基于Zigbee的數(shù)據(jù)采集終端的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種基于Zigbee的數(shù)據(jù)采集終端，具體涉及可用于劃船運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目的專項(xiàng)訓(xùn)練的數(shù)據(jù)采集終端。
【背景技術(shù)】
[0002]劃船運(yùn)動(dòng)水上項(xiàng)目歷來是奧運(yùn)會(huì)的金牌產(chǎn)生大戶，是國(guó)家體委“ 119”工程的重點(diǎn)攻關(guān)項(xiàng)目，具體包括:賽艇、皮艇、劃艇、帆船、帆板等，這些全部為奧運(yùn)比賽項(xiàng)目，在民間還有龍舟、劃水等項(xiàng)目。
[0003]劃船運(yùn)動(dòng)員在水中劃行的效果，是教練員檢驗(yàn)訓(xùn)練質(zhì)量的核心，它通過艇只在水中的運(yùn)行速度、運(yùn)動(dòng)員劃槳的頻率、劃行次數(shù)、劃行距離、劃行直線度、耗費(fèi)時(shí)間等相關(guān)指標(biāo)得以反映。長(zhǎng)期以來，由于水域的阻隔，對(duì)這些參數(shù)的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)造成了極大的困難，特別是水上即時(shí)訓(xùn)練數(shù)據(jù)的獲取，對(duì)教練員的判斷與指導(dǎo)效果有著重大的影響。目前的訓(xùn)練仍停留在教練員開著摩托艇在水上“人盯人”訓(xùn)練，這種方式下，教練員全憑經(jīng)驗(yàn)和個(gè)人感覺對(duì)運(yùn)動(dòng)員訓(xùn)練狀況進(jìn)行評(píng)估，不僅訓(xùn)練效率低下，訓(xùn)練結(jié)果無法量化，不可避免會(huì)產(chǎn)生人為誤差，而且大大增加了訓(xùn)練費(fèi)用。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]有鑒于此，提供一種基于Zigbee的數(shù)據(jù)采集終端，對(duì)運(yùn)動(dòng)員劃船過程中的心率、速度、加速度、滑行角度、槳頻、槳效、位移、成績(jī)預(yù)估等數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。
[0005]根據(jù)本實(shí)用新型的一方面，提供一種基于Zigbee的數(shù)據(jù)采集終端，包括CPU處理單元、GPS模塊、藍(lán)牙模塊、9軸傳感器、Zigbee模塊、Zigbee天線、FLASH存儲(chǔ)模塊、顯示模塊和電池管理模塊，
[0006]包括CPU處理單元、GPS模塊、GPS天線、藍(lán)牙模塊、9軸傳感器、Zigbee模塊、Zigbee天線、FLASH存儲(chǔ)模塊、顯示模塊和電池管理模塊，
[0007]所述GPS模塊、GPS天線、藍(lán)牙模塊、9軸傳感器、Zigbee模塊、Zigbee天線、FLASH存儲(chǔ)模塊、顯示模塊和電池管理模塊分別均與CPU處理單元相連，所述GPS天線連接在GPS模塊上，Zigbee天線連接在Zigbee模塊上；
[0008]所述GPS模塊用于獲取船艇的實(shí)時(shí)經(jīng)度和瑋度并發(fā)送給CPU處理單元；
[0009]所述藍(lán)牙模塊用于接收所述心率傳感器發(fā)送的心率值并發(fā)送給CPU處理單元；
[0010]所述9軸傳感器用于獲取船艇的角速度信息、加速度信息和運(yùn)動(dòng)方向信息并發(fā)送給CPU處理單元；
[0011]所述CPU處理單元用于接收所述GPS模塊、所述藍(lán)牙模塊、所述9軸傳感器發(fā)送的數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，一方面將單處理的信號(hào)顯示在所述顯示模塊上，另一方面通過Zigbee模塊及Zigbee天線將采集到的數(shù)據(jù)信號(hào)發(fā)送至移動(dòng)無線基站；
[0012]所述FLASH存儲(chǔ)模塊用于存儲(chǔ)運(yùn)動(dòng)員訓(xùn)練過程中的原始數(shù)據(jù)和設(shè)置參數(shù)信息；
[0013]所述電池管理模塊為上述模塊供電。
[0014]優(yōu)選地，所述數(shù)據(jù)采集終端還包括聲光報(bào)警模塊，用于當(dāng)電池電量過低時(shí)通過聲音和燈光指示進(jìn)行報(bào)警。
[0015]優(yōu)選地，所述9軸傳感器包括三軸陀螺儀、三軸加速傳感器和三軸磁感應(yīng)傳感器，所述三軸陀螺儀用于獲取船艇的角速度信息，所述三軸加速傳感器用于獲取船艇的加速度信息，所述三軸磁感應(yīng)傳感器用于獲取船艇的運(yùn)動(dòng)方向信息。
[0016]優(yōu)選地，所述Zigbee天線采用外置PCB天線。
[0017]本實(shí)用新型提供的基于Zigbee的數(shù)據(jù)采集終端采用傳感器技術(shù)、生物識(shí)別技術(shù)、GPS定位技術(shù)、無線傳輸技術(shù)可以對(duì)運(yùn)動(dòng)員劃船過程中的心率、速度、加速度、滑行角度、槳頻、槳效、位移、成績(jī)預(yù)估等數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。
【附圖說明】
[0018]通過以下參照附圖對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例的描述，本實(shí)用新型的上述以及其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將更為清楚，在附圖中:
[0019]圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例的劃船專項(xiàng)訓(xùn)練實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例的數(shù)據(jù)采集終端的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例的移動(dòng)無線基站的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]以下基于實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行描述，但是本實(shí)用新型并不僅僅限于這些實(shí)施例。在下文對(duì)本實(shí)用新型的細(xì)節(jié)描述中，詳盡描述了一些特定的細(xì)節(jié)部分。對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來說沒有這些細(xì)節(jié)部分的描述也可以完全理解本實(shí)用新型。為了避免混淆本實(shí)用新型的實(shí)質(zhì)，公知的方法、過程、流程、元件和電路并沒有詳細(xì)敘述。
[0023]此外，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，在此提供的附圖都是為了說明的目的，并且附圖不一定是按比例繪制的。
[0024]除非上下文明確要求，否則整個(gè)說明書和權(quán)利要求書中的“包括”、“包含”等類似詞語應(yīng)當(dāng)解釋為包含的含義而不是排他或窮舉的含義；也就是說，是“包括但不限于”的含義。
[0025]在本實(shí)用新型的描述中，需要理解的是，術(shù)語“第一”、“第二”等僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對(duì)重要性。此外，在本實(shí)用新型的描述中，除非另有說明，“多個(gè)”的含義是兩個(gè)或兩個(gè)以上。
[0026]如圖1所示，劃船專項(xiàng)訓(xùn)練實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括:心率傳感器10、數(shù)據(jù)采集終端20、移動(dòng)無線基站30、平板電腦40。
[0027]所述心率傳感器10由運(yùn)動(dòng)員佩戴，通過藍(lán)牙方式與數(shù)據(jù)采集終端20連接；所述數(shù)據(jù)采集終端20以Zigbee方式與移動(dòng)無線基站30相連接，進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸；所述移動(dòng)無線基站30以WiFi方式與平板電腦40連接。
[0028]優(yōu)選地，所述劃船專項(xiàng)訓(xùn)練實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)還包括風(fēng)速風(fēng)向儀50，與移動(dòng)無線基站30通過有線的方式連接，用于獲取環(huán)境的風(fēng)速風(fēng)向信息并發(fā)送給所述移動(dòng)無線基站30。
[0029]所述心率傳感器10由運(yùn)動(dòng)員佩戴，以無線方式與數(shù)據(jù)采集終端20相連接；心率傳感器10與數(shù)據(jù)采集終端20之間采用的是無線藍(lán)牙4.0協(xié)議傳輸數(shù)據(jù)。運(yùn)動(dòng)員佩戴的心率傳感器和數(shù)據(jù)采集終端是通過藍(lán)牙配對(duì)連接的，只需配對(duì)I次，不同運(yùn)動(dòng)員的設(shè)備之間是不會(huì)相互串?dāng)_和影響的。心率傳感器10至少包括心率胸帶傳感器和心率臂帶傳感器中的一種，心率胸帶傳感器可佩戴在胸前，通過心率帶兩側(cè)的電極測(cè)量皮膚中的心動(dòng)電流或者電勢(shì)的周期變化，然后計(jì)算出精確地心率值。心率臂帶傳感器可佩戴在手腕處，通過光學(xué)技術(shù)監(jiān)測(cè)血流量及心率值。
[0030]如圖2所示，所述數(shù)據(jù)采集終端由CPU處理單元201、GPS模塊202、GPS天線203、藍(lán)牙模塊204、9軸傳感器205、Zigbee模塊206、Zigbee天線207、FLASH存儲(chǔ)模塊208、顯示模塊209和電池管理模塊210組成，其中，GPS模塊202、藍(lán)牙模塊204、9軸傳感器205、Zigbee模塊206、FLASH存儲(chǔ)模塊208、顯示模塊209、電池管理模塊210分別與CPU處理單元201相連，GPS天線203連接在GPS模塊上，Zigbee天線207連接在Zigbee模塊206上。
[0031]數(shù)據(jù)采集終端20安裝在比賽或訓(xùn)練的船艇上，GPS模塊202用于定位船艇的實(shí)時(shí)經(jīng)度和瑋度并發(fā)送給CPU處理單元201進(jìn)行處理。經(jīng)度和瑋度信息定位船艇的實(shí)時(shí)位置，通過初始位置經(jīng)瑋度和當(dāng)前位置經(jīng)瑋度，可計(jì)算船艇滑行的距離。GPS模塊的定位精度為2米，更新速率為10Hz。依據(jù)GPS時(shí)間進(jìn)行校時(shí)，所有設(shè)備的時(shí)間誤差為2微秒。GPS模塊202與CPU處理單元201的接口為I2C接口。
[0032]藍(lán)牙模塊204采用藍(lán)牙V4.0BLE (Bluetooth Low Energy)協(xié)議，和運(yùn)動(dòng)員佩戴的心率傳感器10配對(duì)成功后，實(shí)時(shí)接收運(yùn)動(dòng)員的心率值和心率傳感器的電池電量信息，藍(lán)牙模塊204把信息轉(zhuǎn)發(fā)給CPU處理單元201。本實(shí)施例中的藍(lán)牙模塊204可以采用TI CC2540芯片，配置256Kb空間，支持AT指令，用戶可根據(jù)需要更改角色(主、從模式)以及串口波特率、設(shè)備名稱、配對(duì)密碼等參數(shù)，使用靈活。主從一體的設(shè)計(jì)，透明傳輸，無需單片機(jī)控制。自帶串口與單片機(jī)的收發(fā)沒有字節(jié)限制，工作頻率為2.4GHzο 2.4GHz是一個(gè)全球性的頻段，開發(fā)的產(chǎn)品具有全球通用性，具有帶寬高、功耗低等特點(diǎn)。
[0033]9軸傳感器205包括三軸陀螺儀、三軸加速傳感器和三軸磁感應(yīng)傳感器。其中，三軸陀螺儀用于獲取船艇的角速度，以判別船艇的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，所以也稱為運(yùn)動(dòng)傳感器；三軸加速度傳感器用于獲取船艇空間矢量的加速度，所述加速度用于計(jì)算運(yùn)動(dòng)員的槳頻等信息；三軸磁感應(yīng)傳感器用于獲取船艇的運(yùn)動(dòng)方向，進(jìn)而計(jì)算船艇的運(yùn)動(dòng)方向。9軸傳感器205將測(cè)量到的數(shù)據(jù)發(fā)送給CPU處理單元201，CPU處理單元201接收測(cè)量到的數(shù)據(jù)并進(jìn)行濾波、分析處理得到船艇的運(yùn)動(dòng)方向、運(yùn)動(dòng)加速度、船艇的各種姿態(tài)以及運(yùn)動(dòng)員的槳頻和槳效等信息。其中，槳頻為I分鐘內(nèi)劃船運(yùn)動(dòng)員劃槳的次數(shù)。
[0034]Zigbee模塊206采用Zigbee協(xié)議，Zigbee協(xié)議是一種低功耗、短距離、可組網(wǎng)的無線通訊協(xié)議。Zigbee無線通訊網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是全球通用的2.4GHz的免執(zhí)照頻率。一個(gè)主節(jié)點(diǎn)可以組網(wǎng)管理254個(gè)子節(jié)點(diǎn)，一般劃船運(yùn)動(dòng)一個(gè)團(tuán)隊(duì)不會(huì)超過20人，Zigbee能方便的把運(yùn)動(dòng)員的信息組網(wǎng)管理。劃船運(yùn)動(dòng)比賽和訓(xùn)練時(shí)一般都會(huì)有教練船跟隨，教練船和運(yùn)動(dòng)員的船只一般不會(huì)超過500米，而Zigbee的傳輸距離能達(dá)到l_3Km。Zigbee天線207連接在Zig