一種智能高效率匍匐前進(jìn)訓(xùn)練系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種智能高效率匍匐前進(jìn)訓(xùn)練系統(tǒng)及方法，該系統(tǒng)包括供電單元、紅外信號(hào)采集單元、紅外信號(hào)傳輸和CPU處理單元以及串口輸出單元：智能高效率匍匐前進(jìn)訓(xùn)練系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)由入口計(jì)時(shí)采集紅外發(fā)射器（1）、入口計(jì)時(shí)采集紅外接收器（2）、第一采集器紅外發(fā)射器（3）、第一采集器紅外接收器（4）、第二采集器紅外發(fā)射器（5）、第二采集器紅外接收器（6）、出口計(jì)時(shí)采集紅外發(fā)射器（7）、出口計(jì)時(shí)采集紅外接收器（8）依次連接而成。本發(fā)明具有攜帶方便，訓(xùn)練智能引導(dǎo)，操作簡單的特點(diǎn)，適合推廣應(yīng)用。
【專利說明】一種智能高效率匍匐前進(jìn)訓(xùn)練系統(tǒng)及方法
[0001]【技術(shù)領(lǐng)域】
本發(fā)明屬于單片機(jī)系統(tǒng)及無線數(shù)據(jù)傳輸【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種智能高效率匍匐前進(jìn)訓(xùn)練系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]匍匐前進(jìn)訓(xùn)練作為一項(xiàng)適合各類人群訓(xùn)練的活動(dòng)，因?yàn)槠涔潭ù罱ㄇ艺嫉孛娣e較廣，目前為止，現(xiàn)實(shí)生活中還沒有這項(xiàng)訓(xùn)練的普及。重要的是，傳統(tǒng)的匍匐訓(xùn)練器械多數(shù)僅僅只是器械，缺乏針對(duì)性的訓(xùn)練參數(shù)測(cè)試和控制，訓(xùn)練效率不高，也難以讓人堅(jiān)持。單片機(jī)自開發(fā)以來，就因其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、實(shí)現(xiàn)模塊化，可靠性高、工作時(shí)間長，處理功能強(qiáng)、速度快，低電壓、低功耗、便于生產(chǎn)便攜式產(chǎn)品，控制功能強(qiáng)、環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)而被廣泛應(yīng)用。隨著無線傳感網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，無線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)的相對(duì)成熟，讓更多設(shè)備貼上了智能化的標(biāo)簽。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明利用無線數(shù)據(jù)傳輸結(jié)合單片機(jī)提供一種智能高效率匍匐前進(jìn)訓(xùn)練系統(tǒng)及方法，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)智能化、可測(cè)試功能，能夠按照訓(xùn)練要求來指導(dǎo)訓(xùn)練人員進(jìn)行規(guī)范性訓(xùn)練，提高訓(xùn)練效率，本發(fā)明將小型采集器，控制器與輕質(zhì)訓(xùn)練器械結(jié)合起來可解決上述技術(shù)難題。其技術(shù)方案如下:
一種智能高效率匍匐前進(jìn)訓(xùn)練系統(tǒng)，包括供電單元、紅外信號(hào)采集單元、紅外信號(hào)傳輸和CPU處理單元以及串口輸出單元:
所述供電單元采用鋰電池供電，通過USB接口充電；
所述紅外信號(hào)采集單元采用熱電型紅外線傳感器對(duì)測(cè)試人的進(jìn)入、離開、以及完成過程中的違規(guī)觸碰信號(hào)進(jìn)行采集，以判斷測(cè)試人完成匍匐前進(jìn)的時(shí)間，動(dòng)作要領(lǐng)是否規(guī)范；所述紅外信號(hào)傳輸和CPU處理單元通過無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)紅外信號(hào)的傳輸，選用Nordic公司的射頻IC芯片NRF24LE1實(shí)現(xiàn)紅外信號(hào)的傳輸；所述串口輸出單元通過串口輸出測(cè)試人的開始時(shí)間、結(jié)束時(shí)間、完成總時(shí)長、以及完成過程中的犯規(guī)次數(shù)、判定結(jié)果；
智能高效率匍匐前進(jìn)訓(xùn)練系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)由入口計(jì)時(shí)采集紅外發(fā)射器1、入口計(jì)時(shí)采集紅外接收器2、第一采集器紅外發(fā)射器3、第一采集器紅外接收器4、第二采集器紅外發(fā)射器5、第二采集器紅外接收器6、出口計(jì)時(shí)采集紅外發(fā)射器7、出口計(jì)時(shí)采集紅外接收器8依次連接而成。
[0004]進(jìn)一步優(yōu)選，所述無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)采用模塊化實(shí)現(xiàn)，主要由兩個(gè)射頻收發(fā)模塊NRF24LE1和天線單元組成，其中一個(gè)是作為數(shù)據(jù)發(fā)送，另一個(gè)作為數(shù)據(jù)接收，所述無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的功能是發(fā)送端收到CPU中央處理器的信號(hào)時(shí)，打開信道發(fā)送數(shù)據(jù)，CPU同時(shí)發(fā)出告警信息，接收端把接收到的數(shù)據(jù)通過串口傳遞給計(jì)算機(jī)系統(tǒng)顯示。
[0005]進(jìn)一步優(yōu)選，所述串口輸出單元采用標(biāo)準(zhǔn)232接口芯片。
[0006]一種智能高效率匍匐前進(jìn)訓(xùn)練方法，包括以下步驟:當(dāng)打開開關(guān)讓其開始工作時(shí)，計(jì)時(shí)采集器隨時(shí)保持與中央控制器通信，并且匍匐前進(jìn)訓(xùn)練器械上的無線傳輸模塊設(shè)置為同一頻點(diǎn)，此時(shí)紅外信號(hào)為“1”，所有無線傳輸通道處于關(guān)閉狀態(tài)。一旦人進(jìn)入，紅外信號(hào)由“ I”變?yōu)椤癘”，啟動(dòng)該無線傳輸信道發(fā)送開始信號(hào)，人在前進(jìn)過程中，若有違規(guī)行為，同理也會(huì)啟用信道發(fā)送違規(guī)信號(hào)，同時(shí)有告警提示，發(fā)送完畢后回到關(guān)閉狀態(tài)。當(dāng)人觸碰出口計(jì)時(shí)采集器發(fā)出的信號(hào)時(shí)，紅外信號(hào)從“I”變?yōu)椤癘”，發(fā)送結(jié)束信號(hào)。此時(shí)結(jié)束信號(hào)的時(shí)間減去開始信號(hào)的時(shí)間就是訓(xùn)練的總時(shí)間，發(fā)送的違規(guī)信號(hào)次數(shù)即是違規(guī)次數(shù)，顯示結(jié)果，訓(xùn)練結(jié)束。
[0007]進(jìn)一步優(yōu)選，所述中央控制器包括電源模塊、發(fā)射電路、通信接口、報(bào)警模塊、按鍵豐旲塊和液晶顯不1旲塊:
所述電源模塊由鋰電池及電源電路組成；
所述報(bào)警模塊用于訓(xùn)練人員動(dòng)作違規(guī)告警；
所述按鍵模塊用戶操作；
所述液晶顯示模塊用于參數(shù)顯示。
[0008]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果:
1、具有智能訓(xùn)練參數(shù)測(cè)試功能，能夠測(cè)出訓(xùn)練人員完成訓(xùn)練的各項(xiàng)參數(shù)，以此指導(dǎo)用戶訓(xùn)練，提高訓(xùn)練效率。
[0009]2、靈活，自主，具有可擴(kuò)展性。
[0010]3、采用了鋰電池供電，供電系統(tǒng)具有工作電壓高、能量密度大、自放電率低、無記憶效應(yīng)等顯著優(yōu)點(diǎn)。
[0011]4、利用紅外線傳感器，省`電，方便室內(nèi)室外。
[0012]5、利用NRF24LE1芯片，具有功耗低，體積小，供電電壓為1.9^3.6V，可方便集成到各種電子器件。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1為智能高效率匍匐前進(jìn)訓(xùn)練系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為智能高效率匍匐前進(jìn)訓(xùn)練方法流程圖；
圖3為中央控制器與發(fā)射器，接收器的射頻通信示意圖；
圖4為智能高效率匍匐前進(jìn)訓(xùn)練系統(tǒng)的電路原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例進(jìn)一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案。
[0015]參照?qǐng)D1-圖4，一種智能高效率匍匐前進(jìn)訓(xùn)練系統(tǒng)，包括供電單元、紅外信號(hào)采集單元、紅外信號(hào)傳輸和CPU處理單元以及串口輸出單元:
所述供電單元采用鋰電池供電，通過USB接口充電；
所述紅外信號(hào)采集單元采用熱電型紅外線傳感器對(duì)測(cè)試人的進(jìn)入、離開、以及完成過程中的違規(guī)觸碰信號(hào)進(jìn)行采集，以判斷測(cè)試人完成匍匐前進(jìn)的時(shí)間，動(dòng)作要領(lǐng)是否規(guī)范；所述紅外信號(hào)傳輸和CPU處理單元通過無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)紅外信號(hào)的傳輸，選用Nordic公司的射頻IC芯片NRF24LE1實(shí)現(xiàn)紅外信號(hào)的傳輸；NRF24LE1是Nordic公司的一款工業(yè)級(jí)內(nèi)置硬件鏈路層協(xié)議的低成本單芯片無線收發(fā)器件。該器件采用了抗干擾能力強(qiáng)的GFSK調(diào)制解調(diào)技術(shù)，125個(gè)頻點(diǎn)自動(dòng)調(diào)頻，片內(nèi)自動(dòng)生成報(bào)頭和CRC效驗(yàn)碼，具有出錯(cuò)自動(dòng)重發(fā)功能，這些特性使得由NRF24LE1構(gòu)建的無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)具有電路簡單、成本低、速率高以及傳輸距離遠(yuǎn)等優(yōu)點(diǎn)。
[0016]所述串口輸出單元通過串口輸出測(cè)試人的開始時(shí)間、結(jié)束時(shí)間、完成總時(shí)長、以及完成過程中的犯規(guī)次數(shù)、判定結(jié)果；
智能高效率匍匐前進(jìn)訓(xùn)練系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)由入口計(jì)時(shí)采集紅外發(fā)射器1、入口計(jì)時(shí)采集紅外接收器2、第一采集器紅外發(fā)射器3、第一采集器紅外接收器4、第二采集器紅外發(fā)射器5、第二采集器紅外接收器6、出口計(jì)時(shí)采集紅外發(fā)射器7、出口計(jì)時(shí)采集紅外接收器8依次連接而成。所述無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)采用模塊化實(shí)現(xiàn)，主要由兩個(gè)射頻收發(fā)模塊NRF24LE1和天線單元組成，其中一個(gè)是作為數(shù)據(jù)發(fā)送，另一個(gè)作為數(shù)據(jù)接收，所述無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的功能是發(fā)送端收到CPU中央處理器的信號(hào)時(shí)，打開信道發(fā)送數(shù)據(jù)，CPU同時(shí)發(fā)出告警信息，接收端把接收到的數(shù)據(jù)通過串口傳遞給計(jì)算機(jī)系統(tǒng)顯示。所述串口輸出單元采用標(biāo)準(zhǔn)232接口芯片。
[0017]一種智能高效率匍匐前進(jìn)訓(xùn)練方法，包括以下步驟:當(dāng)打開開關(guān)讓其開始工作時(shí)，計(jì)時(shí)采集器隨時(shí)保持與中央控制器通信，并且匍匐前進(jìn)訓(xùn)練器械上的無線傳輸模塊設(shè)置為同一頻點(diǎn)，此時(shí)紅外信號(hào)為“1”，所有無線傳輸通道處于關(guān)閉狀態(tài)。一旦人進(jìn)入，紅外信號(hào)由“ I”變?yōu)椤?”，啟動(dòng)該無線傳輸信道發(fā)送開始信號(hào)，人在前進(jìn)過程中，若有違規(guī)行為，同理也會(huì)啟用信道發(fā)送違規(guī)信號(hào)，同時(shí)有告警提示，發(fā)送完畢后回到關(guān)閉狀態(tài)。當(dāng)人觸碰出口計(jì)時(shí)采集器發(fā)出的信號(hào)時(shí)，紅外信號(hào)從“I”變?yōu)椤?”，發(fā)送結(jié)束信號(hào)。此時(shí)結(jié)束信號(hào)的時(shí)間減去開始信號(hào)的時(shí)間就是訓(xùn)練的總時(shí)間，發(fā)送的違規(guī)信號(hào)次數(shù)即是違規(guī)次數(shù)，顯示結(jié)果，訓(xùn)練結(jié)束。在此過程中，采集發(fā)射器負(fù)責(zé)定向發(fā)射紅外信號(hào)。作為接收器，采集接收器組成部分與發(fā)射器相同，不同的是電路部分沒有紅外發(fā)射模塊，只有紅外接收模塊，它安裝在發(fā)射器對(duì)面，開始工作時(shí)，它實(shí)時(shí)接收計(jì)時(shí)采集發(fā)射器發(fā)射過來的紅外信號(hào)，一旦沒接受到紅外信號(hào)，它便向中央控制器發(fā)射信號(hào)，表明訓(xùn)練人員是否開始、是否犯規(guī)以及是否結(jié)束等，如圖3所示。接收到結(jié)束信號(hào)后，就表明訓(xùn)練人員通過了匍匐前進(jìn)器械的一個(gè)單元結(jié)構(gòu)。依據(jù)用戶需求，后面可以放置若干個(gè)同樣的單元結(jié)構(gòu)器械，在訓(xùn)練過程中，所有的測(cè)試數(shù)據(jù)都會(huì)被附近的一個(gè)中央控制器接收?？刂破鞅銓?duì)接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，然后將其顯示在液晶屏上或進(jìn)行其他操作。如各個(gè)單元的開始計(jì)時(shí)和結(jié)束計(jì)時(shí)時(shí)間會(huì)在液晶上顯示，另外還有違規(guī)次數(shù)和違規(guī)位置，對(duì)于違規(guī)，用戶可設(shè)置為喇叭告警，這樣每次違規(guī)，訓(xùn)練人員便會(huì)聽到控制器發(fā)出的違規(guī)告警聲音，當(dāng)然，也可以設(shè)置為靜音，只顯示在液晶屏上，各種模式由用戶設(shè)定。所述中央控制器包括電源模塊、發(fā)射電路、通信接口、報(bào)警模塊、按鍵模塊和液晶顯示模塊:所述電源模塊由鋰電池及電源電路組成；所述報(bào)警模塊用于訓(xùn)練人員動(dòng)作違規(guī)告警；所述按鍵模塊用戶操作；所述液晶顯示模塊用于參數(shù)顯示。本發(fā)明所提供的智能高效率匍匐前進(jìn)訓(xùn)練系統(tǒng)具有攜帶方便，訓(xùn)練智能引導(dǎo)，操作簡單等優(yōu)越性特點(diǎn)。
[0018]以上所述，僅為本發(fā)明最佳實(shí)施方式，任何熟悉本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員在本發(fā)明披露的技術(shù)范圍內(nèi)，可顯而易見地得到的技術(shù)方案的簡單變化或等效替換均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種智能高效率匍匐前進(jìn)訓(xùn)練系統(tǒng)，其特征在于，包括供電單元、紅外信號(hào)采集單元、紅外信號(hào)傳輸和CPU處理單元以及串口輸出單元: 所述供電單元采用鋰電池供電，通過USB接口充電； 所述紅外信號(hào)采集單元采用熱電型紅外線傳感器對(duì)測(cè)試人的進(jìn)入、離開、以及完成過程中的違規(guī)觸碰信號(hào)進(jìn)行采集，以判斷測(cè)試人完成匍匐前進(jìn)的時(shí)間，動(dòng)作要領(lǐng)是否規(guī)范； 所述紅外信號(hào)傳輸和CPU處理單元通過無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)紅外信號(hào)的傳輸，選用Nordic公司的射頻IC芯片NRF24LE1實(shí)現(xiàn)紅外信號(hào)的傳輸； 所述串口輸出單元通過串口輸出測(cè)試人的開始時(shí)間、結(jié)束時(shí)間、完成總時(shí)長、以及完成過程中的犯規(guī)次數(shù)、判定結(jié)果； 智能高效率匍匐前進(jìn)訓(xùn)練系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)由入口計(jì)時(shí)采集紅外發(fā)射器(I)、入口計(jì)時(shí)采集紅外接收器(2)、第一采集器紅外發(fā)射器(3)、第一采集器紅外接收器(4)、第二采集器紅外發(fā)射器(5)、第二采集器紅外接收器(6)、出口計(jì)時(shí)采集紅外發(fā)射器(7)、出口計(jì)時(shí)采集紅外接收器(8)依次連接而成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能高效率匍匐前進(jìn)訓(xùn)練系統(tǒng)，其特征在于，所述無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)采用模塊化實(shí)現(xiàn)，主要由兩個(gè)射頻收發(fā)模塊NRF24LE1和天線單元組成，其中一個(gè)是作為數(shù)據(jù)發(fā)送，另一個(gè)作為數(shù)據(jù)接收，所述無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的功能是發(fā)送端收到CPU中央處理器的信號(hào)時(shí)，打開信道發(fā)送數(shù)據(jù)，CPU同時(shí)發(fā)出告警信息，接收端把接收到的數(shù)據(jù)通過串口傳遞給計(jì)算機(jī)系統(tǒng)顯示。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能高效率匍匐前進(jìn)訓(xùn)練系統(tǒng)，其特征在于，所述串口輸出單元采用標(biāo)準(zhǔn)232接口芯片。
4.一種智能高效率匍匐前進(jìn)訓(xùn)練方法，其特征在于，包括以下步驟:當(dāng)打開開關(guān)讓其開始工作時(shí)，計(jì)時(shí)采集器隨時(shí)保持與中央控制器通信，并且匍匐前進(jìn)訓(xùn)練器械上的無線傳輸模塊設(shè)置為同一頻點(diǎn)，此時(shí)紅外信號(hào)為“1”，所有無線傳輸通道處于關(guān)閉狀態(tài)，一旦人進(jìn)入，紅外信號(hào)由“ I”變?yōu)椤?”，啟動(dòng)該無線傳輸信道發(fā)送開始信號(hào)，人在前進(jìn)過程中，若有違規(guī)行為，同理也會(huì)啟用信道發(fā)送違規(guī)信號(hào)，同時(shí)有告警提示，發(fā)送完畢后回到關(guān)閉狀態(tài)，當(dāng)人觸碰出口計(jì)時(shí)采集器發(fā)出的信號(hào)時(shí)，紅外信號(hào)從“I”變?yōu)椤?”，發(fā)送結(jié)束信號(hào)，此時(shí)結(jié)束信號(hào)的時(shí)間減去開始信號(hào)的時(shí)間就是訓(xùn)練的總時(shí)間，發(fā)送的違規(guī)信號(hào)次數(shù)即是違規(guī)次數(shù)，顯示結(jié)果，訓(xùn)練結(jié)束。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的智能高效率匍匐前進(jìn)訓(xùn)練方法，其特征在于，所述中央控制器包括電源模塊、發(fā)射電路、通信接口、報(bào)警模塊、按鍵模塊和液晶顯示模塊: 所述電源模塊由鋰電池及電源電路組成； 所述報(bào)警模塊用于訓(xùn)練人員動(dòng)作違規(guī)告警； 所述按鍵模塊用戶操作； 所述液晶顯示模塊用于參數(shù)顯示。
【文檔編號(hào)】A63B69/00GK103751998SQ201310732807
【公開日】2014年4月30日 申請(qǐng)日期:2013年12月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月27日
【發(fā)明者】羅俊海, 倪靜 申請(qǐng)人:電子科技大學(xué)