一種基于壓力傳感的運(yùn)動(dòng)員運(yùn)動(dòng)分析系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種基于壓力傳感的運(yùn)動(dòng)員運(yùn)動(dòng)分析系統(tǒng)，包括帶無(wú)線充電發(fā)射線圈電路的適配器、智能設(shè)備終端以及集成在運(yùn)動(dòng)鞋上的薄膜壓力傳感器、電壓跟隨電路、單片機(jī)、藍(lán)牙模塊、可充電鋰電池、無(wú)線充電接收線圈電路；所述薄膜壓力傳感器、電壓跟隨電路、單片機(jī)、藍(lán)牙模塊依次連接，并均由可充電鋰電池供電；所述可充電鋰電池連接無(wú)線充電接收線圈電路，通過(guò)適配器上的無(wú)線充電發(fā)射線圈電路與無(wú)線充電接收線圈電路的強(qiáng)磁耦合實(shí)現(xiàn)無(wú)線充電；所述單片機(jī)集成有AD轉(zhuǎn)換器，并控制藍(lán)牙模塊發(fā)送數(shù)據(jù)至智能設(shè)備終端進(jìn)行數(shù)據(jù)分析處理。本發(fā)明在不影響運(yùn)動(dòng)性能的條件下采集人體腳底受力狀況，能方便對(duì)球員在場(chǎng)上場(chǎng)外的比賽和訓(xùn)練數(shù)據(jù)的采集和分析。
【專利說(shuō)明】—種基于壓力傳感的運(yùn)動(dòng)員運(yùn)動(dòng)分析系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及信息采集分析的【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是指一種基于壓力傳感的運(yùn)動(dòng)員運(yùn)動(dòng)分析系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著巴西世界杯的順利舉辦，足球運(yùn)動(dòng)向全世界展示著其獨(dú)特的魅力。提到足球，大家腦海里出現(xiàn)的除了巨大的體育館，便是億萬(wàn)富翁球隊(duì)老板和百萬(wàn)富翁明星球員。如果俱樂(lè)部想分析一下球員在90多分鐘比賽里的運(yùn)動(dòng)情況，還要在統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)上花一大筆錢(qián)。在訓(xùn)練和比賽中運(yùn)動(dòng)員的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)如此重要，對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析更直接關(guān)系到球員的運(yùn)動(dòng)習(xí)慣和技術(shù)特性的有效改善等，還可以更好的避免受傷或者不正當(dāng)?shù)挠?xùn)練方式。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種數(shù)據(jù)精準(zhǔn)、便攜、分析可靠的基于壓力傳感的運(yùn)動(dòng)員運(yùn)動(dòng)分析系統(tǒng)，在不影響運(yùn)動(dòng)性能的條件下能有效采集人體腳底受力狀況，能大大方便對(duì)球員在場(chǎng)上場(chǎng)外的比賽和訓(xùn)練數(shù)據(jù)的采集和分析，有利于推動(dòng)足球事業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。
[0004]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所提供的技術(shù)方案為:一種基于壓力傳感的運(yùn)動(dòng)員運(yùn)動(dòng)分析系統(tǒng)，包括有帶無(wú)線充電發(fā)射線圈電路的適配器、用于數(shù)據(jù)分析處理的智能設(shè)備終端以及集成在運(yùn)動(dòng)鞋上的薄膜壓力傳感器、電壓跟隨電路、單片機(jī)、藍(lán)牙模塊、可充電鋰電池、無(wú)線充電接收線圈電路；其中，所述薄膜壓力傳感器、電壓跟隨電路、單片機(jī)、藍(lán)牙模塊依次連接，并均由可充電鋰電池供電；所述可充電鋰電池連接無(wú)線充電接收線圈電路，通過(guò)所述適配器上的無(wú)線充電發(fā)射線圈電路與無(wú)線充電接收線圈電路的強(qiáng)磁耦合實(shí)現(xiàn)無(wú)線充電，所述適配器連接220V市電；所述薄膜壓力傳感器有多片裝在鞋墊上的不同位置，負(fù)責(zé)采集使用者腳底各個(gè)點(diǎn)的受力信息，根據(jù)使用者行走時(shí)腳底所受壓力而產(chǎn)生實(shí)時(shí)的不同電壓，并將此電壓傳入所述電壓跟隨電路進(jìn)行穩(wěn)壓、濾除環(huán)境噪聲處理；所述單片機(jī)集成有AD轉(zhuǎn)換器，用于對(duì)所述電壓跟隨電路處理后的電壓進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換，并控制所述藍(lán)牙模塊發(fā)送數(shù)據(jù)至智能設(shè)備終端進(jìn)行數(shù)據(jù)分析處理。
[0005]所述智能設(shè)備終端為Android手機(jī)，包括有:
[0006]壓力數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)顯示功能模塊，用于顯示實(shí)時(shí)腳底壓力數(shù)據(jù)，并在手機(jī)終端上以色階圖的形式顯示；
[0007]動(dòng)作分類(lèi)模塊，利用分類(lèi)算法根據(jù)壓力數(shù)據(jù)判斷出此時(shí)運(yùn)動(dòng)員的動(dòng)作，并顯示在界面上；其中，所述分類(lèi)算法如下:
[0008]設(shè)自相關(guān)所求得步態(tài)周期為T(mén)，分類(lèi)的閾值為T(mén)th，短期壓力峰值為A，分類(lèi)的閾值為Ath，首先判斷通過(guò)自相關(guān)計(jì)算的步伐周期T是否大于閾值Tth，若大于說(shuō)明步伐較緩，認(rèn)為在走路；否則可以視為在跑或跳此類(lèi)較為劇烈的運(yùn)動(dòng)，此時(shí)判斷足底壓力峰值大小A是否大于閾值A(chǔ)th，若大于說(shuō)明壓力較大，認(rèn)為在跳；否則認(rèn)為在跑；
[0009]壓力中心計(jì)算及損傷預(yù)警模塊，通過(guò)壓力中心計(jì)算算法計(jì)算運(yùn)動(dòng)員的壓力中心，根據(jù)壓力中心數(shù)據(jù)以及損傷預(yù)警算法提醒運(yùn)動(dòng)員可能的損傷；其中，所述壓力中心計(jì)算算法如下:
[0010]設(shè)每個(gè)薄膜壓力傳感器的壓力值為Pi,平面坐標(biāo)為(Xi，yi)，則壓力中心坐標(biāo)
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(χ，y)為x =丄^ ^ = ±~ν ;
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[0011]所述損傷預(yù)警算法為:首先通過(guò)測(cè)量得到正常步行狀態(tài)下壓力中心所在的區(qū)間范圍，當(dāng)壓力中心坐標(biāo)離開(kāi)這個(gè)區(qū)間時(shí)，即認(rèn)為可能受傷，發(fā)出預(yù)警信號(hào)；
[0012]運(yùn)動(dòng)參數(shù)計(jì)算模塊，計(jì)算包括體重、計(jì)步、體能消耗、跑動(dòng)距離數(shù)據(jù)，其中，體重計(jì)算首先是對(duì)各個(gè)點(diǎn)的壓強(qiáng)做長(zhǎng)期均值，然后對(duì)壓強(qiáng)求和即為重力，除以重力加速度即可估算體重，而計(jì)步則是每次壓強(qiáng)達(dá)到極大值，視作走了一步，計(jì)步加一；
[0013]分類(lèi)運(yùn)動(dòng)時(shí)間和距離統(tǒng)計(jì)模塊，用于統(tǒng)計(jì)不同運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的距離和時(shí)間，并顯示在界面上,其中,運(yùn)動(dòng)狀態(tài)分有站立、走動(dòng)、跑動(dòng)、跳躍；
[0014]藍(lán)牙管理模塊，用于管理藍(lán)牙連接狀態(tài)，負(fù)責(zé)藍(lán)牙設(shè)備的配對(duì)、連接、數(shù)據(jù)傳送；
[0015]休眠控制模塊，用于檢測(cè)系統(tǒng)是否空載，若系統(tǒng)空載預(yù)設(shè)時(shí)間，則所述單片機(jī)進(jìn)入休眠模式；
[0016]社交網(wǎng)絡(luò)分享及云平臺(tái)數(shù)據(jù)同步模塊，用于對(duì)接多種社交平臺(tái)，可以上傳壓力數(shù)據(jù)到云平臺(tái)dropbox上。
[0017]所述電壓跟隨電路包括集成有多個(gè)運(yùn)放的LM324芯片以及多個(gè)分壓貼片電阻，其中，一片薄膜壓力傳感器對(duì)應(yīng)一個(gè)運(yùn)放以及一個(gè)分壓貼片電阻，所述薄膜壓力傳感器的一只管腳連接LM324芯片的VCC腳，其另一只管腳連接相應(yīng)的分壓貼片電阻；所述分壓貼片電阻的一只管腳接地，并將其上的電壓接入到相應(yīng)運(yùn)放的同相輸入端，所述運(yùn)放的反相輸入端與其輸出端相連，所述運(yùn)放的輸出端與單片機(jī)集成有AD轉(zhuǎn)換器的相應(yīng)管腳連接，由所述單片機(jī)對(duì)電壓進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換。
[0018]所述單片機(jī)為MSP430G2553單片機(jī)，其Pl.0?Pl.7管腳都集成有AD轉(zhuǎn)換器，其中，Pl.1和Pl.2是串口復(fù)用的接口，Pl.1為RXD接口，Pl.2為T(mén)XD接口 ；所述藍(lán)牙模塊設(shè)置有VCC、GND、TXD、RXD四個(gè)接口，其TXD和RXD接口分別與所述MSP430G2553單片機(jī)的Pl.1和Pl.2連接，其GND接口與所述MSP430G2553單片機(jī)的GND相連。
[0019]所述單片機(jī)采用可休眠的模式，客戶端可以直接發(fā)送休眠指令使單片機(jī)進(jìn)入深度休眠狀態(tài)，在休眠模式下電流只有270uA。
[0020]所述無(wú)線充電接收線圈電路包括有接收線圈、諧振回路、整流穩(wěn)壓電路以及用于顯示充電狀態(tài)的LED，其中，所述接收線圈、諧振回路、整流穩(wěn)壓電路、LED依次連接，所述整流穩(wěn)壓電路的正端與可充電鋰電池的正極連接，其負(fù)端與可充電鋰電池的負(fù)極連接。
[0021]所述無(wú)線充電發(fā)射線圈電路包括有依次連接的功率放大電路、諧振回路、發(fā)射線圈，所述功率放大電路連接適配器，所述適配器將220V市電適配至12V直流電。
[0022]所述電壓跟隨電路、藍(lán)牙模塊和單片機(jī)最小系統(tǒng)一同集成并放置于鞋舌內(nèi)側(cè)。
[0023]所述接收線圈固定于運(yùn)動(dòng)鞋的外側(cè)后套的位置。
[0024]所述可充電鋰電池為3.6V的Lir2302鋰電池。
[0025]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)與有益效果:
[0026]1、在不影響運(yùn)動(dòng)性能的條件下，通過(guò)采用薄膜壓力傳感器大大減小了鞋子重量，并能精確測(cè)量人體腳底受力狀況；
[0027]2、可以利用手機(jī)app對(duì)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)處理并顯示結(jié)果，讓用戶在隨身佩戴的過(guò)程中就能了解到自己的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，也可以使?fàn)顟B(tài)監(jiān)測(cè)者如教練等更好地了解被監(jiān)測(cè)者的實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，從而合理地調(diào)整；
[0028]3、采用無(wú)線充電模式，可以方便地為智能運(yùn)動(dòng)鞋提供充足的電量，同時(shí)除去了本有的充電接口，減輕了鞋子體積，增強(qiáng)了舒適度和便捷性。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0029]圖1為本發(fā)明所述運(yùn)動(dòng)員運(yùn)動(dòng)分析系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。
[0030]圖2為本發(fā)明所述薄膜壓力傳感器的分壓示意圖。
[0031]圖3為本發(fā)明所述單片機(jī)的芯片示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0032]下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0033]如圖1所示，本實(shí)施例所述的基于壓力傳感的運(yùn)動(dòng)員運(yùn)動(dòng)分析系統(tǒng)，包括有帶無(wú)線充電發(fā)射線圈電路的適配器、用于數(shù)據(jù)分析處理的智能設(shè)備終端以及集成在運(yùn)動(dòng)鞋上的薄膜壓力傳感器、電壓跟隨電路、MSP430G2553單片機(jī)、超低功耗的藍(lán)牙模塊、可充電鋰電池(具體為3.6V的Lir2302鋰電池)、無(wú)線充電接收線圈電路；其中，所述薄膜壓力傳感器、電壓跟隨電路、MSP430G2553單片機(jī)、藍(lán)牙模塊依次連接，并均由可充電鋰電池供電；所述可充電鋰電池連接無(wú)線充電接收線圈電路，通過(guò)所述適配器上的無(wú)線充電發(fā)射線圈電路與無(wú)線充電接收線圈電路的強(qiáng)磁耦合實(shí)現(xiàn)無(wú)線充電，所述適配器連接220V市電；所述薄膜壓力傳感器有三片分別安裝在鞋墊上的足跟、第一跖骨頭和第五跖骨頭這三處不同位置，負(fù)責(zé)采集使用者腳底各個(gè)點(diǎn)的受力信息(當(dāng)使用者穿上配有該鞋墊的鞋子，踩在薄膜壓力傳感器上的時(shí)候，相應(yīng)地會(huì)引起薄膜壓力傳感器阻值的變化)，根據(jù)使用者行走時(shí)腳底所受壓力而產(chǎn)生實(shí)時(shí)的不同電壓，并將此電壓傳入所述電壓跟隨電路進(jìn)行穩(wěn)壓、濾除環(huán)境噪聲處理，從而得到較為精準(zhǔn)的實(shí)時(shí)的受力變化，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性；所述MSP430G2553單片機(jī)集成有AD轉(zhuǎn)換器，用于對(duì)所述電壓跟隨電路處理后的電壓進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換，并控制所述藍(lán)牙模塊發(fā)送數(shù)據(jù)至智能設(shè)備終端進(jìn)行數(shù)據(jù)分析處理；所述電壓跟隨電路、藍(lán)牙模塊和單片機(jī)最小系統(tǒng)一同集成并放置于鞋舌內(nèi)側(cè)。
[0034]所述智能設(shè)備終端為Android手機(jī)，包括有:
[0035]壓力數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)顯示功能模塊，用于顯示實(shí)時(shí)腳底壓力數(shù)據(jù)，并在手機(jī)終端上以色階圖的形式顯示；
[0036]動(dòng)作分類(lèi)模塊，利用分類(lèi)算法根據(jù)壓力數(shù)據(jù)判斷出此時(shí)運(yùn)動(dòng)員的動(dòng)作，并顯示在界面上；其中，所述分類(lèi)算法如下:
[0037]設(shè)自相關(guān)所求得步態(tài)周期為T(mén)，分類(lèi)的閾值為T(mén)th，短期壓力峰值為A，分類(lèi)的閾值為Ath，首先判斷通過(guò)自相關(guān)計(jì)算的步伐周期T是否大于閾值Tth，若大于說(shuō)明步伐較緩，認(rèn)為在走路；否則可以視為在跑或跳此類(lèi)較為劇烈的運(yùn)動(dòng)，此時(shí)判斷足底壓力峰值大小A是否大于閾值A(chǔ)th，若大于說(shuō)明壓力較大，認(rèn)為在跳；否則認(rèn)為在跑；
[0038]壓力中心計(jì)算及損傷預(yù)警模塊，通過(guò)壓力中心計(jì)算算法計(jì)算運(yùn)動(dòng)員的壓力中心，根據(jù)壓力中心數(shù)據(jù)以及損傷預(yù)警算法提醒運(yùn)動(dòng)員可能的損傷；其中，所述壓力中心計(jì)算算法如下:
[0039]設(shè)每個(gè)薄膜壓力傳感器的壓力值為Pi,平面坐標(biāo)為(XiJi),則壓力中心坐標(biāo)
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(X，y) % X = j~n ，少=;

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[0040]所述損傷預(yù)警算法為:首先通過(guò)測(cè)量得到正常步行狀態(tài)下壓力中心所在的區(qū)間范圍，當(dāng)壓力中心坐標(biāo)離開(kāi)這個(gè)區(qū)間時(shí)，即認(rèn)為可能受傷，發(fā)出預(yù)警信號(hào)；
[0041]運(yùn)動(dòng)參數(shù)計(jì)算模塊，計(jì)算包括體重、計(jì)步、體能消耗、跑動(dòng)距離數(shù)據(jù)，其中，體重計(jì)算首先是對(duì)各個(gè)點(diǎn)的壓強(qiáng)做長(zhǎng)期均值，然后對(duì)壓強(qiáng)求和即為重力，除以重力加速度即可估算體重，而計(jì)步則是每次壓強(qiáng)達(dá)到極大值，視作走了一步，計(jì)步加一；
[0042]分類(lèi)運(yùn)動(dòng)時(shí)間和距離統(tǒng)計(jì)模塊，用于統(tǒng)計(jì)不同運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的距離和時(shí)間，并顯示在界面上,其中,運(yùn)動(dòng)狀態(tài)分有站立、走動(dòng)、跑動(dòng)、跳躍；
[0043]藍(lán)牙管理模塊，用于管理藍(lán)牙連接狀態(tài)，負(fù)責(zé)藍(lán)牙設(shè)備的配對(duì)、連接、數(shù)據(jù)傳送；
[0044]休眠控制模塊，用于檢測(cè)系統(tǒng)是否空載，若系統(tǒng)空載預(yù)設(shè)時(shí)間，則所述單片機(jī)進(jìn)入休眠模式；
[0045]社交網(wǎng)絡(luò)分享及云平臺(tái)數(shù)據(jù)同步模塊，用于對(duì)接多種社交平臺(tái)，可以上傳壓力數(shù)據(jù)到云平臺(tái)dropbox上。
[0046]在Android手機(jī)收到數(shù)據(jù)后，經(jīng)過(guò)一系列數(shù)據(jù)處理，可以完成球員腳底爆發(fā)力檢測(cè)，若超過(guò)一個(gè)閾值可能會(huì)導(dǎo)致球員受傷，此時(shí)可以發(fā)出受傷警告；可以完成球員計(jì)步功能，進(jìn)而計(jì)算球員卡路里消耗情況；可以估算球員的體能情況等等。得到球員卡路里消耗情況、受傷風(fēng)險(xiǎn)提示、壓力中心、計(jì)步、運(yùn)動(dòng)狀態(tài)識(shí)別、運(yùn)動(dòng)距離估算、報(bào)警、作曲線圖、腳掌受力強(qiáng)度圖等關(guān)鍵指標(biāo)。這樣球員可以非常方便地了解到自己當(dāng)前的各種信息，教練也可以很方便地了解到場(chǎng)上球員的實(shí)時(shí)情況，從而合理地調(diào)整，在球場(chǎng)上做出更好的戰(zhàn)術(shù)和人員輪換。
[0047]所述電壓跟隨電路包括集成有四個(gè)運(yùn)放的LM324芯片以及三個(gè)2K歐姆的分壓貼片電阻RM，其中，一片薄膜壓力傳感器對(duì)應(yīng)一個(gè)運(yùn)放以及一個(gè)分壓貼片電阻，如圖2所示，所述薄膜壓力傳感器FSR的一只管腳連接LM324芯片的VCC腳，其另一只管腳連接相應(yīng)的分壓貼片電阻RM，所述分壓貼片電阻RM的一只管腳接地，并將其上的電壓接入到相應(yīng)運(yùn)放的同相輸入端，所述運(yùn)放的反相輸入端與其輸出端相連，所述運(yùn)放的輸出端與單片機(jī)集成有AD轉(zhuǎn)換器的相應(yīng)管腳連接，由所述單片機(jī)對(duì)電壓進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換。所述LM324芯片的4腳為VCC (由3.6V的Lir2302鋰電池供電)，11腳為GND，3、5、12、10腳為四個(gè)運(yùn)放的同相輸入端，2、6、9、13為四個(gè)運(yùn)放的反相輸入端，1、7、8、14為四個(gè)運(yùn)放的輸出端。三個(gè)分壓貼片電阻RM的電壓分別輸入到LM324芯片的3、5、12管腳，而所述LM324芯片的I腳和2腳直接相連，其6腳和7腳相連，其13腳和14腳相連。
[0048]由于只用到LM324芯片的三個(gè)運(yùn)放，于是將該三個(gè)運(yùn)放的輸出管腳1、7、14分別連接到MSP430G2553單片機(jī)集成有AD轉(zhuǎn)換器的相應(yīng)管腳，由MSP430G2553單片機(jī)分別對(duì)該三個(gè)電壓進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換，每個(gè)引腳的電壓采樣速率為20次/秒。如圖3所示，MSP430G2553單片機(jī)的Pl.0?Pl.7管腳都集成有AD轉(zhuǎn)換器，在本實(shí)施例中采用Pl.0、Pl.3、Pl.4管腳與三個(gè)運(yùn)放的輸出管腳1、7、14連接，而Pl.1和Pl.2是串口復(fù)用的接口，Pl.1為RXD接口，Pl.2為T(mén)XD接口 ；所述藍(lán)牙模塊設(shè)置有VCC、GND、TXD、RXD四個(gè)接口，其TXD和RXD接口分別與所述MSP430G2553單片機(jī)的Pl.1和Pl.2連接，其GND接口與所述MSP430G2553單片機(jī)的GND相連。另外，為了降低功耗，本系統(tǒng)所述MSP430G2553單片機(jī)采用了可休眠的模式，客戶端可以直接發(fā)送休眠指令使單片機(jī)進(jìn)入深度休眠狀態(tài)。在休眠模式下電流只有270uA，可大大降低功率。同時(shí)為降低單片機(jī)的功耗，并沒(méi)有在單片機(jī)中做數(shù)據(jù)處理，而是直接將采集到的數(shù)據(jù)通過(guò)藍(lán)牙模塊以串口方式不斷地發(fā)送到Android手機(jī)，在手機(jī)端做所有的數(shù)據(jù)的處理。
[0049]此外，本系統(tǒng)采用的是基于“強(qiáng)磁耦合”技術(shù)的無(wú)線充電模式，可以對(duì)集成在鞋子內(nèi)部的Lir2302鋰電池進(jìn)行無(wú)插口的充電，既方便又安全。其中，所述無(wú)線充電發(fā)射線圈電路包括有依次連接的功率放大電路、諧振回路、發(fā)射線圈(相當(dāng)于電感)，所述功率放大電路連接適配器，所述適配器能將220V市電適配至12V直流電，該12V直流電通過(guò)功率放大電路和諧振電路最終由發(fā)射線圈將能量發(fā)往無(wú)線充電接收線圈電路的接收線圈。所述無(wú)線充電接收線圈電路包括有接收線圈(固定于運(yùn)動(dòng)鞋的外側(cè)后套的位置，同時(shí)起到美化鞋面的效果)、諧振回路、整流穩(wěn)壓電路以及用于顯示充電狀態(tài)的LED，所述接收線圈、諧振回路、整流穩(wěn)壓電路、LED依次連接，在諧振回路之后加入整流穩(wěn)壓電路得到4.2V的直流穩(wěn)壓電源，所述整流穩(wěn)壓電路的正端與Lir2302鋰電池的正極連接，其負(fù)端與Lir2302鋰電池的負(fù)極連接，充電電流越大則LED越亮，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)Lir2302鋰電池的正常充電。
[0050]以上所述之實(shí)施例子只為本發(fā)明之較佳實(shí)施例，并非以此限制本發(fā)明的實(shí)施范圍，故凡依本發(fā)明之形狀、原理所作的變化，均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種基于壓力傳感的運(yùn)動(dòng)員運(yùn)動(dòng)分析系統(tǒng)，其特征在于:包括有帶無(wú)線充電發(fā)射線圈電路的適配器、用于數(shù)據(jù)分析處理的智能設(shè)備終端以及集成在運(yùn)動(dòng)鞋上的薄膜壓力傳感器、電壓跟隨電路、單片機(jī)、藍(lán)牙模塊、可充電鋰電池、無(wú)線充電接收線圈電路；其中，所述薄膜壓力傳感器、電壓跟隨電路、單片機(jī)、藍(lán)牙模塊依次連接，并均由可充電鋰電池供電；所述可充電鋰電池連接無(wú)線充電接收線圈電路，通過(guò)所述適配器上的無(wú)線充電發(fā)射線圈電路與無(wú)線充電接收線圈電路的強(qiáng)磁耦合實(shí)現(xiàn)無(wú)線充電，所述適配器連接220V市電；所述薄膜壓力傳感器有多片裝在鞋墊上的不同位置，負(fù)責(zé)采集使用者腳底各個(gè)點(diǎn)的受力信息，根據(jù)使用者行走時(shí)腳底所受壓力而產(chǎn)生實(shí)時(shí)的不同電壓，并將此電壓傳入所述電壓跟隨電路進(jìn)行穩(wěn)壓、濾除環(huán)境噪聲處理；所述單片機(jī)集成有AD轉(zhuǎn)換器，用于對(duì)所述電壓跟隨電路處理后的電壓進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換，并控制所述藍(lán)牙模塊發(fā)送數(shù)據(jù)至智能設(shè)備終端進(jìn)行數(shù)據(jù)分析處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于壓力傳感的運(yùn)動(dòng)員運(yùn)動(dòng)分析系統(tǒng)，其特征在于，所述智能設(shè)備終端為Android手機(jī)，包括有: 壓力數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)顯示功能模塊，用于顯示實(shí)時(shí)腳底壓力數(shù)據(jù)，并在手機(jī)終端上以色階圖的形式顯示； 動(dòng)作分類(lèi)模塊，利用分類(lèi)算法根據(jù)壓力數(shù)據(jù)判斷出此時(shí)運(yùn)動(dòng)員的動(dòng)作，并顯示在界面上；其中，所述分類(lèi)算法如下: 設(shè)自相關(guān)所求得步態(tài)周期為T(mén)，分類(lèi)的閾值為T(mén)th，短期壓力峰值為A，分類(lèi)的閾值為Ath，首先判斷通過(guò)自相關(guān)計(jì)算的步伐周期T是否大于閾值Tth，若大于說(shuō)明步伐較緩，認(rèn)為在走路；否則可以視為在跑或跳此類(lèi)較為劇烈的運(yùn)動(dòng)，此時(shí)判斷足底壓力峰值大小A是否大于閾值A(chǔ)th，若大于說(shuō)明壓力較大，認(rèn)為在跳；否則認(rèn)為在跑； 壓力中心計(jì)算及損傷預(yù)警模塊，通過(guò)壓力中心計(jì)算算法計(jì)算運(yùn)動(dòng)員的壓力中心，根據(jù)壓力中心數(shù)據(jù)以及損傷預(yù)警算法提醒運(yùn)動(dòng)員可能的損傷；其中，所述壓力中心計(jì)算算法如下: 設(shè)每個(gè)薄膜壓力傳感器的壓力值為Pi,平面坐標(biāo)為(Xi，yi)，則壓力中心坐標(biāo)(x，y)為 NN YjxA YjXipi /=1 /=1 所述損傷預(yù)警算法為:首先通過(guò)測(cè)量得到正常步行狀態(tài)下壓力中心所在的區(qū)間范圍，當(dāng)壓力中心坐標(biāo)離開(kāi)這個(gè)區(qū)間時(shí)，即認(rèn)為可能受傷，發(fā)出預(yù)警信號(hào)； 運(yùn)動(dòng)參數(shù)計(jì)算模塊，計(jì)算包括體重、計(jì)步、體能消耗、跑動(dòng)距離數(shù)據(jù)，其中，體重計(jì)算首先是對(duì)各個(gè)點(diǎn)的壓強(qiáng)做長(zhǎng)期均值，然后對(duì)壓強(qiáng)求和即為重力，除以重力加速度即可估算體重，而計(jì)步則是每次壓強(qiáng)達(dá)到極大值，視作走了一步，計(jì)步加一； 分類(lèi)運(yùn)動(dòng)時(shí)間和距離統(tǒng)計(jì)模塊，用于統(tǒng)計(jì)不同運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的距離和時(shí)間，并顯示在界面上，其中，運(yùn)動(dòng)狀態(tài)分有站立、走動(dòng)、跑動(dòng)、跳躍； 藍(lán)牙管理模塊，用于管理藍(lán)牙連接狀態(tài)，負(fù)責(zé)藍(lán)牙設(shè)備的配對(duì)、連接、數(shù)據(jù)傳送； 休眠控制模塊，用于檢測(cè)系統(tǒng)是否空載，若系統(tǒng)空載預(yù)設(shè)時(shí)間，則所述單片機(jī)進(jìn)入休眠模式； 社交網(wǎng)絡(luò)分享及云平臺(tái)數(shù)據(jù)同步模塊，用于對(duì)接多種社交平臺(tái)，可以上傳壓力數(shù)據(jù)到云平臺(tái)dropbox上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于壓力傳感的運(yùn)動(dòng)員運(yùn)動(dòng)分析系統(tǒng)，其特征在于:所述電壓跟隨電路包括集成有多個(gè)運(yùn)放的LM324芯片以及多個(gè)分壓貼片電阻，其中，一片薄膜壓力傳感器對(duì)應(yīng)一個(gè)運(yùn)放以及一個(gè)分壓貼片電阻，所述薄膜壓力傳感器的一只管腳連接LM324芯片的VCC腳，其另一只管腳連接相應(yīng)的分壓貼片電阻；所述分壓貼片電阻的一只管腳接地，并將其上的電壓接入到相應(yīng)運(yùn)放的同相輸入端，所述運(yùn)放的反相輸入端與其輸出端相連，所述運(yùn)放的輸出端與單片機(jī)集成有AD轉(zhuǎn)換器的相應(yīng)管腳連接，由所述單片機(jī)對(duì)電壓進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于壓力傳感的運(yùn)動(dòng)員運(yùn)動(dòng)分析系統(tǒng)，其特征在于:所述單片機(jī)為MSP430G2553單片機(jī)，其Pl.0?Pl.7管腳都集成有AD轉(zhuǎn)換器，其中，Pl.1和Pl.2是串口復(fù)用的接口，Pl.1為RXD接口，Pl.2為T(mén)XD接口 ；所述藍(lán)牙模塊設(shè)置有VCC、GND、TXD、RXD四個(gè)接口，其TXD和RXD接口分別與所述MSP430G2553單片機(jī)的Pl.1和Pl.2連接，其GND接口與所述MSP430G2553單片機(jī)的GND相連。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的一種基于壓力傳感的運(yùn)動(dòng)員運(yùn)動(dòng)分析系統(tǒng)，其特征在于:所述單片機(jī)采用可休眠的模式，客戶端可以直接發(fā)送休眠指令使單片機(jī)進(jìn)入深度休眠狀態(tài)，在休眠模式下電流只有270uA。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于壓力傳感的運(yùn)動(dòng)員運(yùn)動(dòng)分析系統(tǒng)，其特征在于:所述無(wú)線充電接收線圈電路包括有接收線圈、諧振回路、整流穩(wěn)壓電路以及用于顯示充電狀態(tài)的LED，其中，所述接收線圈、諧振回路、整流穩(wěn)壓電路、LED依次連接，所述整流穩(wěn)壓電路的正端與可充電鋰電池的正極連接，其負(fù)端與可充電鋰電池的負(fù)極連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于壓力傳感的運(yùn)動(dòng)員運(yùn)動(dòng)分析系統(tǒng)，其特征在于:所述無(wú)線充電發(fā)射線圈電路包括有依次連接的功率放大電路、諧振回路、發(fā)射線圈，所述功率放大電路連接適配器，所述適配器將220V市電適配至12V直流電。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于壓力傳感的運(yùn)動(dòng)員運(yùn)動(dòng)分析系統(tǒng)，其特征在于:所述電壓跟隨電路、藍(lán)牙模塊和單片機(jī)最小系統(tǒng)一同集成并放置于鞋舌內(nèi)側(cè)。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種基于壓力傳感的運(yùn)動(dòng)員運(yùn)動(dòng)分析系統(tǒng)，其特征在于:所述接收線圈固定于運(yùn)動(dòng)鞋的外側(cè)后套的位置。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于壓力傳感的運(yùn)動(dòng)員運(yùn)動(dòng)分析系統(tǒng)，其特征在于:所述可充電鋰電池為3.6V的Lir2302鋰電池。
【文檔編號(hào)】A63B71/06GK104248837SQ201410472787
【公開(kāi)日】2014年12月31日 申請(qǐng)日期:2014年9月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月16日
【發(fā)明者】張?jiān)? 鐘曉輝, 陳宇清, 李磊 申請(qǐng)人:華南理工大學(xué)