專利名稱：運(yùn)動(dòng)位移無線檢測(cè)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)工程領(lǐng)域中的運(yùn)動(dòng)員體能訓(xùn)練運(yùn)動(dòng)位移的無
線檢測(cè)系統(tǒng)，特別是涉及一種基于Zigbee無線局域網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)動(dòng)位移無線檢
測(cè)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
當(dāng)今，對(duì)運(yùn)動(dòng)員的體能訓(xùn)練時(shí)，需要對(duì)其運(yùn)動(dòng)進(jìn)行評(píng)估以獲取信息參數(shù) 以促進(jìn)對(duì)運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練方案的調(diào)整，使得運(yùn)動(dòng)員獲得更好的訓(xùn)練效果，取得優(yōu) 異成績(jī)；對(duì)運(yùn)動(dòng)的評(píng)估方法有很多，其中運(yùn)動(dòng)位移是一個(gè)重要指標(biāo)，由此 亦可根據(jù)相關(guān)算法得到消耗能量的指標(biāo)，目前同類產(chǎn)品主要是智能體育器 材，如加速度計(jì)，在設(shè)備上直接顯示加速度值，但是不能將需要的參數(shù)指 標(biāo)實(shí)時(shí)傳至運(yùn)動(dòng)教練室指導(dǎo)訓(xùn)練。
發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有技術(shù)的問題，本實(shí)用新型提供了一種運(yùn)動(dòng)位移無線檢測(cè) 系統(tǒng)，通過采用無線傳輸技術(shù)，采集運(yùn)動(dòng)的位移量，從而能夠直觀的分析和 顯示運(yùn)動(dòng)員的運(yùn)動(dòng)情況，便于及時(shí)調(diào)整運(yùn)動(dòng)員的訓(xùn)練方式和訓(xùn)練方法。
本實(shí)用新型解決現(xiàn)有技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是 一種運(yùn)動(dòng)位移無 線檢測(cè)系統(tǒng)，包括電源模塊，運(yùn)動(dòng)位移檢測(cè)單元、路由節(jié)點(diǎn)以及監(jiān)控中心； 所述運(yùn)動(dòng)位移檢測(cè)單元同所述路由節(jié)點(diǎn)通過無線連接；所述路由節(jié)點(diǎn)與所 述監(jiān)控中心通過有線或無線連接；所述運(yùn)動(dòng)位移檢測(cè)單元包括傳感器模塊 和單片才/^莫塊；所述傳感器和所述單片才;i^莫塊通過串口連接。
本實(shí)用新型進(jìn)一步的改進(jìn)是所述單片積4莫塊包括Zigbee無線射頻模 塊和RF無線射頻阻抗匹配模塊。
本實(shí)用新型進(jìn)一步的改進(jìn)是所述傳感器模塊為三軸加速度傳感器。
本實(shí)用新型進(jìn)一步的改進(jìn)是所述監(jiān)控中心包括所述單片機(jī)模塊、數(shù) 據(jù)顯示裝置以及串口轉(zhuǎn)換^t塊；所述數(shù)據(jù)顯示裝置通過所述串口轉(zhuǎn)換it塊 與所述單片機(jī)模塊連接。
本實(shí)用新型進(jìn)一步的改進(jìn)是所述監(jiān)控中心與所述運(yùn)動(dòng)位移檢測(cè)單元 進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸，所述數(shù)據(jù)顯示裝置通過其設(shè)有的運(yùn)動(dòng)位移管理軟件顯示 接收的數(shù)據(jù)信息。
本實(shí)用新型進(jìn)一步的改進(jìn)是所述單片機(jī)模塊還包括用于指示工作狀 態(tài)的LED指示模塊。本實(shí)用新型進(jìn)一步的改進(jìn)是所述電源模塊為電池電源和/或USB接口 電源；所述電源模塊通過撥碼開關(guān)設(shè)置。
本實(shí)用新型進(jìn)一步的改進(jìn)是所述運(yùn)動(dòng)位移檢測(cè)單元至少包括一個(gè)所 述運(yùn)動(dòng)4立移4企測(cè)單元。
本實(shí)用新型的有益效果是該實(shí)用新型采用2.4G無線傳輸技術(shù)，因?yàn)?該網(wǎng)絡(luò)頻段干擾信號(hào)比較少，因此可以用來實(shí)現(xiàn)短距離的高速無線數(shù)據(jù)傳 輸；通過采用加速度傳感器來獲取運(yùn)動(dòng)員的位移情況，將位移情況轉(zhuǎn)換為 可識(shí)別的信息進(jìn)行顯示，從而便于指導(dǎo)訓(xùn)練；而該裝置通過采用多路由節(jié) 點(diǎn)的形式，可以同時(shí)對(duì)多個(gè)運(yùn)動(dòng)員的運(yùn)動(dòng)情況進(jìn)行檢測(cè)，通過批量分析運(yùn) 動(dòng)員的位移情況，從而指導(dǎo)運(yùn)動(dòng)員訓(xùn)練，提高了教練員工作效率，從而實(shí)現(xiàn) 了多點(diǎn)位移，多點(diǎn);險(xiǎn)測(cè)，活動(dòng)目標(biāo)4企測(cè)的目的。


圖l是本實(shí)用新型運(yùn)動(dòng)位移無線檢測(cè)系統(tǒng)的示意框圖； 圖2是本實(shí)用新型運(yùn)動(dòng)位移無線檢測(cè)系統(tǒng)的傳感器模塊電原理圖； 圖3是本實(shí)用新型運(yùn)動(dòng)位移無線檢測(cè)系統(tǒng)的單片機(jī)電原理圖； 圖4是本實(shí)用新型運(yùn)動(dòng)位移無線檢測(cè)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換模塊原理圖； 圖5是本實(shí)用新型運(yùn)動(dòng)位移無線檢測(cè)系統(tǒng)的電源4莫塊控制單元原理圖。
具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一 步說明。
如圖1所示， 一種運(yùn)動(dòng)位移無線#^則系統(tǒng)，包括電源才莫塊14，其特征在 于所述運(yùn)動(dòng)位移無線裝置還包括運(yùn)動(dòng)位移檢測(cè)單元l、路由節(jié)點(diǎn)2以及監(jiān) 控中心3;所述運(yùn)動(dòng)位移檢測(cè)單元1同所述路由節(jié)點(diǎn)2通過無線連接；所述路 由節(jié)點(diǎn)2與所述監(jiān)控中心3通過有線或無線連接；所述運(yùn)動(dòng)位移檢測(cè)單元l包 括傳感器模塊ll和單片機(jī)模塊；所述傳感器ll和所述單片機(jī)模塊通過串口 連接。
所述單片機(jī)模塊包括Zigbee無線射頻模塊12和RF無線射頻阻抗匹配 模塊13。參見圖3, —種實(shí)施例中，所述單片機(jī)采用韓國(guó)RadioPulse公 司芯片MG2455，實(shí)現(xiàn)無線短距離通信的解決方案，其完全兼容IEEE 802. 15.4標(biāo)準(zhǔn)和ZigBee標(biāo)準(zhǔn)，工作頻段為2. 4GHz。在空曠場(chǎng)合，通信距 離可以達(dá)到200m。其功耗很低，在睡眠模式下，電流消耗低于luA。在接 收狀態(tài)下，電流消耗為33.2mA。在發(fā)送狀態(tài)下，OdBm時(shí)的電流消耗為 30. 6mA， 8dBm時(shí)的電流消耗為43mA。MG2455單片機(jī)集成了Zigbee無線通信模塊，是一款符合ZIGBEE協(xié)議標(biāo)準(zhǔn) 的射頻收發(fā)器和《敬處理器，內(nèi)部資源豐富，包括96 O的內(nèi)部Flash， 8KB的 內(nèi)部SRAM,另外內(nèi)部還有SPI、 A/D等資源，具有通訊距離遠(yuǎn)、抗干擾能力 強(qiáng)、組網(wǎng)靈活、性能可靠穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)和特性；可實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、 一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)、 多點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)之間的設(shè)備間數(shù)據(jù)的透明傳輸；可組成星型、樹型和蜂窩型網(wǎng) 狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。它可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的廣播方式發(fā)送、按照目標(biāo)地址發(fā)送模式， 除可實(shí)現(xiàn)一般的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)數(shù)據(jù)通信功能外，還可實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)之間的^;據(jù)通訊。 因此，符合運(yùn)動(dòng)位移無線檢測(cè)系統(tǒng)在訓(xùn)練場(chǎng)館的遠(yuǎn)距離檢測(cè)應(yīng)用需求。
所述傳感器模塊ll為三軸加速度傳感器。如圖2, —款低功耗三軸加速 度傳感器，電源電壓2. 35v—3. 6v,數(shù)字1/0電壓l. 7v—3. 6v,非常低能耗 (2.5v,480uA典型)，量程士2g，采用高速SPI數(shù)字串口通信接口與所述 單片機(jī)連接，運(yùn)動(dòng)和自由落體可觸發(fā)中斷信號(hào)，便于對(duì)于運(yùn)動(dòng)和墜落的探 測(cè)。芯片采用先進(jìn)的硅電容3D-MEMS技術(shù)，抗沖擊能力強(qiáng)。接口電路如下， 采用SPI三總線接口，連接方法簡(jiǎn)單可靠，MOSI連接單片機(jī)PO. 1, MIS0連接 單片機(jī)PO. 2, SCK連接單片機(jī)PO. 3， CSB片選信號(hào)線連接單片機(jī)PO. 4， XRESET 復(fù)位引腳連接單片機(jī)PO. 5。采用I/0口模擬SPI時(shí)序完成加速度數(shù)字信號(hào)的 采集。由于加速度的二重積分就是位移，因此利用所述加速度傳感器ll可 以測(cè)量運(yùn)動(dòng)位移，只需將加速度參數(shù)傳送至監(jiān)控中心3，由該監(jiān)控中心3完 成運(yùn)動(dòng)位移的計(jì)算、顯示和管理；三軸傳感器測(cè)出物體X、 Y、 Z三軸的加速 度，分別考慮物體的方向變化，加速度對(duì)時(shí)間做一次積分，將得到V(t)函 數(shù)關(guān)系，再對(duì)時(shí)間進(jìn)行積分，就可以得到X(t)函數(shù)；用加速度傳感器測(cè)量 位移的算法可筒要表述為將一個(gè)周期的加速度的測(cè)量值減去其平均值， 令邊界條件為零，對(duì)修正后的加速度積分得到速度，將所求速度減去其平 均值,令邊界條件為零，對(duì)修正后的速度積分即得到相對(duì)位移。
所述監(jiān)控中心3包括所述單片機(jī)模塊、數(shù)據(jù)顯示裝置32以及串口轉(zhuǎn)換模 塊31;所述數(shù)據(jù)顯示裝置32通過所述串口轉(zhuǎn)換模塊31與所述單片機(jī)才莫塊連 接。所述監(jiān)控中心3與所述運(yùn)動(dòng)位移檢測(cè)單元1進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸，所述數(shù)據(jù) 顯示裝置32通過其設(shè)有的運(yùn)動(dòng)位移管理軟件顯示接收的數(shù)據(jù)信息。運(yùn)動(dòng)員 終端節(jié)點(diǎn)檢測(cè)的運(yùn)動(dòng)位移參數(shù)需要經(jīng)過傳輸模塊發(fā)送至遠(yuǎn)端的監(jiān)控中心 11，其間必須經(jīng)過Zigbee網(wǎng)絡(luò)的路由節(jié)點(diǎn)2和傳輸以到達(dá)監(jiān)控中心的中心節(jié) 點(diǎn)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)位移數(shù)據(jù)的串口傳輸至顯示裝置(如電腦)進(jìn)行顯示。而轉(zhuǎn)換 模塊31,則通過采用串口轉(zhuǎn)usb的方式，將串口轉(zhuǎn)換成為usb接口，從而實(shí) 現(xiàn)與顯示裝置32的連接。在該轉(zhuǎn)換模塊的選擇上，可以采用cp2102,其是 高集成度USB-UART橋接電路。參見圖4，它們能夠用最簡(jiǎn)單的外部電路、最 少的外部器件及最小的電路板面積簡(jiǎn)便實(shí)現(xiàn)USB2. O到UART的轉(zhuǎn)換。其中CP2102的引腳USB0-RXD-I連接單片機(jī)的串口引腳Pl. 1TXD,而CP2102的引腳 USBO-TXD-O連接單片機(jī)的串口引腳Pl. ORXD,監(jiān)控中心設(shè)有專門的數(shù)據(jù)存儲(chǔ) 裝置，用于存》丈接收到的數(shù)據(jù)和計(jì)算出的位移信息。
所述單片機(jī)模塊還包括用于指示工作狀態(tài)的LED指示;Jt塊15,用于顯示 其工作狀態(tài)。
所述電源模塊l4設(shè)有電源模塊控制單元；所述電源模塊控制單元與所述 電源模塊14連接；所述電源模塊控制單元設(shè)定所述電源模塊14的供電方式； 所述電源模塊14的供電方式為電池電源和/或USB接口電源；所述電源模塊 14的供電方式通過所述電源模塊控制單元的撥碼開關(guān)設(shè)置。參見圖5，電源 模塊選用RT9163降壓穩(wěn)壓芯片實(shí)現(xiàn)3. 3V的系統(tǒng)電源VCC-3V。而系統(tǒng)可選用 兩種電源，在運(yùn)動(dòng)員節(jié)點(diǎn)采用5V電池輸入VCC-5V，在路由節(jié)點(diǎn)或監(jiān)控中心 節(jié)點(diǎn)采用上述USB接口的電源VUSBO-V作為系統(tǒng)電源，通過SW1撥碼開關(guān)選擇 設(shè)置。
所述運(yùn)動(dòng)位移檢測(cè)單元l至少包括一個(gè)所述運(yùn)動(dòng)位移4全測(cè)單元1;在運(yùn)動(dòng) 員訓(xùn)練中，多個(gè)運(yùn)動(dòng)員同時(shí)進(jìn)行訓(xùn)練時(shí)，通過每個(gè)運(yùn)動(dòng)員攜帶的所述運(yùn)動(dòng) 位移凈全測(cè)單元l，可以分別對(duì)他們的位移情況進(jìn)4亍#:測(cè)，通過相同或者不同 的路由節(jié)點(diǎn)將數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)奖O(jiān)控中心11 ，從而對(duì)訓(xùn)練進(jìn)行監(jiān)控和指導(dǎo)， 教練員能夠通過運(yùn)動(dòng)員的位移情況，及時(shí)調(diào)整訓(xùn)練方式或方法，提高其工 作效率。
具體實(shí)施過程中，在zigbee網(wǎng)絡(luò)通暢的情況下，運(yùn)動(dòng)員的訓(xùn)練情況被三 軸加速度傳感器釆集，其采集信息通過單機(jī)片上的無線射頻4莫塊在zigbee 網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行傳輸，監(jiān)控中心的無線射頻模塊則會(huì)接收到該傳輸信息，通過 串口轉(zhuǎn)換，將信息傳輸?shù)诫娔X上面，電腦通過其控制軟件，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn) 換、分析、管理，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)動(dòng)員的運(yùn)動(dòng)位移情況進(jìn)行監(jiān)控和指導(dǎo)，而 RF無線射頻阻抗匹配模塊則提供強(qiáng)大的抗千擾能力，保證傳輸數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確 以及保證各個(gè)運(yùn)動(dòng)位移檢測(cè)單元正常工作。
該系統(tǒng)可以應(yīng)用在對(duì)活動(dòng)目標(biāo)的檢測(cè)上。
以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實(shí)施方式對(duì)本實(shí)用新型所作的進(jìn)一步詳細(xì) 說明，不能認(rèn)定本實(shí)用新型的具體實(shí)施只局限于這些說明。對(duì)于本實(shí)用新 型所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實(shí)用新型構(gòu)思的前提下， 還可以做出若干簡(jiǎn)單推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.一種運(yùn)動(dòng)位移無線檢測(cè)系統(tǒng)，包括電源模塊(14)，其特征在于所述運(yùn)動(dòng)位移無線系統(tǒng)還包括運(yùn)動(dòng)位移檢測(cè)單元(1)、路由節(jié)點(diǎn)(2)以及監(jiān)控中心(3)；所述運(yùn)動(dòng)位移檢測(cè)單元(1)同所述路由節(jié)點(diǎn)(2)通過無線連接；所述路由節(jié)點(diǎn)(2)與所述監(jiān)控中心(3)通過有線或無線連接；所述運(yùn)動(dòng)位移檢測(cè)單元(1)包括傳感器模塊(11)和單片機(jī)模塊；所述傳感器(11)和所述單片機(jī)模塊通過串口連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的運(yùn)動(dòng)位移無線檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于所述單 片機(jī)模塊包括Zigbee無線射頻模塊(12 )和RF無線射頻阻抗匹配模塊(13)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的運(yùn)動(dòng)位移無線檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于所 述傳感器模塊(11)為三軸加速度傳感器。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的運(yùn)動(dòng)位移無線檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于所述監(jiān) 控中心(3)包括所述單片才;i4莫塊、數(shù)據(jù)顯示裝置(32)以及串口轉(zhuǎn)換模塊 (31);所述數(shù)據(jù)顯示裝置(32)通過所述串口轉(zhuǎn)換模塊(31)與所述單片機(jī) 模塊連接。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的運(yùn)動(dòng)位移無線檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于所述監(jiān)控 中心(3)與所述運(yùn)動(dòng)位移檢測(cè)單元(1)進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸，所述數(shù)據(jù)顯 示裝置(32)通過其設(shè)有的運(yùn)動(dòng)位移管理軟件顯示接收的數(shù)據(jù)信息。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的運(yùn)動(dòng)位移無線檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于所述單片 才;Mt塊還包括用于指示工作狀態(tài)的LED指示模塊(15 )。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的運(yùn)動(dòng)位移無線檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于所述電源 模塊設(shè)有電源模塊控制單元；所述電源模塊控制單元與所述電源模塊連 接；所述電源模塊控制單元設(shè)定所述電源模塊的供電方式。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的運(yùn)動(dòng)位移無線檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于所述電源 模塊(14 )的供電方式為電池電源和/或USB接口電源；所述電源模塊(14) 的供電方式通過所述電源模塊控制單元的撥碼開關(guān)設(shè)置。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的運(yùn)動(dòng)位移無線檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于所述運(yùn) 動(dòng)位移檢測(cè)單元(1)至少包括一個(gè)所述運(yùn)動(dòng)位移檢測(cè)單元(1)。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種運(yùn)動(dòng)位移無線檢測(cè)系統(tǒng)，包括電源模塊、運(yùn)動(dòng)位移檢測(cè)單元、路由節(jié)點(diǎn)以及監(jiān)控中心；所述運(yùn)動(dòng)位移檢測(cè)單元同所述路由節(jié)點(diǎn)通過無線連接；所述路由節(jié)點(diǎn)與所述監(jiān)控中心通過有線或無線連接；所述運(yùn)動(dòng)位移檢測(cè)單元包括傳感器模塊和單片機(jī)模塊；所述傳感器和所述單片機(jī)模塊通過串口連接。其有益效果是采用2.4G無線傳輸技術(shù)(Zigbee網(wǎng)絡(luò))，通過采用加速度傳感器來獲取運(yùn)動(dòng)員的位移情況，將位移情況轉(zhuǎn)換為可識(shí)別的信息進(jìn)行顯示，從而便于指導(dǎo)訓(xùn)練；而該裝置通過采用多路由節(jié)點(diǎn)的形式，可以同時(shí)對(duì)多個(gè)運(yùn)動(dòng)員的運(yùn)動(dòng)情況進(jìn)行檢測(cè)，通過批量分析運(yùn)動(dòng)員的位移情況，從而指導(dǎo)運(yùn)動(dòng)員訓(xùn)練，提高了教練員工作效率。
文檔編號(hào)G01C22/00GK201331349SQ200820214158
公開日2009年10月21日 申請(qǐng)日期2008年12月1日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月1日
發(fā)明者楊宏麗, 柴繼紅 申請(qǐng)人:深圳職業(yè)技術(shù)學(xué)院