專利名稱：搏擊項(xiàng)群訓(xùn)練測試儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于一種搏擊項(xiàng)群訓(xùn)練的測試儀。
傳統(tǒng)的搏擊訓(xùn)練器，通常采用沙包、吊球或擊打靶，不能提供量化參數(shù)。近來人們在這方面進(jìn)行了一些有益的工作。如實(shí)用新型專利《拳擊對練模擬人體》(申請?zhí)朇N872130370)雖用了壓力傳感器，但其作用僅是感知拳是否以一定力度打中了閃亮燈的所在位置，而不能測力的大小及其它參數(shù)；《電子數(shù)字顯示式計(jì)力器》(公告號(hào)為CN2045270U)雖能測拳擊力量的大小，但不能同時(shí)測量施力肢體的速度和作用時(shí)間；《一種同時(shí)測力、測速、測作用時(shí)間的裝置》(申請?zhí)?0200890.0)雖然對前二種有所改進(jìn)，但也僅限于運(yùn)動(dòng)員的單擊，因而所獲得的部分單一的參數(shù)對運(yùn)動(dòng)員的技術(shù)動(dòng)作作出綜合而客觀評價(jià)存在著一定的局限性。
本實(shí)用新型的目的，就是針對上述不足，提供一種全新的搏擊項(xiàng)群訓(xùn)練測試裝置，能對搏擊者單擊、連擊中的諸項(xiàng)運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)參數(shù)及曲線快速、準(zhǔn)確地記錄下來，從而為教練員對運(yùn)動(dòng)員的身體素質(zhì)、運(yùn)動(dòng)技術(shù)特點(diǎn)進(jìn)行客觀、準(zhǔn)確地分析與評估提供可靠的依據(jù)。
本實(shí)用新型的技術(shù)方案是一種搏擊項(xiàng)群訓(xùn)練測試儀，由裝有壓力傳感器(6)的擊打靶腔體(1)、基架(12)和單片機(jī)組成。主機(jī)采用的是8098十六位的單片機(jī)，單片機(jī)的ROM中存有連續(xù)測量的計(jì)算程序，擊打靶中的速度傳感器由霍爾元件(2)、永久磁鐵(3)和復(fù)位彈簧(4)組成，并與單片機(jī)中的測速電路相連。擊打靶安裝板(10)固定在活動(dòng)靶座滑塊(9)上，滑塊(9)可沿靶座滑桿(8)上下調(diào)節(jié)，連桿(11)可使安裝板(10)在0——90度范圍內(nèi)調(diào)節(jié)擊打靶的角度。本實(shí)用新型裝置中的單片機(jī)含有預(yù)置打擊力量、速度下限報(bào)警及打印機(jī)接口電路；單片機(jī)中含有打擊沖量、沖量衰減率、打擊功率、功率衰減、力量耐力和速度耐力等計(jì)算程序及顯示模塊。
本實(shí)用新型的工作原理是在搏擊手拳套接觸靶面的瞬間，靶內(nèi)的永久磁鐵(3)產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)使速度傳感器工作，并輸出脈沖A1；接下來，靶內(nèi)的壓力傳感器(6)受擊打力的作用，輸出一個(gè)與壓力成正比的電信號(hào)，經(jīng)放大器放大的電信號(hào)，一路送8098單片機(jī)中的A/D轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換，得出擊打力的相關(guān)數(shù)據(jù)；另一路則送單穩(wěn)電路整形并輸出A2脈沖。當(dāng)A1、A2兩脈沖通過門電路形成A脈沖后，由8098單片機(jī)速度測試程序測算A脈沖的寬度并求出速度(V＝S/T，T為脈沖寬的倒數(shù))，由于作用距離很短(S＝5CM)，我們把它近似于即時(shí)速度V，此結(jié)果送至單片機(jī)系統(tǒng)內(nèi)保存。接下來由8098單片機(jī)根據(jù)測試要求，在CPU中進(jìn)行寄存器算術(shù)邏輯單元的運(yùn)算，求出搏擊手單擊的擊打力量(F)、速度(V)、沖量(K＝F×T)等值。如果采用連續(xù)擊打的方式，則本實(shí)用新型可進(jìn)行120S以內(nèi)的測試。當(dāng)單片機(jī)CPU再次調(diào)用這些數(shù)據(jù)時(shí)，可根據(jù)教練員的要求，由液晶顯示模塊DMF5001顯示出相關(guān)參數(shù)和曲線。在測試中，一旦搏擊手的出拳速度或力量小于預(yù)置數(shù)，則由預(yù)置報(bào)警電路報(bào)警，并可由打印機(jī)打印出相關(guān)數(shù)據(jù)。
本實(shí)用新型屬一種適合搏擊項(xiàng)群運(yùn)動(dòng)員不同身高、不同體重級別、不同方位和不同打擊姿勢，既不影響運(yùn)動(dòng)員技術(shù)動(dòng)作的正常發(fā)揮，又與運(yùn)動(dòng)員身體無任何接觸的測試儀。運(yùn)動(dòng)員在完成多種擊打動(dòng)作中，本實(shí)用新型可同步獲取單擊的打擊力量、打擊速度、打擊沖量和打擊功率；定時(shí)連擊的打擊次數(shù)、最大打擊力量、力量耐力、最大打擊速度、速度耐力、沖量衰減率和功率衰減率等重要參數(shù)及曲線。此外，為滿足訓(xùn)練的要求，本測試儀還設(shè)有力量、速度監(jiān)控裝置，教練員可根據(jù)運(yùn)動(dòng)員的實(shí)際情況，在測試時(shí)任意設(shè)定打擊力量、速度的下限值。訓(xùn)練中若運(yùn)動(dòng)員達(dá)不到教練員所設(shè)定的下限值，控制系統(tǒng)則自動(dòng)亮黃燈并伴隨聲響報(bào)警。
下面參照附圖，詳述本實(shí)用新型的內(nèi)容。


圖1本實(shí)用新型的測力、測速擊打靶結(jié)構(gòu)示意圖圖2本實(shí)用新型的系統(tǒng)框圖圖3本實(shí)用新型的測速脈沖圖圖4本實(shí)用新型的測力電原理圖圖5本實(shí)用新型的測速電原理圖圖6本實(shí)用新型的單片機(jī)系統(tǒng)原理圖圖7本實(shí)用新型的單片機(jī)上電復(fù)位電原理圖圖8本實(shí)用新型的單片機(jī)片選信號(hào)電原理圖圖9本實(shí)用新型的單片機(jī)與鍵盤開關(guān)電路原理圖
圖10本實(shí)用新型的液晶顯示模塊原理圖
圖11本實(shí)用新型的液晶顯示屏顯示狀態(tài)示意圖
圖12本實(shí)用新型的單片機(jī)與打印機(jī)接口電原理圖
圖1、本實(shí)用新型的測力、測速擊打靶結(jié)構(gòu)示意圖本測試儀的機(jī)械結(jié)構(gòu)主要有基座(7)上緊固滑桿(8)，滑塊(9)與滑桿(8)滑動(dòng)連接，使滑桿(8)可上下調(diào)節(jié)100CM，擊打靶安裝板(10)用角度調(diào)節(jié)連桿(11)固定在滑塊(9)上，擊打靶腔體(1)緊固在安裝板(10)上。壓力傳感器(6)安裝在擊打靶腔體(1)的底部；霍爾元件(2)、復(fù)位彈簧(4)和永久磁鐵(3)組成速度傳感器，永久磁鐵(3)安裝在擊打靶腔體的前部，擊打靶腔體(1)內(nèi)裝有海綿體(5)。擊打安裝板(10)通過角度調(diào)節(jié)連桿(11)的調(diào)節(jié)來改變其俯仰角度0——90度。其中，基座(7)選用普通槽鋼，滑桿(8)選用普通方筒鋼，機(jī)架(12)選用普通方鋼。
圖2、本實(shí)用新型的系統(tǒng)框圖是由擊打靶、壓力傳感器、濾波自動(dòng)校零電路、高增益運(yùn)算放大器、8098單片機(jī)、速度傳感器、脈沖整形電路、力量、速度下限預(yù)置報(bào)警電路、DMF50001液晶顯示模塊和打印機(jī)等組成。
本實(shí)用新型采用有壓力傳感器(6)和速度傳感器。壓力傳感器(6)位于2CM厚的環(huán)氧樹脂板邊角加裝四根活動(dòng)支柱構(gòu)成方形腔體內(nèi)，并在外層加上厚泡膜用皮革縫制一體；測速傳感器由霍爾元件(2)、永久磁鐵(3)、復(fù)位彈簧(4)組成并固定在皮革層內(nèi)。當(dāng)搏擊運(yùn)動(dòng)員擊打靶時(shí)，壓力傳感器(6)的壓阻發(fā)生變化，并轉(zhuǎn)換成電信號(hào)F。此信號(hào)通過濾波和自動(dòng)校零電路后，又經(jīng)放大器放大送8098單片機(jī)內(nèi)的A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換成數(shù)字量。單片機(jī)CPU將這一數(shù)字送入寄存器并計(jì)算出相應(yīng)的數(shù)據(jù)并保存。由速度傳感器的輸出信號(hào)A1與壓力傳感器(6)放大的門信號(hào)F經(jīng)脈沖整形電路后產(chǎn)生速度信號(hào)A。兩傳感器之間的間隔距離為5CM，當(dāng)搏擊運(yùn)動(dòng)員擊打時(shí)，拳(或腳)首先使靶內(nèi)的永久磁鐵(3)運(yùn)動(dòng)，速度傳感器產(chǎn)生一個(gè)脈沖A1，隨后，壓力傳感器(6))受到?jīng)_擊產(chǎn)生電信號(hào)F，兩路信號(hào)經(jīng)處理后送8098單片機(jī)，并由單片機(jī)內(nèi)置程序算出脈沖A之間的間隔時(shí)間，然后再送寄存器保存，最終由單片機(jī)將該組數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，由液晶顯示屏顯示相關(guān)曲線以及數(shù)據(jù)，或由打印機(jī)打印出結(jié)果，或由報(bào)警電路進(jìn)行判斷。
圖3、本實(shí)用新型的測速脈沖圖A1為霍爾電路工作時(shí)產(chǎn)生的脈沖；F為壓力放大器輸出的波形；A2為F波形經(jīng)門電路整形輸出的脈沖；A為A1和A2脈沖的上升沿整形脈沖。
圖4、本實(shí)用新型的測力電原理圖它是由BHR-4 1000型其最大載荷為1000KG的應(yīng)變橋式壓力傳感器、橋路恒流電源、濾波電路、鑒幅、自動(dòng)調(diào)零7650電路和運(yùn)算放大器741等組成。
圖5、本實(shí)用新型的測速電原理圖它是由速度傳感器的霍爾電路、單穩(wěn)整形電路和壓力傳感器(6)的輸出信號(hào)而組成。當(dāng)運(yùn)動(dòng)員擊打靶時(shí)，靶內(nèi)的永久磁鐵(3)產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)，使霍爾電路工作產(chǎn)生脈沖A1，拳繼續(xù)向前運(yùn)動(dòng)直到擊中靶內(nèi)的壓力傳感器而產(chǎn)生一壓力電信號(hào)F，此信號(hào)經(jīng)放大后一路送A/D轉(zhuǎn)換，另一路則送單穩(wěn)電路，整形出A2脈沖。A1、A2脈沖被分別送至門電路2并輸出A脈沖，A脈沖由8098單片機(jī)HIS口進(jìn)入，算出A脈沖的寬度，并換算成時(shí)間。最后由公式V＝S/T算出速度。
圖6、本實(shí)用新型的單片機(jī)系統(tǒng)原理圖該系統(tǒng)是由此8098單片機(jī)、32K×8位EPROM、8K×8位ROM和8K×8位EEPROM存儲(chǔ)器等組成。其中EPROM除存有運(yùn)算程序以外，還存有一定的數(shù)據(jù)表格，8K的ROM用于記錄數(shù)據(jù)，EEPROM中存有數(shù)據(jù)表格供液晶顯示用。RAM中的數(shù)據(jù)可供打印機(jī)打印。地址線A15-A0，數(shù)據(jù)線D7-D0，實(shí)際地址范圍為0000H-FFFFH。
圖7、本實(shí)用新型的單片機(jī)上電復(fù)位電路圖8098單片機(jī)采用低電平復(fù)位信號(hào)，是由芯片RESET引腳引入，在主電源VCC處于正常范圍且振蕩器和反偏置發(fā)生器已達(dá)穩(wěn)態(tài)后，RESET引腳上持續(xù)兩個(gè)狀態(tài)周期的低電平信號(hào)可使芯片完成復(fù)位操作。
上電后電容緩慢充電，可由三極管9013提供有效的復(fù)位信號(hào)，在掉電的情況下，電容器上的電壓可通過二極管放電通路而迅速下降為零，這樣在反復(fù)上電情況下的復(fù)位提供了可靠的保證。
復(fù)位操作分兩步完成，首先RESET 引腳上的電平由底變高，而芯片內(nèi)部將執(zhí)行10個(gè)狀態(tài)周期的位序列，該復(fù)位序列將使一些寄存器初始化，清程序狀態(tài)字PSW，將2080H賦給PC，以便從2080H單元讀出并寫入芯片配置寄存器CCR內(nèi)等。
圖8、本實(shí)用新型的單片機(jī)片選信號(hào)電原理圖它是通過GA16VB門電路將P4口的A15-A13，RD，WR，F(xiàn)WK轉(zhuǎn)換成RD，WR，CS1，CS2，CS3，CS4，和CSr等信號(hào)。其中，RD，WR作為8098單片機(jī)讀寫信號(hào)，CS1作為程序存儲(chǔ)器EPROM27256的片選信號(hào)；CS2作為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RAM6264的片選信號(hào)，CS3，CS4作為圖表數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器EEPROM28264的片選信號(hào)。
CSr則與另一AL16VB門電路P4口的A10-A12組合產(chǎn)生CS5，CS6，CS7及CS8片選信號(hào)，其中CS7供打印機(jī)數(shù)據(jù)讀入用。
CS6為鍵盤開關(guān)8線原碼驅(qū)動(dòng)的使能端。
CS5和CS8則作為液晶顯示模塊的片選信號(hào)及口地址。
圖9、本實(shí)用新型的單片機(jī)與鍵盤開關(guān)電路原理圖鍵盤開關(guān)電路采用了五個(gè)按鍵開關(guān)和74LS244三態(tài)輸出8線原碼驅(qū)動(dòng)器用作總線驅(qū)動(dòng)。當(dāng)開關(guān)閉合時(shí)，CPU讀為“0”，在開關(guān)斷開時(shí)則讀為“1”，74LS244集成電路是起緩沖，隔離及驅(qū)動(dòng)作用的三態(tài)門，同時(shí)8098單片機(jī)中的P3口的八根連線通向地址譯碼電路，當(dāng)輸入開關(guān)狀態(tài)時(shí)，地址總線P3口輸出地址碼，并在地址譯碼電路中，由鎖存器鎖存。地址譯碼電路輸出低電平有效信號(hào)。由于操作RD輸出底電平信號(hào)，74LS244三態(tài)門被開啟，原被三態(tài)門隔離的開關(guān)和P3口直接接通，開關(guān)的狀態(tài)便由數(shù)據(jù)總線進(jìn)入，被8098讀取的同時(shí)，啟動(dòng)相應(yīng)的操作程序直到任務(wù)完成。開關(guān)設(shè)置為五檔K1-K5，即打擊狀態(tài)選擇(S/C)單擊與連擊、力量與速度預(yù)置、打印和曲線顯示選擇等。
圖10、本實(shí)用新型的液晶顯示模塊原理圖DMF5001液晶顯示模塊是由控制器、內(nèi)存、行驅(qū)動(dòng)器、列驅(qū)動(dòng)器、160×128(W/H)液晶顯示屏及電源等電路組成。控制器是由三片TC6963C集成電路組成，對160×128陣進(jìn)行控制?？刂凭€有讀信RD、寫信號(hào)WR、片選信號(hào)CE、復(fù)位信號(hào)RESET和口地址C/D；數(shù)據(jù)線有D07-D0。
圖11、本實(shí)用新型的液晶顯示屏顯示狀態(tài)示意圖圖中的符號(hào)代表為TEST———可以開始測試Tms ———擊打次數(shù)指示 單位次FOR ———擊打力量指示 單位kgSpd ———擊打速度指示 單位m/sFt ———擊打沖量指示 單位kg.sFV ———擊打功率指示 單位kg.m/sFH**———擊打力量下限報(bào)警 “**”代表不合格“**”代表合格S/C ———擊打方式選擇“S”表示為單次擊打“C”表示為連續(xù)擊打DSP ———“000”表示顯示力量衰減曲線方式“001”表示顯示速度衰減曲線方式
圖12、本實(shí)用新型的單片機(jī)與打印機(jī)接口電路圖8098單片機(jī)的數(shù)據(jù)P3口與打印機(jī)相連，單片機(jī)與HS2相連的STB選通信號(hào)用以鎖存數(shù)據(jù)，打印機(jī)ERR信號(hào)，BUSY信號(hào)被8098單片機(jī)接收以監(jiān)視打印機(jī)的工作狀態(tài)。
權(quán)利要求1.一種搏擊項(xiàng)群訓(xùn)練測試儀，由裝有壓力傳感器(6)的擊打靶腔體(1)、基架(12)和單片機(jī)組成，其特征是采用8098十六位的單片機(jī)，單片機(jī)ROM中存有連續(xù)測量的計(jì)算程序，擊打靶中的速度傳感器由霍爾元件(2)、永久磁鐵(3)和復(fù)位彈簧(4)組成，并與單片機(jī)中的測速電路相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征是擊打靶的安裝板(10)固定在活動(dòng)靶座滑塊(9)上，滑塊(9)可沿靶座滑桿(8)上下調(diào)節(jié)，連桿(11)可使安裝板(10)在0——90度范圍內(nèi)調(diào)節(jié)擊打靶的角度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的裝置，其特征是單片機(jī)中含有預(yù)置打擊力量、速度下限報(bào)警和打印機(jī)接口電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其特征是，單片機(jī)中含有打擊沖量、沖量衰減率、打擊功率、功率衰減、力量耐力和速度耐力等計(jì)算程序及顯示模塊。
專利摘要一種搏擊項(xiàng)群訓(xùn)練測試儀,由擊打靶、壓力傳感器、速度傳感器和8098十六位單片機(jī)組成。適合于搏擊項(xiàng)群運(yùn)動(dòng)員不同身高、不同體重級別、不同方位和不同打擊姿勢的訓(xùn)練的運(yùn)動(dòng)測試。可同步測量和顯示打擊力量、力量耐力、打擊速度、速度耐力、打擊沖量、沖量衰減率、打擊功率和功率衰減等相關(guān)運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)參數(shù),并可進(jìn)行打擊速度、打擊力量的下限報(bào)警,是搏擊項(xiàng)群運(yùn)動(dòng)中理想的智能訓(xùn)練測試儀。
文檔編號(hào)A63B71/06GK2469886SQ01212869
公開日2002年1月9日 申請日期2001年3月27日 優(yōu)先權(quán)日2001年3月27日
發(fā)明者江百龍, 李玉剛, 嚴(yán)發(fā)本, 陳青山, 曾于久, 李建平, 余水清, 陳興勝, 金國新 申請人:武漢體育學(xué)院