專利名稱：體質(zhì)體能自動測試裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種體質(zhì)體能自動測試裝置，屬體育運動測試設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。
目前，對人體體質(zhì)體能的測試，國外大部分是單機測試。只有韓國能進行少量項目的綜合測試(例如瘦體重、皮下脂肪含量等)，但其軟件不能對被測者進行全面評價。國內(nèi)對人體各項指標的測試，大部分是人工測試，一部分項目雖能進行單機自動測試、單機顯示屏顯示測試結(jié)果，但不能與計算機進行通訊，測試結(jié)果只能人工記錄、人工統(tǒng)計與評價，測試工作包含過多的人為因素，對于人數(shù)較多的測試，人工讀數(shù)和人工記錄的工作量非常大，而且容易出現(xiàn)讀數(shù)和記錄的錯誤。
本發(fā)明的目的是提出一種體質(zhì)體能自動測試裝置，用以對人體體質(zhì)體能進行符合國家標準的規(guī)范性的全自動智能化測試，從而改變以往在體質(zhì)體能測試中以手動式測試為主的局面，不但可以大大減少人為因素的影響，而且可以大大提高工作效率，較好地解決測試作量大的問題。
本發(fā)明設(shè)計的體質(zhì)體能自動測試裝置，包括傳感器、信號處理器、單片機、單片機擴展程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器、命令鍵盤及計算機；被測者通過命令鍵盤輸入測試號，傳感器接受被測人體的測試指標信號，單片機將該信號處理成十進制表示的數(shù)值，該數(shù)值存儲在單片機的數(shù)據(jù)存儲器內(nèi)，計算機通過485通訊方式發(fā)出對應(yīng)于單片機的信號，并選通單片機串口與計算機串口通信，相應(yīng)的測試指標的數(shù)值就讀入到計算機內(nèi)，完成相應(yīng)的測量及數(shù)據(jù)自動傳遞。
上述測試裝置中，傳感器共有四種，其中第一種為力傳感器，包括由四個電阻應(yīng)變片組成的電橋、由三個三極管組成的二級信號放大器和一個A/D轉(zhuǎn)換器，當作用在力傳感器上的力發(fā)生變化時，應(yīng)變片變形后其阻值發(fā)生變化，使力傳感器的電橋的輸出電壓發(fā)生變化，產(chǎn)生微伏電壓信號，通過運算放大器放大，再由A/D轉(zhuǎn)換器變成數(shù)字信號，通過單片機的P0口讀入單片機。
第二種為光電碼盤傳感器，包括碼盤、發(fā)光管、光電接受管和光電隔離器，所述的碼盤的四周為均勻開槽的圓盤，所述的發(fā)光二級管和光電接受管用支架固定在光電碼盤開槽的兩側(cè)，光電接受管與光電隔離器相接。
第三種為光電傳感器，包括一個發(fā)光二極管、一個光敏三極管、一個電流放大器和一個光電隔離器，發(fā)光二極管與光敏三極管相聯(lián)，光敏三極管的信號經(jīng)電流放大器放大后輸入光電隔離器。
第四種為導(dǎo)通傳感器，它包括兩塊薄金屬板和一塊放置在兩金屬板中間的海棉板，海棉板上有均布的圓孔，兩金屬板與光電隔離器相連。
本發(fā)明的體質(zhì)體能自動測試裝置能夠?qū)θ梭w體質(zhì)體能的各項指標實現(xiàn)自動測試、自動采集數(shù)據(jù)、自動評分?？茖W的解決了全民體質(zhì)體能測試中以人工測試為主、測試工作量大、人為因素過多等帶來的諸多問題，實現(xiàn)了全民體質(zhì)體能智能測試。測試依據(jù)國家標準進行評定，測試結(jié)果可以作為國家監(jiān)測全民體質(zhì)、制訂相關(guān)政策法規(guī)的重要依據(jù)，該項工作具有非常重要的社會意義。該裝置工作可靠、性能穩(wěn)定、操作簡便，適合面廣。


圖1是本發(fā)明測試裝置的工作原理圖。
圖2為力傳感器的電路原理圖。
圖3為光電碼盤傳感器中所用的碼盤的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4為光電碼盤傳感器電路原理圖。
圖5為光電傳感器電路原理圖。
圖6導(dǎo)通傳感器的結(jié)構(gòu)原理圖。
圖7為圖6中的海棉板的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖8為導(dǎo)通傳感器電路原理圖。
下面結(jié)合附圖，詳細介紹本發(fā)明的內(nèi)容。
圖1-圖10中，1是碼盤、2是支架、3是發(fā)光管、4是光電接受管、5是支架，6是支撐軸，7是薄鋼板，8是海綿，9是薄鋼板，電路圖中，U1是傳感器，U2是信號處理器，U3是單片機，U4是程序存儲器，U5是數(shù)據(jù)存儲器，U6是計算機，U7是命令鍵盤，U8是A/D轉(zhuǎn)換器，U9是光電隔離器，U10是導(dǎo)通傳感器。
如圖1所示，本發(fā)明的體質(zhì)體能自動測試裝置，包括傳感器U1、信號處理器U2、單片機U3、程序存儲器U4、數(shù)據(jù)存儲器U5、命令鍵盤U7和計算機U6。被測者通過命令鍵盤U7輸入測試號，傳感器U1接受被測人體的測試指標信號，單片機U3將該信號處理成十進制表示的數(shù)值，該數(shù)值存儲在單片機的數(shù)據(jù)存儲器U5內(nèi)，當計算機U6讀相應(yīng)的測試數(shù)據(jù)值時，通過485通訊方式發(fā)出對應(yīng)于單片機的信號，選通單片機的串口與計算機串口通信，這樣相應(yīng)的測試指標的數(shù)值就讀入到計算機內(nèi)，完成了相應(yīng)的測量及數(shù)據(jù)自動傳遞。圖1為體質(zhì)體能自動測試裝置工作原理簡圖。
上述體質(zhì)體能自動測試裝置中，其傳感器可為力傳感器，其電路原理如圖2所示，它包括由四個電阻應(yīng)變片組成的電橋、由三個三極管組成的二級信號放大器和一個A/D(U8)轉(zhuǎn)換器，當作用在力傳感器上的力發(fā)生變化時，根據(jù)電阻應(yīng)變效應(yīng)的原理，應(yīng)變片變形后其阻值也發(fā)生變化，致使力傳感器的電橋的輸出電壓也隨之發(fā)生變化，其變化量的大小與作用在傳感器上的外力成一定比例。測試時力傳感器產(chǎn)生微伏電壓信號，通過運算放大器放大到0-5V，再由A/D轉(zhuǎn)換器變成0-FFH的數(shù)字信號，通過單片機的P0口讀入單片機。
上述傳感器也可為光電碼盤傳感器，圖4為光電碼盤傳感器的電路原理圖，圖中1是碼盤、2是支架、3是發(fā)光管、4是光電接受管、5是支架，6是支撐軸，這6個元件共同組成了光電碼盤傳感器，其中碼盤為四周有均勻開槽的圓盤，結(jié)構(gòu)示意簡圖如圖3所示。如圖4所示，光電碼盤傳感器的工作原理為碼盤1旋轉(zhuǎn)，發(fā)光管3發(fā)光，光電接受管4接受信號后產(chǎn)生一組電脈沖。測試時測試者按動命令鍵盤，單片機進入中斷服務(wù)程序，開始計算電脈沖的個數(shù)，每個脈沖當量為1毫米，總數(shù)經(jīng)公式換算即為測試長度數(shù)值，光電接受管4與光電隔離器(U9)相接。
上述傳感器還可以為光電傳感器。圖5為光電傳感器的電路原理圖，它包括一個發(fā)光二級管HG、一個光敏三極管3DU、與之相連接的電路和一個光電隔離器U9，當3DU管有光照時，電阻非常小，電流經(jīng)R2電阻使電流放大器BG1導(dǎo)通，輸出低電平；當3DU管無光照時，電阻非常大，電流不能經(jīng)R2電阻使BG1導(dǎo)通，輸出高電平。測試時測試者按動命令鍵盤，單片機進入中斷服務(wù)程序，開始計算光電傳感器接受到兩次信號的間隔時間。
上述傳感器還可以為導(dǎo)通傳感器，圖6為導(dǎo)通傳感器的結(jié)構(gòu)簡圖，它包括薄金屬板7、薄金屬板9和一個放置與兩片金屬板之間的海綿8，其中該海面上打有均勻的大小適宜的圓孔(如圖7所示)，兩片薄金屬板接入一個電路中，當有壓力作用在導(dǎo)通傳感器上時，在壓力的作用下，兩金屬薄板通過海綿的圓孔接通，使與之相連的電路產(chǎn)生電信號。圖8為導(dǎo)通傳感器的電路原理圖，U10為導(dǎo)通傳感器，U9為光電隔離器，測試時測試者按動命令鍵盤，單片機進入中斷服務(wù)程序，開始計算導(dǎo)通傳感器電信號發(fā)生變化的間隔時間。
本發(fā)明設(shè)計的體質(zhì)體能自動測試裝置能用以測試人體的13個體質(zhì)體能指標，具體指標是體重、身高、體前屈、縱跳高度、閉眼單腳站立時間、4*10米往返跑、臺階測試、手臂握力、背肌力、反應(yīng)時、肺活量、俯臥撐、仰臥起坐。其中體重、手臂握力、背肌力通過力傳感器進行測量，身高、體前屈通過光電碼盤傳感器進行測量，縱跳高度、4*10米往返跑、臺階測試、俯臥撐、仰臥起坐通過光電傳感器進行測量，閉眼單腳站立時間通過導(dǎo)通傳感器進行測量。
本發(fā)明的關(guān)鍵點是體質(zhì)體能智能測試裝置由于選用了合適的傳感器、并研制了可靠、快捷、準確的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、能夠同時進行多個單片機與一臺計算機之間的數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)和功能強大、使用方便、性能可靠的測評軟件系統(tǒng)以及12臺能夠與計算機之間進行通訊的單機測試儀，從而組成了一個全新的包含軟件和測試硬件的大型的智能化的測試裝置。解決了目前全民體質(zhì)普查中測試儀器落后的局面。
權(quán)利要求
1．一種體質(zhì)體能自動測試裝置，其特征在于，該裝置包括傳感器、信號處理器、單片機、單片機程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器、命令鍵盤及計算機；被測者通過命令鍵盤輸入測試號，傳感器接受被測人體的測試指標信號，單片機將該信號處理成十進制表示的數(shù)值，該數(shù)值存儲在單片機的數(shù)據(jù)存儲器內(nèi)，計算機通過通訊方式發(fā)出對應(yīng)于該單片機的信號，并選通單片機串口與計算機串口通信，相應(yīng)的測試指標的數(shù)值就讀入到計算機內(nèi)，完成相應(yīng)的測量及數(shù)據(jù)自動傳遞。
2．如權(quán)利要求1所述的體質(zhì)體能自動測試裝置，其特征在于，其中所述的傳感器為力傳感器，包括由四個電阻應(yīng)變片組成的電橋、由三個三極管組成的二級信號放大器和一個A/D轉(zhuǎn)換器，當作用在力傳感器上的力發(fā)生變化時，應(yīng)變片變形后其阻值發(fā)生變化，使力傳感器的電橋的輸出電壓發(fā)生變化，產(chǎn)生微伏電壓信號，通過運算放大器放大，再由A/D轉(zhuǎn)換器變成數(shù)字信號，通過單片機的P0口讀入單片機。
3．如權(quán)利要求1所述的體質(zhì)體能自動測試裝置，其特征在于，其中所述的傳感器為光電碼盤傳感器，包括碼盤、發(fā)光管、光電接受管和光電隔離器，所述的碼盤的四周為均勻開槽的圓盤，所述的發(fā)光二級管和光電接受器用支架固定在光電碼盤開槽的兩側(cè)，光電接受器與光電隔離器相接。
4．如權(quán)利要求1所述的體質(zhì)體能自動測試裝置，其特征在于，其中所述的傳感器為光電傳感器，包括一個發(fā)光二極管、一個光敏三極管、一個電流放大器和一個光電隔離器，發(fā)光二極管與光敏三極管相聯(lián)，光敏三極管的信號經(jīng)電流放大器放大后輸入光電隔離器。
5．如權(quán)利要求1所述的體質(zhì)體能自動測試裝置，其特征在于，其中所述的傳感器為導(dǎo)通傳感器，包括兩片薄金屬板和一個放置在兩片金屬板之間的海綿，海綿上打有均勻的圓孔，兩片薄金屬板與光電隔離器相聯(lián)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種體質(zhì)體能自動測試裝置,被測者通過命令鍵盤輸入測試號,傳感器接受被測人體的測試指標信號,單片機將該信號處理成十進制表示的數(shù)值,該數(shù)值存儲在單片機的數(shù)據(jù)存儲器內(nèi),計算機通過通訊方式發(fā)出對應(yīng)于該單片機的信號,并選通單片機串口與計算機串口通信,相應(yīng)的測試指標的數(shù)值就讀入到計算機內(nèi),完成相應(yīng)的測量及數(shù)據(jù)自動傳遞。本發(fā)明的裝置工作可靠、性能穩(wěn)定、操作簡便,適合面廣。
文檔編號G06F17/00GK1319375SQ01109418
公開日2001年10月31日 申請日期2001年3月9日 優(yōu)先權(quán)日2001年3月9日
發(fā)明者傅水根, 王坦, 鄭秀瑗, 謝京濤, 李生錄, 劉靜民, 洪亮, 張秀海, 李睿, 陳乃鋼 申請人:清華大學