本發(fā)明涉及一種測評系統(tǒng)，具體地說，涉及一種協(xié)調(diào)性感統(tǒng)訓練的測評系統(tǒng)及其測評方法。

背景技術：

人手的優(yōu)越性在于綜合了生物信息處理系統(tǒng)所有的各種特性，如信息的接收、傳遞、變換、反饋和轉化等，它既是整個人體極其復雜的機體的一部分，它的靈巧程度又無疑地要作用于人的機體的其它部分。因而，手臂對人來說具有特殊重要的意義：(1)手和臂的運動機能，與大腦、小腦、神經(jīng)、肌肉、血液循環(huán)系統(tǒng)等都密切關聯(lián)，手臂協(xié)調(diào)性程度與人的生理狀態(tài)密切相關。(2)當人的肌體的某些部分產(chǎn)生病變，受到障礙時，往往影響手臂動作的協(xié)調(diào)性程度，手臂協(xié)調(diào)性程度與人的病理狀態(tài)密切相關。(3)手臂動作的協(xié)調(diào)程度與人的注意力、情緒、休息、高級與低級神經(jīng)活動狀態(tài)密切關聯(lián)，手臂協(xié)調(diào)程度與人的心理狀態(tài)密切相關。

由此可見，雙手手臂協(xié)調(diào)性程度是人體狀況(生理素質(zhì)和心理素質(zhì))的重要參數(shù)，是反映中樞神經(jīng)系統(tǒng)機能狀況及上肢肌體健全與靈敏程度的重要標記，是健康檢查和康復評定的一項新的重要指標，也是心理測試的一項重要指標。

雙手協(xié)調(diào)能力是體現(xiàn)個體狀況(生理素質(zhì)和心理素質(zhì))的重要參數(shù)，協(xié)調(diào)性訓練測評機用于研究雙臂分配能力的手段等心理素質(zhì)的訓練和測評，通過訓練雙手協(xié)調(diào)能力，能夠提升人的肌力、關節(jié)活動度、視覺、觸覺、立體覺、位置覺和大腦的活動協(xié)調(diào)能力，尤為重要的是能傳遞人體重要醫(yī)學信息。

技術實現(xiàn)要素：

為了解決上述現(xiàn)有技術的不足之處，本發(fā)明的目的在于提供一種協(xié)調(diào)性感統(tǒng)訓練測評系統(tǒng)及其測評方法，以克服現(xiàn)有技術中的缺陷。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種協(xié)調(diào)性感統(tǒng)訓練測評系統(tǒng)，所述測試分析儀包括主控單元、電源模塊、左端搖桿、右端搖桿、鍵盤按鍵、液晶顯示器以及應用接口；其中，主控單元用于建立不同難度級別的正態(tài)分布數(shù)學模型，以作為手臂協(xié)調(diào)性水平的評價依據(jù)；并根據(jù)用戶在音樂節(jié)拍播放過程中，對左端搖桿和/或右端搖桿的操作是否正確和準確，以及測試所需時間和出現(xiàn)的錯誤次數(shù)自動計算測評雙手協(xié)調(diào)性，測試結果將顯示在液晶顯示器同時保存在sd卡中；電源模塊與主控單元連接，為主控單元供電；左端搖桿和右端搖桿分別與主控單元連接，且在左端搖桿和右端搖桿的上、下、左、右四個方向設置有左端上下左右四個指示燈和右端上下左右四個指示燈，左端搖桿和右端搖桿根據(jù)提示箭頭的指示方向在一個節(jié)拍內(nèi)將搖桿擺到相應位置，主控單元控制相應指示燈亮起；鍵盤按鍵與主控單元連接，鍵盤按鍵作為外部輸入設備，用于注冊、登錄、調(diào)整音量以及訓練過程中的操作；液晶顯示器與主控單元連接，液晶顯示器作為外部輸出設備，用于顯示操作界面以及評價結果，在訓練測試過程中根據(jù)音樂節(jié)拍顯示提示箭頭，即出現(xiàn)紅色箭頭；應用接口與主控單元連接，用于擴展外接設備。

作為對本發(fā)明所述的測評系統(tǒng)的進一步說明，優(yōu)選地，主控單元包括微程序控制器mcu、搖桿控制單元、按鍵控制單元、lcd控制單元、用于計時的系統(tǒng)時鐘單元、存儲單元、應用接口控制單元；其中，搖桿控制單元包括左端搖桿檢測單元、左端指示燈控制單元、右端搖桿檢測單元、右端指示燈控制單元；其中，左端搖桿檢測單元檢測左端搖桿的左端搖桿動作信號，并發(fā)送給微程序控制器mcu，微程序控制器mcu根據(jù)左端搖桿動作信號，發(fā)送指令給左端指示燈控制單元，左端指示燈控制單元控制左端上下左右四個指示燈亮燈或不亮燈；右端搖桿檢測單元檢測右端搖桿的右端搖桿動作信號，并發(fā)送給微程序控制器mcu，微程序控制器mcu根據(jù)右端搖桿動作信號，發(fā)送指令給右端指示燈控制單元，右端指示燈控制單元控制右端上下左右四個指示燈亮燈或不亮燈；按鍵控制單元，將鍵盤按鍵的輸入信號發(fā)送給微程序控制器mcu；lcd控制單元，將微程序控制器mcu的輸出信號發(fā)送給液晶顯示器；系統(tǒng)時鐘單元，用于產(chǎn)生時鐘信號并驅(qū)動微程序控制器mcu；存儲單元，用于存儲系統(tǒng)參數(shù)及用戶注冊信息；應用接口控制單元，用于將接入應用接口的外接設備的輸入信號轉換成微程序控制器mcu可識別的信號。

作為對本發(fā)明所述的測評系統(tǒng)的進一步說明，優(yōu)選地，應用接口包括音頻接口、usb接口、以太網(wǎng)接口、sd卡接口；其中，音頻接口通過音頻控制單元與微程序控制器mcu連接，音頻接口外接蜂鳴器，用于測試操作過程中的語音提示，以及播放音樂；usb接口通過usb控制單元與微程序控制器mcu連接，usb接口外接擴展設備；以太網(wǎng)接口通過以太網(wǎng)控制單元與微程序控制器mcu連接，以太網(wǎng)接口通過網(wǎng)線連接互聯(lián)網(wǎng)；sd卡接口通過sd卡控制單元與微程序控制器mcu連接，sd卡接口外接sd卡，用于將測試記錄轉存到電腦中保存，便于統(tǒng)計。

作為對本發(fā)明所述的測評系統(tǒng)的進一步說明，優(yōu)選地，所述不同難度級別的正態(tài)分布數(shù)學模型包括如下模型：初級難度的正態(tài)分布數(shù)學模型為：其中x表示操作正確次數(shù)，tte為64個異步節(jié)拍的累加和，f1表示得分；中級或高級難度的正態(tài)分布數(shù)學模型為：其中x表示操作正確次數(shù)，tte為64個異步節(jié)拍的累加和，f2表示得分。

作為對本發(fā)明所述的測評系統(tǒng)的進一步說明，優(yōu)選地，所述初級難度為左端搖桿控制64個節(jié)拍，每2秒更換一個節(jié)拍，右端搖桿控制128個節(jié)拍，每秒更換一個節(jié)拍；每個節(jié)拍1秒；所述中級難度為左端搖桿控制128個節(jié)拍，每0.75秒更換一個節(jié)拍，右端搖桿控制64個節(jié)拍，每1.5秒更換一個節(jié)拍；每個節(jié)拍0.75秒；所述高級難度為左端搖桿控制96個節(jié)拍，前半部分每1.5秒更換一個節(jié)拍，后半部分每0.75秒更換一個節(jié)拍，右端搖桿控制96個節(jié)拍，前半部分每0.75秒更換一個節(jié)拍，后半部分每1.5秒更換一個節(jié)拍；每個節(jié)拍0.75秒；

為了實現(xiàn)本發(fā)明的另一目的，本發(fā)明提供了一種采用所述的測評系統(tǒng)的測評方法，所述測評方法包括如下步驟：1)以不同年齡階段的健康人群作為樣本分析，建立正態(tài)分布數(shù)學模型作為評價標準；1-1)樣本數(shù)據(jù)采集：每個樣本在所述的測試系統(tǒng)上分別進行初級、中級、高級三種難度級別的測試，每個樣本通過左端搖桿和右端搖桿將測試數(shù)據(jù)發(fā)送到微程序控制器mcu；1-2)樣本數(shù)據(jù)存儲：微程序控制器mcu將所有樣本測試數(shù)據(jù)根據(jù)年齡段進行分類和統(tǒng)計以得到所述正態(tài)分布數(shù)學模型，并保存到存儲單元中或者保存到sd卡中；2)對訓練用戶進行協(xié)調(diào)性訓練，以得到測試結果；2-1)微程序控制器mcu開始計時，微程序控制器mcu根據(jù)訓練用戶設置的音量值將音頻數(shù)據(jù)通過軟件算法處理后以dma的方式送給音頻解碼器，再經(jīng)過音頻控制單元播放音樂，同時微程序控制器mcu根據(jù)音樂節(jié)拍發(fā)送顯示指令給lcd控制單元，液晶顯示器上顯示紅色的提示箭頭；2-2)訓練用戶根據(jù)紅色的提示箭頭的指示方向在一個節(jié)拍內(nèi)將左端搖桿或右端搖桿擺到相應位置，微程序控制器mcu檢測左端搖桿和/或右端搖桿的動作信號，以判斷并記錄操作的正確和準確，作為訓練用戶的測試數(shù)據(jù)保存到存儲單元中；3)微程序控制器mcu采用全自動測試積分系統(tǒng)模式，從存儲單元中提取訓練用戶的測試數(shù)據(jù)，并與樣本數(shù)據(jù)進行比較，通過正態(tài)分布數(shù)學模型計算此次測試的最終得分。

作為對本發(fā)明所述的測評方法的進一步說明，優(yōu)選地，微程序控制器mcu檢測到左端搖桿或右端搖桿到正確位置，液晶顯示器上的箭頭由紅色變成藍色，箭頭下方統(tǒng)計本次測試操作成功次數(shù)，并控制相應指示燈亮起。

作為對本發(fā)明所述的測評方法的進一步說明，優(yōu)選地，當液晶顯示器的左端和右端同時出現(xiàn)紅色的提示箭頭時，微程序控制器mcu會記錄左端和右端搖到指定位置的時間差，用以計算操作準確得分，即訓練用戶左右手異步操作的能力。

作為對本發(fā)明所述的測評方法的進一步說明，優(yōu)選地，訓練用戶沒有在一個節(jié)拍內(nèi)將左端搖桿或右端搖桿搖到相應位置，則此次操作時間差記為一個節(jié)拍的時間。

本發(fā)明用于訓練并提高人的肌力、關節(jié)活動度、視覺、觸覺、立體覺、位置覺和大腦的活動協(xié)調(diào)能力，是基于arm為核心的stm32單片機開發(fā)的雙手協(xié)調(diào)性訓練測試設備，采用數(shù)字化技術及其先進的算法技術，提高測評數(shù)據(jù)的合理性，實現(xiàn)了對時間及錯誤次數(shù)的自動記錄，并根據(jù)測試所需時間和出現(xiàn)的錯誤次數(shù)自動計算出雙手協(xié)調(diào)性系數(shù)。根據(jù)用戶測試的操作的時間及失誤次數(shù)，運用操作行為擬合算法得出出用戶雙手協(xié)調(diào)性水平，用戶可通過長期使用操作，以達到提高雙手協(xié)調(diào)性性的效果，具有操作簡便、自動計時、計數(shù)、計算和成本低的特點。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的測評系統(tǒng)的硬件原理框圖；

圖2為本發(fā)明的測評系統(tǒng)的功能結構框圖。

具體實施方式

為了能夠進一步了解本發(fā)明的結構、特征及其他目的，現(xiàn)結合所附較佳實施例附以附圖詳細說明如下，本附圖所說明的實施例僅用于說明本發(fā)明的技術方案，并非限定本發(fā)明。

如圖1所示，圖1為本發(fā)明的測評系統(tǒng)的硬件原理框圖；所述測試系統(tǒng)包括主控單元1、電源模塊2、左端搖桿3、右端搖桿4、鍵盤按鍵5、液晶顯示器6以及應用接口7；其中，主控單元1用于建立不同難度級別的正態(tài)分布數(shù)學模型，以作為手臂協(xié)調(diào)性水平的評價依據(jù)；并根據(jù)用戶在音樂節(jié)拍播放過程中，對左端搖桿3和/或右端搖桿4的操作是否正確和準確，以及測試所需時間和出現(xiàn)的錯誤次數(shù)自動計算測評雙手協(xié)調(diào)性，測試結果將顯示在液晶顯示器6同時保存在sd卡中；電源模塊2與主控單元1連接，為主控單元1供電；左端搖桿3和右端搖桿4分別與主控單元1連接，且在左端搖桿3和右端搖桿4的上、下、左、右四個方向設置有左端上下左右四個指示燈和右端上下左右四個指示燈，左端搖桿3和右端搖桿4根據(jù)提示箭頭的指示方向在一個節(jié)拍內(nèi)將搖桿擺到相應位置，主控單元1控制相應指示燈亮起；鍵盤按鍵5采用4*3鍵盤，且與主控單元1連接，鍵盤按鍵5作為外部輸入設備，用于注冊、登錄、調(diào)整音量以及訓練過程中的操作；液晶顯示器6采用7寸tft液晶屏顯示，且與主控單元1連接，液晶顯示器6作為外部輸出設備，用于顯示操作界面以及評價結果，在訓練測試過程中根據(jù)音樂節(jié)拍顯示提示箭頭，即出現(xiàn)紅色箭頭；應用接口7與主控單元1連接，用于擴展外接設備。

請參看圖2，圖2為本發(fā)明的測評系統(tǒng)的功能結構框圖；主控單元1包括微程序控制器mcu11、搖桿控制單元12、按鍵控制單元13、lcd控制單元14、用于計時的系統(tǒng)時鐘單元15、存儲單元16、應用接口控制單元17；其中，搖桿控制單元12包括左端搖桿檢測單元121、左端指示燈控制單元122、右端搖桿檢測單元123、右端指示燈控制單元124；其中，左端搖桿檢測單元121檢測左端搖桿3的左端搖桿動作信號，并發(fā)送給微程序控制器mcu11，微程序控制器mcu11根據(jù)左端搖桿動作信號，發(fā)送指令給左端指示燈控制單元122，左端指示燈控制單元122控制左端上下左右四個指示燈亮燈或不亮燈；右端搖桿檢測單元123檢測右端搖桿4的右端搖桿動作信號，并發(fā)送給微程序控制器mcu11，微程序控制器mcu11根據(jù)右端搖桿動作信號，發(fā)送指令給右端指示燈控制單元124，右端指示燈控制單元124控制右端上下左右四個指示燈亮燈或不亮燈；按鍵控制單元13，將鍵盤按鍵5的輸入信號發(fā)送給微程序控制器mcu11；lcd控制單元14，將微程序控制器mcu11的輸出信號發(fā)送給液晶顯示器6；系統(tǒng)時鐘單元15，用于產(chǎn)生時鐘信號并驅(qū)動微程序控制器mcu11；存儲單元16的存儲類型為串行flash，用于存儲系統(tǒng)參數(shù)及用戶注冊信息；應用接口控制單元17，用于將接入應用接口7的外接設備的輸入信號轉換成微程序控制器mcu11可識別的信號。

應用接口7包括音頻接口71、usb接口72、以太網(wǎng)接口73、sd卡接口74；其中，音頻接口71通過音頻控制單元與微程序控制器mcu11連接，音頻接口71外接蜂鳴器，用于測試操作過程中的語音提示，以及播放音樂；usb接口72通過usb控制單元與微程序控制器mcu11連接，usb接口72外接擴展設備；以太網(wǎng)接口73通過以太網(wǎng)控制單元與微程序控制器mcu11連接，以太網(wǎng)接口73通過網(wǎng)線連接互聯(lián)網(wǎng)；sd卡接口74通過sd卡控制單元與微程序控制器mcu11連接，sd卡接口74外接sd卡，用于將測試記錄轉存到電腦中保存，便于統(tǒng)計。

本發(fā)明還提供一種采用所述的測評系統(tǒng)的測評方法，所述測評方法包括如下步驟：

步驟1)：以不同年齡階段的健康人群作為樣本分析，建立正態(tài)分布數(shù)學模型作為評價標準；

1-1)樣本數(shù)據(jù)采集：每個樣本在所述的測試系統(tǒng)上分別進行初級、中級、高級三種難度級別的測試，每個樣本通過左端搖桿3和右端搖桿4將測試數(shù)據(jù)發(fā)送到微程序控制器mcu11。

1-2)樣本數(shù)據(jù)存儲：微程序控制器mcu11將所有樣本測試數(shù)據(jù)根據(jù)年齡段進行分類和統(tǒng)計以得到所述正態(tài)分布數(shù)學模型，并保存到存儲單元16中或者保存到sd卡中。

所述數(shù)學模型包括如下模型：

在初級難度中，左右手共有192個節(jié)拍，用戶操作正確x個，則有操作正確得分：

在初級難度中，左手64個節(jié)拍，右手128個節(jié)拍，其中右手的64個節(jié)拍需要和左手的64個節(jié)拍同步，系統(tǒng)計算用戶兩手將搖桿搖到指定位置的時間差te，將64次時間差加起來，得到總的時間差tte：

如果用戶在一個節(jié)拍的時間內(nèi)，某只手沒有操作正確，則此次時間差取最大值，一個節(jié)拍，即1000ms，于是用戶操作準確得分可表示為：

因此設置總的得分里操作正確得分權重為0.9，操作準確得分權重為0.1，于是協(xié)調(diào)性訓練測評機初級難度測試得分可表示為：

其中x表示操作正確次數(shù)，te[i]表示第i個異步節(jié)拍左右手操作時間差，如果用戶未操作成功，則記為te[i]＝1000，tte為64個異步節(jié)拍的累加和，f1表示得分；

類似可以得到中級或高級難度測試得分可表示為：

其中x表示操作正確次數(shù)，te[i]表示第i個異步節(jié)拍左右手操作時間差，如果用戶未操作成功，則記為te[i]＝750，tte為64個異步節(jié)拍的累加和。tte為64個異步節(jié)拍的累加和，f2表示得分。

所述初級難度為左端搖桿3控制64個節(jié)拍，每2秒更換一個節(jié)拍，右端搖桿4控制128個節(jié)拍，每秒更換一個節(jié)拍；每個節(jié)拍1秒；所述中級難度為左端搖桿3控制128個節(jié)拍，每0.75秒更換一個節(jié)拍，右端搖桿4控制64個節(jié)拍，每1.5秒更換一個節(jié)拍；每個節(jié)拍0.75秒；所述高級難度為左端搖桿3控制96個節(jié)拍，前半部分每1.5秒更換一個節(jié)拍，后半部分每0.75秒更換一個節(jié)拍，右端搖桿4控制96個節(jié)拍，前半部分每0.75秒更換一個節(jié)拍，后半部分每1.5秒更換一個節(jié)拍；每個節(jié)拍0.75秒；

2)對訓練用戶進行協(xié)調(diào)性訓練，以得到測試結果；

首先，用戶通過鍵盤按鍵5操作登錄所述的測試系統(tǒng)，并在液晶顯示器6上顯示系統(tǒng)界面；在系統(tǒng)界面上選擇進入音樂選擇界面，通過鍵盤按鍵5操作選擇難度級別和歌曲，其中，協(xié)調(diào)性測試分為3個難度級別，用戶選擇一個難度級別后，進入測試界面，系統(tǒng)進入“等待測試”狀態(tài)。

然后，在測試界面開始測試，系統(tǒng)語音提示測試開始，微程序控制器mcu11開始計時，微程序控制器mcu11根據(jù)用戶設置的音量值將音頻數(shù)據(jù)通過軟件算法處理后以dma的方式送給音頻解碼器，再經(jīng)過音頻控制單元播放音樂，并根據(jù)音樂節(jié)拍發(fā)送顯示指令給lcd控制單元14，在液晶顯示器6上顯示操作提示符，即出現(xiàn)紅色箭頭。

接著，訓練用戶根據(jù)紅色的提示箭頭的指示方向在一個節(jié)拍內(nèi)將左端搖桿3或右端搖桿4擺到相應位置，微程序控制器mcu11檢測左端搖桿3和/或右端搖桿的動作信號，以判斷并記錄操作的正確和準確，作為訓練用戶的測試數(shù)據(jù)保存到存儲單元16中；其中，微程序控制器mcu11檢測到搖桿搖到正確位置，液晶顯示器6上顯示紅色的提示箭頭由紅色變成藍色，箭頭下方統(tǒng)計本次測試操作成功次數(shù)，并控制相應指示燈亮起；如果左手搖桿3和右手搖桿4的控制端同時出現(xiàn)紅色箭頭提示符時，微程序控制器mcu11記錄兩端搖到指定位置的時間差，用以計算操作準確得分；如果用戶沒有在該節(jié)拍內(nèi)將左手搖桿3和右手搖桿4搖到相應位置，則此次時間差記為一個節(jié)拍的時間。

步驟3)：音樂播放結束，測試完成，微程序控制器mcu11采用全自動測試積分系統(tǒng)模式，從存儲單元16中提取訓練用戶的測試數(shù)據(jù)，并與樣本數(shù)據(jù)進行比較，根據(jù)用戶正確操作次數(shù)以及各個節(jié)拍操作準確度，通過正態(tài)分布數(shù)學模型計算此次測試的最終得分。

在測試過程會出現(xiàn)以下幾種情況：

1測試完成。音樂播放結束，測試完成。

2測試結束。測試過程中，用戶長按“退出”鍵，系統(tǒng)判為“用戶主動結束測試”，測試結束。

測試完成，系統(tǒng)會根據(jù)記錄的測試時間和失誤次數(shù)，依照數(shù)學模型，計算出用戶的最終得分，語音播報。并將測試記錄保存到sd卡中相應難度級別的文件內(nèi)，如果本次得分進入本難度級別的高分排行榜前10名，則將測試信息存入內(nèi)部串行flash的高分排行榜，如果得分相同，則以測試時間早的記錄在前。

測試結束，系統(tǒng)不會計算用戶的最終得分，也不會保存此條測試記錄，但再次測試時“上次測試”會顯示之前的測試時間和失誤次數(shù)。

本發(fā)明用于測試并訓練雙手協(xié)調(diào)性的設備，協(xié)調(diào)性訓練通過練習雙手通過指示完成左右手共同控制的一個整合的任務，可以抑制中樞神經(jīng)的干擾，促進注意合理分配，使左右手同時完成協(xié)調(diào)性的動作。長期訓練有助于注意合理分配；提高人的肌力、關節(jié)活動度、視覺、觸覺、立體覺、位置覺和大腦的活動協(xié)調(diào)能力。

需要聲明的是，上述發(fā)明內(nèi)容及具體實施方式意在證明本發(fā)明所提供技術方案的實際應用，不應解釋為對本發(fā)明保護范圍的限定。本領域技術人員在本發(fā)明的精神和原理內(nèi)，當可作各種修改、等同替換或改進。本發(fā)明的保護范圍以所附權利要求書為準。