基于PTR2000的運(yùn)動(dòng)反應(yīng)測(cè)量系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　運(yùn)動(dòng)檢測(cè)模塊選用了美國ADI公司生產(chǎn)的單片加速度傳感器ADXL105作為運(yùn)動(dòng)檢測(cè)傳感器，內(nèi)含加速度傳感器和信號(hào)調(diào)理器。這是一種差容式力平衡加速度傳感器，利用變間隙的方法，把被測(cè)的加速度轉(zhuǎn)換為電容器的電容量變化。內(nèi)部的電容分壓電路，提供與加速度大小成正比的模擬輸出電壓，其相位則取決于加速度的方向，無需外加任何有源器件即可接到ADC的輸入端。既可以用來測(cè)量靜態(tài)加速度(如重力加速度或傾角等)，又可用來測(cè)量動(dòng)態(tài)加速度(如振動(dòng)等)。

　　由于ADXL105可直接輸出模擬信號(hào)，因此只需要通過比較器將ADXL105的輸出電壓與閾值電壓相比較，當(dāng)加速度大于某一閾值時(shí)輸出高電平。其原理電路如圖3所示。LM339的OUT3腳輸出運(yùn)動(dòng)檢測(cè)信號(hào)，接單片機(jī)的P1.4口;OUT4腳輸出運(yùn)動(dòng)自檢信號(hào)，接單片機(jī)的P1.5口。

　　圖3 運(yùn)動(dòng)檢測(cè)模塊電路原理圖

　　無線數(shù)傳模塊

　　本系統(tǒng)中采用基于RF芯片nRF401的無線數(shù)傳PTR2000模塊。nRF401是NORDIC公司最新推出的單片無線收發(fā)一體的芯片，包括高頻發(fā)射、高頻接收、PLL合成、FSK調(diào)制、FSK解調(diào)及多頻道切換等部件，是目前集成度最高的一種無線數(shù)傳芯片。PTR2000既可與80C51、89C2051、68HC08、PIC等各種單片機(jī)的串口或I/O口直接連接，也可通過電平轉(zhuǎn)換芯片MAX232與PC機(jī)進(jìn)行串口通信。

　　系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

　　根據(jù)本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求，將系統(tǒng)軟件劃分為發(fā)射端軟件和接收端軟件兩部分分別進(jìn)行設(shè)計(jì)。

　　發(fā)射端軟件

　　單片機(jī)部分的軟件主要可以分為以下幾個(gè)模塊：自檢模塊、發(fā)射模塊和計(jì)時(shí)模塊。單片機(jī)主程序流程圖如圖4所示。

　　圖4 單片機(jī)端主程序流程圖

　　接收端軟件

　　在本系統(tǒng)中接收端為PC機(jī)，采用VB語言進(jìn)行編程。在標(biāo)準(zhǔn)RS-232串口通信方面，VB提供了具有強(qiáng)大功能的通信控件Mscomm。該控件可設(shè)置串行通信的數(shù)據(jù)發(fā)送和接收，對(duì)串口狀態(tài)及串口通信的信息格式和協(xié)議進(jìn)行設(shè)置。這是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的10位串口通信，包括8位數(shù)據(jù)、1位起始位和1位停止位。在發(fā)送或接收數(shù)據(jù)過程中觸發(fā)OnComm事件，通過編程訪問CommEvent的屬性了解通信事件的類型，進(jìn)行各自的處理。每個(gè)通信控件對(duì)應(yīng)一個(gè)串口，可以設(shè)計(jì)多個(gè)通信控件來訪問多個(gè)通信口?？丶峁┝斯δ芡晟频拇跀?shù)據(jù)的發(fā)送和接收功能，Mscomm控件具有兩種處理方式：事件驅(qū)動(dòng)方式，由Mscomm控件的OnComm事件捕獲并處理通信錯(cuò)誤及事件;查詢方式，通過檢查CommEvent屬性的值來判斷事件和錯(cuò)誤。在本系統(tǒng)中采用的是事件驅(qū)動(dòng)方式。

　　通過VB編程工具強(qiáng)大的圖形編程方法，可以實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)員反應(yīng)曲線圖的繪制。并可對(duì)圖形進(jìn)行放大、縮小以及移動(dòng)，方便地顯示出運(yùn)動(dòng)員反應(yīng)時(shí)的變化趨勢(shì)?；谝陨细鱾€(gè)程序模塊的設(shè)計(jì)，本軟件實(shí)現(xiàn)了對(duì)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集與發(fā)射/接收以及穩(wěn)定顯示，使得整個(gè)系統(tǒng)具有很高的實(shí)用價(jià)值。

　　結(jié)語

　　　　本測(cè)量系統(tǒng)采用的方法在國內(nèi)處于領(lǐng)先水平，與之前的起跑反應(yīng)時(shí)模擬測(cè)定儀相比，不但可以在運(yùn)動(dòng)場(chǎng)上直接、精確地測(cè)定運(yùn)動(dòng)員的起跑反應(yīng)時(shí)，而且可以對(duì)反應(yīng)時(shí)進(jìn)行分析和綜合，促進(jìn)對(duì)運(yùn)動(dòng)員反應(yīng)時(shí)的研究以及提高運(yùn)動(dòng)員的訓(xùn)練水平，為運(yùn)動(dòng)員的選材和訓(xùn)練提供科學(xué)的參考依據(jù)。