裝置，其特征在于，所述跳繩包括兩個手柄和連接在兩個手柄之間的繩子，所述加速度傳感器設置在所述繩子的中心點上，所述單片機和無線發(fā)送模塊設置在所述手柄上。
[0009]前述的基于三軸加速度的跳繩計數(shù)裝置，其特征在于，所述信號處理及顯示終端包括無線接收模塊、數(shù)據(jù)處理模塊，所述無線發(fā)送模塊和無線接收模塊之間通過無線網(wǎng)絡相連，所述無線接收模塊連接數(shù)據(jù)處理模塊。
[0010]前述的基于三軸加速度的跳繩計數(shù)裝置，其特征在于，還包括顯示模塊，所述顯示模塊連接所述數(shù)據(jù)處理模塊。
[0011]前述的基于三軸加速度的跳繩計數(shù)裝置，其特征在于，還包括報數(shù)器，所述報數(shù)器連接所述數(shù)據(jù)處理模塊。[0012]前述基于三軸加速度的跳繩計數(shù)裝置的計數(shù)方法，其特征在于，包括如下步驟: 步驟一:初始化；
步驟二:定義加速度傳感器位于人體身后最遠點的位置為第一點，定義加速度傳感器位于人體頭頂?shù)奈恢脼榈诙c，定義加速度傳感器位于人體身前最遠點的位置為第三點，定義加速度傳感器位于人體腳底的位置為第四點，加速度傳感器檢測第一點時的X軸加速度和I軸加速度，加速度傳感器檢測第二點時的Z軸加速度，加速度傳感器檢測第三點時的X軸加速度和I軸加速度，加速度傳感器檢測第四點時的z軸加速度；加速度傳感器將其檢測的數(shù)據(jù)傳輸給數(shù)據(jù)處理模塊；
步驟三:數(shù)據(jù)處理模塊接收到數(shù)據(jù)后，判斷第一點時的X軸加速度或y軸加速度是否為
O,如果為0，則轉(zhuǎn)到步驟四，反之則繼續(xù)判斷第一點時的X軸加速度或y軸加速度是否為O ;
步驟四:數(shù)據(jù)處理模塊判斷第二點時的z軸加速度是否為0，如果為0，則轉(zhuǎn)到步驟五，反之則轉(zhuǎn)到步驟三；
步驟五:數(shù)據(jù)處理模塊判斷第三點時的X軸加速度或I軸加速度是否為0，如果為0，則轉(zhuǎn)到步驟六，反之則轉(zhuǎn)到步驟三；
步驟六:數(shù)據(jù)處理模塊判斷第四點時的Z軸加速度是否為0，如果為0，則將跳繩的計數(shù)值加I，反之則轉(zhuǎn)到步驟三。
[0013]前述基于三軸加速度的跳繩計數(shù)裝置的計數(shù)方法，其特征在于，包括如下步驟: 步驟七:數(shù)據(jù)處理模塊判斷跳繩是否結(jié)束，如果結(jié)束，則顯示計數(shù)值，反之則轉(zhuǎn)到步驟
_- O
[0014]前述基于三軸加速度的跳繩計數(shù)裝置的計數(shù)方法，其特征在于，所述步驟一的初始化包括對數(shù)據(jù)處理模塊和無線接收模塊的初始化。
[0015]本發(fā)明的有益之處在于:本發(fā)明基于三軸加速度的跳繩計數(shù)裝置及其計數(shù)方法實現(xiàn)了電子計數(shù)，手柄與數(shù)據(jù)處理設備分離，并能夠在顯示模塊上準確顯示計數(shù)值，滿足各種跳繩比賽及中小學達標測試的需要。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1是本發(fā)明基于三軸加速度的跳繩計數(shù)裝置的裝配結(jié)構(gòu)圖；
圖2是本發(fā)明基于三軸加速度的跳繩計數(shù)裝置的結(jié)構(gòu)框圖；
圖3是本發(fā)明基于三軸加速度的跳繩計數(shù)裝置的跳繩過程示意圖；
圖4是本發(fā)明基于三軸加速度的跳繩計數(shù)裝置的計數(shù)方法的流程圖。
[0017]圖中附圖標記的含義:
1、第一個手柄，2、第二個手柄，3、繩子，4、導線，5、電池，6、無線發(fā)送模塊，7、單片微型機，8、加速度傳感器，9、第一點，10、第二點，11、第三點，12、第四點。
【具體實施方式】
[0018]以下結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作具體的介紹。
[0019]參照圖1所示，本發(fā)明基于三軸加速度的跳繩計數(shù)裝置，其特征在于，包括:設置在跳繩上的信號采集終端、與跳繩相分離的信號處理及顯示終端，信號采集終端和信號處理及顯示終端之間通過無線網(wǎng)絡相連。圖1中，信號采集終端用于收集跳繩的動作數(shù)據(jù)，并把動作數(shù)據(jù)發(fā)送給信號處理及顯示終端。信號處理及顯示終端用于實現(xiàn)對動作數(shù)據(jù)的處理，從而實現(xiàn)對跳繩的計數(shù)，并對動作數(shù)據(jù)的處理結(jié)果進行顯示。由于信號采集終端設置在跳繩上，因此能夠有效準確地檢測跳繩的動作數(shù)據(jù)，二信號處理及顯示終端與跳繩相互分離，因此一方面不會如現(xiàn)有技術(shù)在比賽中誤觸動到設置按鈕造成計數(shù)出錯，另一方面使得跳繩的計數(shù)可以在顯示屏等顯示設備上進行顯示，具有很好的觀賞性。
[0020]如圖2所示給出了信號采集終端和信號處理及顯示終端的具體設計示意圖。其中，信號采集終端包括加速度傳感器、單片微型機、無線發(fā)送模塊，加速度傳感器連接單片微型機，單片微型機連接無線發(fā)送模塊，無線發(fā)送模塊通過無線網(wǎng)絡與信號處理及顯示終端相連。信號采集終端中加速度傳感器收集跳繩手柄的動作數(shù)據(jù)，單片微型機通過無線發(fā)送模塊把收集到的動作數(shù)據(jù)發(fā)送出去。信號處理及顯示終端包括無線接收模塊、數(shù)據(jù)處理模塊，無線發(fā)送模塊和無線接收模塊之間通過無線網(wǎng)絡相連，無線接收模塊連接數(shù)據(jù)處理模塊。此外還包括顯示模塊，顯示模塊連接數(shù)據(jù)處理模塊。進一步還包括報數(shù)器，報數(shù)器連接數(shù)據(jù)處理模塊。信號處理及顯示終端中無線接收模塊接收信號采集終端發(fā)送的動作數(shù)據(jù)，傳輸?shù)綌?shù)據(jù)處理模塊，經(jīng)過數(shù)據(jù)處理模塊進一步處理，提取出計數(shù)值，顯示在LED屏或電腦屏幕等顯示模塊上并進行報數(shù)，報數(shù)器可實現(xiàn)語音報數(shù)。
[0021]如圖1給出了上述部件的優(yōu)選安裝示意圖。如圖1所示，一種基于加速度傳感器的跳繩計數(shù)裝置，信號采集終端包括兩個手柄，即第一個手柄和第二個手柄，還包括連接在兩個手柄之間的繩子，且電池、無線發(fā)送模塊、單片微型機放置在第一個手柄中，加速度傳感器設置在繩子的中心點上，并通過導線連接到單片微型機。此外，加速度傳感器優(yōu)選為三軸加速度傳感器，其能夠檢測X軸加速度、y軸加速度和Z軸加速度。
[0022]如圖3所示，跳繩時跳繩在繞人體一周中經(jīng)過四個特殊點，頭頂?shù)诙c和腳底第四點以及身前最遠點第三點及身后最遠點第一點，一般跳繩者是把跳繩放到身后，向前開始跳繩。據(jù)此可以得到計數(shù)方法的核心思想如下:當跳繩經(jīng)過使用者頭頂或腳底時，z軸加速度為O ;當跳繩經(jīng)過使用者身前或身后最遠處時，X或y軸加速度為O ;—圈經(jīng)過以上所述四個特殊點，通過對收集數(shù)據(jù)的逐個對比匹配，可以計算出所跳圈數(shù)。
[0023]如圖4所示，本發(fā)明跳繩計數(shù)裝置的計數(shù)方法包括如下步驟:
步驟一:初始化，這里包括對數(shù)據(jù)處理模塊和無線接收模塊的初始化；
步驟二:定義加速度傳感器位于人體身后最遠點的位置為第一點，定義加速度傳感器位于人體頭頂?shù)奈恢脼榈诙c，定義加速度傳感器位于人體身前最遠點的位置為第三點，定義加速度傳感器位于人體腳底的位置為第四點，加速度傳感器檢測第一點時的X軸加速度和I軸加速度，加速度傳感器檢測第二點時的Z軸加速度，加速度傳感器檢測第三點時的X軸加速度和I軸加速度，加速度傳感器檢測第四點時的z軸加速度；加速度傳感器將其檢測的數(shù)據(jù)傳輸給數(shù)據(jù)處理模塊；
步驟三:數(shù)據(jù)處理模塊接收到數(shù)據(jù)后，判斷第一點時的X軸加速度或y軸加速度是否為
O,如果為0，則轉(zhuǎn)到步驟四，反之則繼續(xù)判斷第一點時的X軸加速度或y軸加速度是否為O ;檢測判斷第一點的加速度是否為0，以下可以分別簡稱。
[0024]步驟四:數(shù)據(jù)處理模塊判斷第二點時的z軸加速度是否為0，如果為0，則轉(zhuǎn)到步驟五，反之則轉(zhuǎn)到步驟三；
步驟五:數(shù)據(jù)處理模塊判斷第三點時的X軸加速度或I軸加速度是否為0，如果為0，則轉(zhuǎn)到步驟六，反之則轉(zhuǎn)到步驟三；
步驟六:數(shù)據(jù)處理模塊判斷第四點時的Z軸加速度是否為O，如果為O，則將跳繩的計數(shù)值加I，反之則轉(zhuǎn)到步驟三。
[0025]在執(zhí)行步驟六后，為了判斷判斷跳繩是否結(jié)束，可以增加下面的步驟:
步驟七:數(shù)據(jù)處理模塊判斷跳繩是否結(jié)束，如果結(jié)束，則顯示計數(shù)值，反之則轉(zhuǎn)到步驟
_- O
[0026]本發(fā)明中不限制數(shù)據(jù)處理模塊判斷跳繩是否結(jié)束的方法，比如其可以通過人工通過按鈕等發(fā)出指令給數(shù)據(jù)處理模塊的形式，令數(shù)據(jù)處理模塊判斷跳繩是否結(jié)束，還可以通過數(shù)據(jù)處理模塊自身判斷的形式進行。比如數(shù)據(jù)處理模塊檢測到加速度傳感器發(fā)過來的數(shù)據(jù)中在設定的時間(比如I秒)的時間內(nèi)，加速度傳感器無論X軸、y軸或者z軸的加速度均保持為0，此時可以判斷人們沒有進行跳繩運動，跳繩處于靜止狀態(tài)，因此判斷跳繩結(jié)束。當然還可以有其他方式進行判斷，本發(fā)明并不加以限定。
[0027]此外，本發(fā)明的數(shù)據(jù)處理模塊能夠?qū)崿F(xiàn)定時功能，以此，可以實現(xiàn)對跳繩在設定時間內(nèi)的計數(shù)，比如跳繩在I分鐘內(nèi)的計數(shù)。
[0028]由此，本發(fā)明基于三軸加速度的跳繩計數(shù)裝置及其計數(shù)方法能夠準確實現(xiàn)跳繩比賽的自動計數(shù)、顯示及報數(shù)，手柄與數(shù)據(jù)處理設備分離，滿足各種跳繩比賽及中小學達標測試的需要，能夠體現(xiàn)比賽的公開性、公平性及趣味性。
[0029]以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征和優(yōu)點。本行業(yè)的技術(shù)人員應該了解，上述實施例不以任何形式限制本發(fā)明，凡采用等同替換或等效變換的方式所獲得的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.基于三軸加速度的跳繩計數(shù)裝置，其特征在于，包括:設置在跳繩上的信號采集終端、與所述跳繩相分離的信號處理及顯示終端，所述信號采集終端和所述信號處理及顯示終端之間通過無線網(wǎng)絡相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于三軸加速度的跳繩計數(shù)裝置，其特征在于，所述信號采集終端包括加速度傳感器、單片微型機、無線發(fā)送模塊，所述加速度傳感器連接單片微型機，所述單片微型機連接無線發(fā)送模塊，所述無線發(fā)送模塊通過無線網(wǎng)絡與所述信號處理及顯示終端相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于三軸加速度的跳繩計數(shù)裝置，其特征在于，所述加速度傳感器為三軸加速度傳感器。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于三軸加速度的跳繩計數(shù)裝置，其特征在于，所述跳繩包括兩個手柄和連接在兩個手柄之間的繩子，所述加速度傳感器設置在所述繩子的中心點上，所述單片機和無線發(fā)送模塊設置在所述手柄上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一項所述的基于三軸加速度的跳繩計數(shù)裝置，其特征在于，所述信號處理及顯示終端包括無線接收模塊、數(shù)據(jù)處理模塊，所述無線發(fā)送模塊和無線接收模塊之間通過無線網(wǎng)絡相連，所述無線接收模塊連接數(shù)據(jù)處理模塊。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于三軸加速度的跳繩計數(shù)裝置，其特征在于，還包括顯示模塊，所述顯示模塊連接所述數(shù)據(jù)處理模塊。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述 的基于三軸加速度的跳繩計數(shù)裝置，其特征在于，還包括報數(shù)器，所述報數(shù)器連接所述數(shù)據(jù)處理模塊。
8.權(quán)利要求1所述基于三軸加速度的跳繩計數(shù)裝置的計數(shù)方法，其特征在于，包括如下步驟: 步驟一:初始化； 步驟二:定義加速度傳感器位于人體身后最遠點的位置為第一點，定義加速度傳感器位于人體頭頂?shù)奈恢脼榈诙c，定義加速度傳感器位于人體身前最遠點的位置為第三點，定義加速度傳感器位于人體腳底的位置為第四點，加速度傳感器檢測第一點時的X軸加速度和I軸加速度，加速度傳感器檢測第二點時的Z軸加速度，加速度傳感器檢測第三點時的X軸加速度和I軸加速度，加速度傳感器檢測第四點時的z軸加速度；加速度傳感器將其檢測的數(shù)據(jù)傳輸給數(shù)據(jù)處理模塊； 步驟三:數(shù)據(jù)處理模塊接收到數(shù)據(jù)后，判斷第一點時的X軸加速度或y軸加速度是否為O,如果為O，則轉(zhuǎn)到步驟四，反之則繼續(xù)判斷第一點時的X軸加速度或y軸加速度是否為O ; 步驟四:數(shù)據(jù)處理模塊判斷第二點時的z軸加速度是否為O，如果為O，則轉(zhuǎn)到步驟五，反之則轉(zhuǎn)到步驟三； 步驟五:數(shù)據(jù)處理模塊判斷第三點時的X軸加速度或I軸加速度是否為O，如果為O，則轉(zhuǎn)到步驟六，反之則轉(zhuǎn)到步驟三； 步驟六:數(shù)據(jù)處理模塊判斷第四點時的Z軸加速度是否為O，如果為O，則將跳繩的計數(shù)值加I，反之則轉(zhuǎn)到步驟三。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述基于三軸加速度的跳繩計數(shù)裝置的計數(shù)方法，其特征在于，包括如下步驟: 步驟七:數(shù)據(jù)處理模塊判斷跳繩是否結(jié)束，如果結(jié)束，則通過顯示模塊顯示計數(shù)值，反之則轉(zhuǎn)到步驟三。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述基于三軸加速度的跳繩計數(shù)裝置的計數(shù)方法，其特征在于，所述步驟一的初始化包括對數(shù)`據(jù)處理模塊和無線接收模塊的初始化。
【文檔編號】A63B71/06GK103768775SQ201410041755
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2014年1月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月28日
【發(fā)明者】苗紅霞, 洪鑫, 翟潘飛, 齊本勝, 鄧志祥 申請人:河海大學常州校區(qū)