專利名稱：一種體質(zhì)體能自動(dòng)測(cè)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(dòng)測(cè)試裝置，屬體育運(yùn)動(dòng)測(cè)試設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前，對(duì)人體體質(zhì)體能的測(cè)試，國(guó)外大部分是單機(jī)測(cè)試。只有韓國(guó)能進(jìn)行少量項(xiàng)目的綜合測(cè)試(例如瘦體重、皮下脂肪含量等)，但其軟件不能對(duì)被測(cè)者進(jìn)行全面評(píng)價(jià)。國(guó)內(nèi)對(duì)人體各項(xiàng)指標(biāo)的測(cè)試，大部分是人工測(cè)試，一部分項(xiàng)目雖能進(jìn)行單機(jī)自動(dòng)測(cè)試、單機(jī)顯示屏顯示測(cè)試結(jié)果，但不能與計(jì)算機(jī)進(jìn)行通訊，測(cè)試結(jié)果只能人工記錄、人工統(tǒng)計(jì)與評(píng)價(jià)，測(cè)試工作包含過(guò)多的人為因素，對(duì)于人數(shù)較多的測(cè)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(cuò)誤。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種體質(zhì)體能自動(dòng)測(cè)試裝置，用以對(duì)人體體質(zhì)體能進(jìn)行符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)范性的全自動(dòng)智能化測(cè)試，從而改變以往在體質(zhì)體能測(cè)試中以手動(dòng)式測(cè)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(cè)試作量大的問(wèn)題。
本發(fā)明設(shè)計(jì)的體質(zhì)體能自動(dòng)測(cè)試裝置，包括傳感器、信號(hào)處理器、單片機(jī)、單片機(jī)擴(kuò)展程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、命令鍵盤及計(jì)算機(jī)；被測(cè)者通過(guò)命令鍵盤輸入測(cè)試號(hào)，傳感器接受被測(cè)人體的測(cè)試指標(biāo)信號(hào)，單片機(jī)將該信號(hào)處理成十進(jìn)制表示的數(shù)值，該數(shù)值存儲(chǔ)在單片機(jī)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器內(nèi)，計(jì)算機(jī)通過(guò)485通訊方式發(fā)出對(duì)應(yīng)于單片機(jī)的信號(hào)，并選通單片機(jī)串口與計(jì)算機(jī)串口通信，相應(yīng)的測(cè)試指標(biāo)的數(shù)值就讀入到計(jì)算機(jī)內(nèi)，完成相應(yīng)的測(cè)量及數(shù)據(jù)自動(dòng)傳遞。
上述測(cè)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(gè)電阻應(yīng)變片組成的電橋、由三個(gè)三極管組成的二級(jí)信號(hào)放大器和一個(gè)A/D轉(zhuǎn)換器，當(dāng)作用在力傳感器上的力發(fā)生變化時(shí)，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(hào)，通過(guò)運(yùn)算放大器放大，再由A/D轉(zhuǎn)換器變成數(shù)字信號(hào)，通過(guò)單片機(jī)的P0口讀入單片機(jī)。
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(kāi)槽的圓盤，所述的發(fā)光二級(jí)管和光電接受管用支架固定在光電碼盤開(kāi)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(gè)發(fā)光二極管、一個(gè)光敏三極管、一個(gè)電流放大器和一個(gè)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(hào)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(dòng)測(cè)試裝置能夠?qū)θ梭w體質(zhì)體能的各項(xiàng)指標(biāo)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)測(cè)試、自動(dòng)采集數(shù)據(jù)、自動(dòng)評(píng)分?？茖W(xué)的解決了全民體質(zhì)體能測(cè)試中以人工測(cè)試為主、測(cè)試工作量大、人為因素過(guò)多等帶來(lái)的諸多問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了全民體質(zhì)體能智能測(cè)試。測(cè)試依據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評(píng)定，測(cè)試結(jié)果可以作為國(guó)家監(jiān)測(cè)全民體質(zhì)、制訂相關(guān)政策法規(guī)的重要依據(jù)，該項(xiàng)工作具有非常重要的社會(huì)意義。該裝置工作可靠、性能穩(wěn)定、操作簡(jiǎn)便，適合面廣。


圖1是本發(fā)明測(cè)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。
具體實(shí)施例方式
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(hào)處理器，U3是單片機(jī)，U4是程序存儲(chǔ)器，U5是數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，U6是計(jì)算機(jī)，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(dòng)測(cè)試裝置，包括傳感器U1、信號(hào)處理器U2、單片機(jī)U3、程序存儲(chǔ)器U4、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器U5、命令鍵盤U7和計(jì)算機(jī)U6。被測(cè)者通過(guò)命令鍵盤U7輸入測(cè)試號(hào)，傳感器U1接受被測(cè)人體的測(cè)試指標(biāo)信號(hào)，單片機(jī)U3將該信號(hào)處理成十進(jìn)制表示的數(shù)值，該數(shù)值存儲(chǔ)在單片機(jī)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器U5內(nèi)，當(dāng)計(jì)算機(jī)U6讀相應(yīng)的測(cè)試數(shù)據(jù)值時(shí)，通過(guò)485通訊方式發(fā)出對(duì)應(yīng)于單片機(jī)的信號(hào)，選通單片機(jī)的串口與計(jì)算機(jī)串口通信，這樣相應(yīng)的測(cè)試指標(biāo)的數(shù)值就讀入到計(jì)算機(jī)內(nèi)，完成了相應(yīng)的測(cè)量及數(shù)據(jù)自動(dòng)傳遞。圖1為體質(zhì)體能自動(dòng)測(cè)試裝置工作原理簡(jiǎn)圖。
上述體質(zhì)體能自動(dòng)測(cè)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(gè)電阻應(yīng)變片組成的電橋、由三個(gè)三極管組成的二級(jí)信號(hào)放大器和一個(gè)A/D(U8)轉(zhuǎn)換器，當(dāng)作用在力傳感器上的力發(fā)生變化時(shí)，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(cè)試時(shí)力傳感器產(chǎn)生微伏電壓信號(hào)，通過(guò)運(yùn)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(hào)，通過(guò)單片機(jī)的P0口讀入單片機(jī)。
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(gè)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(kāi)槽的圓盤，結(jié)構(gòu)示意簡(jiǎn)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(hào)后產(chǎn)生一組電脈沖。測(cè)試時(shí)測(cè)試者按動(dòng)命令鍵盤，單片機(jī)進(jìn)入中斷服務(wù)程序，開(kāi)始計(jì)算電脈沖的個(gè)數(shù)，每個(gè)脈沖當(dāng)量為1毫米，總數(shù)經(jīng)公式換算即為測(cè)試長(zhǎng)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(gè)發(fā)光二級(jí)管HG、一個(gè)光敏三極管3DU、與之相連接的電路和一個(gè)光電隔離器U9，當(dāng)3DU管有光照時(shí)，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(dāng)3DU管無(wú)光照時(shí)，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(cè)試時(shí)測(cè)試者按動(dòng)命令鍵盤，單片機(jī)進(jìn)入中斷服務(wù)程序，開(kāi)始計(jì)算光電傳感器接受到兩次信號(hào)的間隔時(shí)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(jiǎn)圖，它包括薄金屬板7、薄金屬板9和一個(gè)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(gè)電路中，當(dāng)有壓力作用在導(dǎo)通傳感器上時(shí)，在壓力的作用下，兩金屬薄板通過(guò)海綿的圓孔接通，使與之相連的電路產(chǎn)生電信號(hào)。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(cè)試時(shí)測(cè)試者按動(dòng)命令鍵盤，單片機(jī)進(jìn)入中斷服務(wù)程序，開(kāi)始計(jì)算導(dǎo)通傳感器電信號(hào)發(fā)生變化的間隔時(shí)間。
本發(fā)明設(shè)計(jì)的體質(zhì)體能自動(dòng)測(cè)試裝置能用以測(cè)試人體的13個(gè)體質(zhì)體能指標(biāo)，具體指標(biāo)是體重、身高、體前屈、縱跳高度、閉眼單腳站立時(shí)間、4*10米往返跑、臺(tái)階測(cè)試、手臂握力、背肌力、反應(yīng)時(shí)、肺活量、俯臥撐、仰臥起坐。其中體重、手臂握力、背肌力通過(guò)力傳感器進(jìn)行測(cè)量，身高、體前屈通過(guò)光電碼盤傳感器進(jìn)行測(cè)量，縱跳高度、4*10米往返跑、臺(tái)階測(cè)試、俯臥撐、仰臥起坐通過(guò)光電傳感器進(jìn)行測(cè)量，閉眼單腳站立時(shí)間通過(guò)導(dǎo)通傳感器進(jìn)行測(cè)量。
本發(fā)明的關(guān)鍵點(diǎn)是體質(zhì)體能智能測(cè)試裝置由于選用了合適的傳感器、并研制了可靠、快捷、準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、能夠同時(shí)進(jìn)行多個(gè)單片機(jī)與一臺(tái)計(jì)算機(jī)之間的數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)和功能強(qiáng)大、使用方便、性能可靠的測(cè)評(píng)軟件系統(tǒng)以及12臺(tái)能夠與計(jì)算機(jī)之間進(jìn)行通訊的單機(jī)測(cè)試儀，從而組成了一個(gè)全新的包含軟件和測(cè)試硬件的大型的智能化的測(cè)試裝置。解決了目前全民體質(zhì)普查中測(cè)試儀器落后的局面。
權(quán)利要求
1.一種體質(zhì)體能自動(dòng)測(cè)試裝置，該裝置包括傳感器、信號(hào)處理器、單片機(jī)、單片機(jī)程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、命令鍵盤及計(jì)算機(jī)；被測(cè)者通過(guò)命令鍵盤輸入測(cè)試號(hào)，傳感器接受被測(cè)人體的測(cè)試指標(biāo)信號(hào)，單片機(jī)將該信號(hào)處理成十進(jìn)制表示的數(shù)值，該數(shù)值存儲(chǔ)在單片機(jī)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器內(nèi)，計(jì)算機(jī)通過(guò)通訊方式發(fā)出對(duì)應(yīng)于該單片機(jī)的信號(hào)，并選通單片機(jī)串口與計(jì)算機(jī)串口通信，相應(yīng)的測(cè)試指標(biāo)的數(shù)值就讀入到計(jì)算機(jī)內(nèi)，完成相應(yīng)的測(cè)量及數(shù)據(jù)自動(dòng)傳遞；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(kāi)槽的圓盤，所述的發(fā)光二級(jí)管和光電接受器用支架固定在光電碼盤開(kāi)槽的兩側(cè)，光電接受器與光電隔離器相接。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種體質(zhì)體能自動(dòng)測(cè)試裝置，被測(cè)者通過(guò)命令鍵盤輸入測(cè)試號(hào)，傳感器接受被測(cè)人體的測(cè)試指標(biāo)信號(hào)，單片機(jī)將該信號(hào)處理成十進(jìn)制表示的數(shù)值，該數(shù)值存儲(chǔ)在單片機(jī)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器內(nèi)，計(jì)算機(jī)通過(guò)通訊方式發(fā)出對(duì)應(yīng)于該單片機(jī)的信號(hào)，并選通單片機(jī)串口與計(jì)算機(jī)串口通信，相應(yīng)的測(cè)試指標(biāo)的數(shù)值就讀入到計(jì)算機(jī)內(nèi)，完成相應(yīng)的測(cè)量及數(shù)據(jù)自動(dòng)傳遞。其中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(kāi)槽的圓盤，所述的發(fā)光二級(jí)管和光電接受器用支架固定在光電碼盤開(kāi)槽的兩側(cè)，光電接受器與光電隔離器相接。本發(fā)明的裝置工作可靠、性能穩(wěn)定、操作簡(jiǎn)便，適合面廣。
文檔編號(hào)A61B5/00GK1589731SQ03123069
公開(kāi)日2005年3月9日 申請(qǐng)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, 張秀梅, 李睿, 陳乃鋼 申請(qǐng)人:清華大學(xué)