本發(fā)明涉及一種體育輔助器械，尤其涉及一種散打?qū)箶?shù)據(jù)采集系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
：在目前的散打?qū)怪?，運(yùn)動(dòng)員的比賽狀況通過(guò)視頻回放的方式展現(xiàn)給運(yùn)動(dòng)員，并通過(guò)觀看視頻對(duì)運(yùn)動(dòng)員的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)、擊打力度、擊打頻率等參數(shù)進(jìn)行分析。通過(guò)視頻回放，定性分析運(yùn)動(dòng)員的擊打快慢、擊打力度，從而為教練指定訓(xùn)練方案提供數(shù)據(jù)支持。然而，視頻回放的方式無(wú)法定量獲得運(yùn)動(dòng)員的擊打力度和擊打頻率，無(wú)法以直觀的方式展示運(yùn)動(dòng)員的擊打參數(shù)。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的就在于為了解決上述問(wèn)題而提供一種散打?qū)箶?shù)據(jù)采集系統(tǒng)。本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)上述目的：本發(fā)明由壓力傳感器、壓力信號(hào)調(diào)理電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、采集端無(wú)線(xiàn)傳輸模塊、電源電路、數(shù)據(jù)集中端無(wú)線(xiàn)傳輸模塊、數(shù)據(jù)集中器、上位機(jī)通信電路和上位機(jī)組成，所述壓力傳感器的信號(hào)輸出端通過(guò)所述壓力信號(hào)調(diào)理電路和模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊與所述采集端無(wú)線(xiàn)傳輸模塊連接，所述電源電路與壓力信號(hào)調(diào)理電路和采集端無(wú)線(xiàn)傳輸模塊連接，所述數(shù)據(jù)集中端無(wú)線(xiàn)傳輸模塊與采集端無(wú)線(xiàn)傳輸模塊通過(guò)無(wú)線(xiàn)連接，所述數(shù)據(jù)集中端無(wú)線(xiàn)傳輸模塊與所述數(shù)據(jù)集中器連接，所述數(shù)據(jù)集中器通過(guò)所述上位機(jī)通信電路與所述上位機(jī)連接。所述壓力傳感器、所述壓力信號(hào)調(diào)理電路、所述采集端無(wú)線(xiàn)傳輸模塊和所述電源電路構(gòu)成一組信號(hào)采集終端，所述信號(hào)采集終端為多組，所述數(shù)據(jù)集中端無(wú)線(xiàn)傳輸模塊為多個(gè)，多個(gè)所述數(shù)據(jù)集中端無(wú)線(xiàn)傳輸模塊均與所述數(shù)據(jù)集中端連接。所述電源電路采用型號(hào)tps76933的芯片。所述壓力信號(hào)調(diào)理電路采用型號(hào)opa2376的芯片。所述數(shù)據(jù)集中器型號(hào)為atxmega64a3處理器。所述上位機(jī)通信電路采用型號(hào)ch341a的芯片。本發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明是一種散打?qū)箶?shù)據(jù)采集系統(tǒng)，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明為解決散打運(yùn)動(dòng)員擊打參數(shù)定量獲取的難題，設(shè)計(jì)了多路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。該數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)佩戴在運(yùn)動(dòng)員身上的數(shù)據(jù)采集終端，與上位機(jī)連接的數(shù)據(jù)集中器和運(yùn)行于上位機(jī)的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)組成。數(shù)據(jù)采集終端采集來(lái)自運(yùn)動(dòng)員前胸、大腿、腹部的壓力信號(hào)，將壓力信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，并將采集的壓力數(shù)據(jù)以數(shù)據(jù)包的形式通過(guò)無(wú)線(xiàn)模塊上傳到數(shù)據(jù)集中器；數(shù)據(jù)采集終端采集接收來(lái)自數(shù)據(jù)集中器的命令數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集終端的采集頻率、采集模式等參數(shù)的設(shè)置。數(shù)據(jù)集中器接收來(lái)自?xún)晌簧⒋蜻\(yùn)動(dòng)員的數(shù)據(jù)采集終端的數(shù)據(jù)，并將接收數(shù)據(jù)進(jìn)行打包處理后傳輸給上位機(jī)；上位機(jī)軟件接收來(lái)自數(shù)據(jù)集中器的數(shù)據(jù)，并將接收數(shù)以圖形化的方式顯示擊打波形，并通過(guò)擊打波形的頻率分析運(yùn)動(dòng)員的擊打頻率，為裁判和運(yùn)動(dòng)員提供友好的人機(jī)交互界面；上位機(jī)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)接收數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和歷史數(shù)據(jù)的波形顯示。附圖說(shuō)明圖1是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)原理框圖；圖2是本發(fā)明電源電路的電路結(jié)構(gòu)原理圖；圖3是本發(fā)明電源電路中tps76933芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖；圖4是本發(fā)明壓力信號(hào)調(diào)理電路的電路結(jié)構(gòu)原理圖；圖5是本發(fā)明數(shù)據(jù)集中器的處理器管腳示意圖；圖6是本發(fā)明數(shù)據(jù)集中器自帶模數(shù)轉(zhuǎn)換器內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖；圖7是本發(fā)明上位機(jī)通信電路的電路結(jié)構(gòu)原理圖。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明：如圖1所示：本發(fā)明由壓力傳感器、壓力信號(hào)調(diào)理電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、采集端無(wú)線(xiàn)傳輸模塊、電源電路、數(shù)據(jù)集中端無(wú)線(xiàn)傳輸模塊、數(shù)據(jù)集中器、上位機(jī)通信電路和上位機(jī)組成，所述壓力傳感器的信號(hào)輸出端通過(guò)所述壓力信號(hào)調(diào)理電路和模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊與所述采集端無(wú)線(xiàn)傳輸模塊連接，所述電源電路與壓力信號(hào)調(diào)理電路和采集端無(wú)線(xiàn)傳輸模塊連接，所述數(shù)據(jù)集中端無(wú)線(xiàn)傳輸模塊與采集端無(wú)線(xiàn)傳輸模塊通過(guò)無(wú)線(xiàn)連接，所述數(shù)據(jù)集中端無(wú)線(xiàn)傳輸模塊與所述數(shù)據(jù)集中器連接，所述數(shù)據(jù)集中器通過(guò)所述上位機(jī)通信電路與所述上位機(jī)連接。所述壓力傳感器、所述壓力信號(hào)調(diào)理電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、所述采集端無(wú)線(xiàn)傳輸模塊和所述電源電路構(gòu)成一組信號(hào)采集終端，所述信號(hào)采集終端為多組，所述數(shù)據(jù)集中端無(wú)線(xiàn)傳輸模塊為多個(gè)，多個(gè)所述數(shù)據(jù)集中端無(wú)線(xiàn)傳輸模塊均與所述數(shù)據(jù)集中端連接。信號(hào)采集終端需要對(duì)佩戴在大腿、前胸、腹部的3路壓力傳感器的壓力信號(hào)進(jìn)行采集，因此需要3路模/數(shù)轉(zhuǎn)換器對(duì)模擬進(jìn)行采樣。運(yùn)動(dòng)員在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中活動(dòng)范圍較大，采集數(shù)據(jù)的傳輸不適宜有線(xiàn)的方式，因此，數(shù)據(jù)采集終端采用無(wú)線(xiàn)數(shù)傳模塊實(shí)現(xiàn)采集數(shù)據(jù)的傳輸，和充電電池實(shí)現(xiàn)終端的供電。如圖2所示：所述電源電路采用型號(hào)tps76933的芯片，由于數(shù)據(jù)采集終端的由充電電池供電，因此，電源的線(xiàn)性調(diào)節(jié)器應(yīng)選擇低壓差的線(xiàn)性調(diào)節(jié)器。數(shù)據(jù)采集終端的電源電路選擇ti公司的tps769系列的tps76933線(xiàn)性調(diào)節(jié)器，在圖1所示的電路中，jp201為電池的輸入接口，sw1為電源的控制開(kāi)關(guān)，當(dāng)開(kāi)關(guān)處于1、2管腳時(shí)，電池向tps76933供電。電池的提供的電源經(jīng)tps76933穩(wěn)壓后向采集終端提供穩(wěn)定的3.3v電源。tps76933可提供100ma的輸出電流，其靜態(tài)電流僅有17ua，輸入輸出電壓差達(dá)71mv；工作于休眠模式的靜態(tài)電流僅為1ua，且具有過(guò)流保護(hù)功能，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如圖3所示。如圖4所示：所述壓力信號(hào)調(diào)理電路采用型號(hào)opa2376的芯片，散打運(yùn)動(dòng)員所用壓力傳感器在擊打過(guò)程中輸出電壓信號(hào)的最大幅度為20v，選擇模/數(shù)轉(zhuǎn)換器的參考電壓為2v時(shí),則需要將輸入的電壓信號(hào)進(jìn)行10倍的衰減后輸入到模/數(shù)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行模/數(shù)轉(zhuǎn)換，其信號(hào)調(diào)理電路如圖3所示。在圖3所示的電路中，j402為壓力信號(hào)的輸入接口，運(yùn)算放大器采用ti公司的opa2376,該運(yùn)算放大器的靜態(tài)工作電流僅為760ua，增益帶寬積為5.5mhz,供電電壓為2.2v～5.5v。opa2376運(yùn)算放大器廣泛應(yīng)用于模數(shù)轉(zhuǎn)換器的緩沖器、音頻設(shè)備、醫(yī)療器械、手持測(cè)試設(shè)備、傳感器信號(hào)檢測(cè)等。在圖4所示的電路中，vo1＝(vp-vn)/10,vo2＝vo1。ina+、ina-和out_a構(gòu)成差分放大電路，其放大倍數(shù)為r404/r403＝1/10。inb+、inb-和out_b構(gòu)成射隨器，其輸出電壓vo2與其輸入電壓vo1相等。vo2經(jīng)模/數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，并通過(guò)無(wú)線(xiàn)數(shù)傳模塊上傳到數(shù)據(jù)集中器實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的無(wú)線(xiàn)傳輸。如圖5所示：所述數(shù)據(jù)集中端型處理器號(hào)為atxmega64a3，實(shí)現(xiàn)模擬信號(hào)的模/數(shù)轉(zhuǎn)換，可以通過(guò)ads7883,ad8302等模/數(shù)轉(zhuǎn)換器芯片，考慮到數(shù)據(jù)采集終端的體積因素，選擇集成模/數(shù)轉(zhuǎn)換器的atxmega64a3處理器實(shí)現(xiàn)信號(hào)的模/數(shù)轉(zhuǎn)換和采集信號(hào)的處理。atxmega64a3處理器的模/數(shù)轉(zhuǎn)換器為12位，采樣頻率高達(dá)2mhz，轉(zhuǎn)換精度為12位時(shí)的轉(zhuǎn)換時(shí)間低至3.5微妙，轉(zhuǎn)換精度為8位時(shí)的轉(zhuǎn)換時(shí)間低至2.5微秒，具有16個(gè)單端輸入端口，12個(gè)無(wú)內(nèi)部增益的的差分輸入端口，8個(gè)帶內(nèi)部增益差分輸入端口。內(nèi)部增益可設(shè)置為1，2，4，16，32和64。具有4個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換通道，且每個(gè)通道具有單獨(dú)的輸入控制寄存器和轉(zhuǎn)換結(jié)果寄存器。模數(shù)轉(zhuǎn)換器的參考電平可選擇為內(nèi)部參考電壓或外部輸入電壓?？赏ㄟ^(guò)比較功能實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶(hù)定義的門(mén)檻電壓進(jìn)行監(jiān)測(cè)。atxmega64a3處理器自帶的模/數(shù)轉(zhuǎn)換器的內(nèi)部功能框圖如圖6所示。無(wú)線(xiàn)傳輸模塊：數(shù)據(jù)采集的采集終端需要及時(shí)發(fā)送到數(shù)據(jù)集中器，并通過(guò)數(shù)據(jù)集中器將數(shù)據(jù)采集終端的數(shù)據(jù)進(jìn)行圖形化顯示和存儲(chǔ)。由于散打運(yùn)動(dòng)員在訓(xùn)練和對(duì)抗過(guò)程中位置在不停的變化，因此不適宜采用有線(xiàn)的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。而無(wú)線(xiàn)傳輸?shù)姆绞街?，發(fā)射頻率越高，受物體遮擋的影響就越大，因此，數(shù)據(jù)采集終端的無(wú)線(xiàn)傳輸模塊采用傳輸頻率為433mhz的無(wú)線(xiàn)傳輸模塊hac-um，該無(wú)線(xiàn)傳輸模塊由深圳華奧通信技術(shù)有限公司生產(chǎn)。該無(wú)線(xiàn)傳輸模塊的特點(diǎn)是：微功率發(fā)射，最大功率為10mw；采用ism頻段，載頻頻率為433mhz，無(wú)需申請(qǐng)頻點(diǎn)；基于gfsk的調(diào)制方式，采用高效前向糾正信道編碼技術(shù)，具有較高的抗突發(fā)干擾和隨機(jī)干擾的能力；在視距情況下，無(wú)線(xiàn)放置位置大于2米時(shí)，可靠傳輸距離達(dá)1000米；采用透明的數(shù)據(jù)接口，能適應(yīng)任何標(biāo)準(zhǔn)或非標(biāo)準(zhǔn)的用戶(hù)協(xié)議；提供標(biāo)準(zhǔn)配置的8個(gè)信道，滿(mǎn)足多信道通信模式；具有大的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，即使是半雙工通信也無(wú)需用戶(hù)編制多余的程序。hac-um提供1個(gè)9針的連接器，其連接端子的定義如表1所示。表1hac-um無(wú)線(xiàn)數(shù)傳模塊連接端子定義及連接方法管腳定義說(shuō)明電平連接到終端1gnd電源地電源地2vcc電源dc+3.3v～5.0v3rxd/ttl串行數(shù)據(jù)接收端ttltxd4txd/ttl串行數(shù)據(jù)發(fā)送端ttlrxd5sgnd信號(hào)地6a(txd)rs232的txda(rxd)7b(rxd)rs232的rxdb(rxd)8sleep休眠控制(輸入)高電平休眠9reset復(fù)位信號(hào)(輸入)負(fù)脈沖復(fù)位數(shù)據(jù)集中器是連接數(shù)據(jù)采集終端和上位機(jī)的橋梁，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集終端數(shù)據(jù)的接收并上傳到上位機(jī)，同時(shí)接收上位機(jī)的控制命令并傳輸給對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)采集終端。因?yàn)閿?shù)據(jù)集中器要實(shí)現(xiàn)兩路數(shù)據(jù)采集終端的數(shù)據(jù)傳輸，因此需要2個(gè)無(wú)線(xiàn)傳輸模塊，而無(wú)線(xiàn)傳輸模塊使用的串口模式，因此，為實(shí)現(xiàn)與無(wú)線(xiàn)傳輸模塊的通信，數(shù)據(jù)集中器必須具有2個(gè)串口實(shí)現(xiàn)無(wú)線(xiàn)模塊的連接。上位機(jī)與儀器的通信方式常采用usb、串口、rs485等通信方式，串口和rs485模式相對(duì)于usb通信方式具有傳輸距離較遠(yuǎn)的特點(diǎn)，而usb通信方式相對(duì)于串口和rs485模式具有接口小的特點(diǎn)，尤其是在筆記本電腦已基本淘汰串口接口，選擇usb接口方式顯得尤為重要。考慮到數(shù)據(jù)集中器與上位機(jī)連接的通用性，數(shù)據(jù)集中器采用usb接口方式進(jìn)行上位機(jī)與數(shù)據(jù)集中器的通信。采用usb通信方式，由于需要解析較為復(fù)雜的usb協(xié)議，上位機(jī)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的難度較大。為降低上位機(jī)軟件的開(kāi)發(fā)難度，同時(shí)滿(mǎn)足usb接口模式的通信方式，數(shù)據(jù)集中器選用usb轉(zhuǎn)串口模塊ch341a實(shí)現(xiàn)usb協(xié)議和串口協(xié)議的轉(zhuǎn)換，從而通過(guò)usb接口實(shí)現(xiàn)串口協(xié)議數(shù)據(jù)的傳輸。如圖7所示：所述上位機(jī)通信電路采用型號(hào)ch341a的芯片。上位機(jī)通信電路采用ch341a實(shí)現(xiàn)usb協(xié)議和串口協(xié)議的轉(zhuǎn)換，其電路如圖5所示。在圖5所示的電路中，ch341a是一個(gè)usb總線(xiàn)轉(zhuǎn)接芯片，通過(guò)usb總線(xiàn)可以提供異步串口。在圖5所示的電路中，usb1為usb接口，d+、d-為usb信號(hào)，vcc、gnd為電腦向外部設(shè)備提供的電源。rx、tx為連接到處理器的串口信號(hào)。數(shù)據(jù)集中器采用與數(shù)據(jù)采集終端相同的無(wú)線(xiàn)傳輸模塊，對(duì)于2個(gè)數(shù)據(jù)采集終端需要路串口連接2個(gè)無(wú)線(xiàn)傳輸模塊，而數(shù)據(jù)集中器與上位機(jī)的通信模式實(shí)際為串口模式，因此，數(shù)據(jù)集中器需要3路串口實(shí)現(xiàn)與數(shù)據(jù)采集終端和上位機(jī)的通信。通過(guò)對(duì)當(dāng)前的主流單片機(jī)比較，選擇具有3個(gè)及以上串口的atxmega64a3單片機(jī)作為數(shù)據(jù)集中器的處理器。以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征及本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說(shuō)明書(shū)中描述的只是說(shuō)明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書(shū)及其等效物界定。當(dāng)前第1頁(yè)12