运动员(听觉)神经-运动反应时的测量系统
小成正比的模拟输出电压,其相位则取决于加速度的方向,无需外加任何有源器件即可接到ADC的输入端。既可以用来测量静态加速度(如重力加速度或倾角等),又可用来测量动态加速度(如振动等)。
由于ADXL105可直接输出模拟信号,因此只需要通过比较器将ADXL105的输出电压与阈值电压相比较,当加速度大于某一阈值时输出高电平。其原理电路如图3所示。LM339的OUT3脚输出运动检测信号,接单片机的P1.4口;OUT4脚输出运动自检信号,接单片机的P1.5口。
图3 运动检测模块电路原理图
无线数传模块
本系统中采用基于RF芯片nRF401的无线数传PTR2000模块。nRF401是NORDIC公司最新推出的单片无线收发一体的芯片,包括高频发射、高频接收、PLL合成、FSK调制、FSK解调及多频道切换等部件,是目前集成度最高的一种无线数传芯片。PTR2000既可与80C51、89C2051、68HC08、PIC等各种单片机的串口或I/O口直接连接,也可通过电平转换芯片MAX232与PC机进行串口通信。
系统软件设计
根据本系统的设计要求,将系统软件划分为发射端软件和接收端软件两部分分别进行设计。
发射端软件
单片机部分的软件主要可以分为以下几个模块:自检模块、发射模块和计时模块。单片机主程序流程图如图4所示。
图4 单片机端主程序流程图
接收端软件
在本系统中接收端为PC机,采用VB语言进行编程。在标准RS-232串口通信方面,VB提供了具有强大功能的通信控件Mscomm。该控件可设置串行通信的数据发送和接收,对串口状态及串口通信的信息格式和协议进行设置。这是一个标准的10位串口通信,包括8位数据、1位起始位和1位停止位。在发送或接收数据过程中触发OnComm事件,通过编程访问CommEvent的属性了解通信事件的类型,进行各自的处理。每个通信控件对应一个串口,可以设计多个通信控件来访问多个通信口。控件提供了功能完善的串口数据的发送和接收功能,Mscomm控件具有两种处理方式:事件驱动方式,由Mscomm控件的OnComm事件捕获并处理通信错误及事件;查询方式,通过检查CommEvent属性的值来判断事件和错误。在本系统中采用的是事件驱动方式。
通过VB编程工具强大的图形编程方法,可以实现运动员反应曲线图的绘制。并可对图形进行放大、缩小以及移动,方便地显示出运动员反应时的变化趋势。基于以上各个程序模块的设计,本软件实现了对数据的实时采集与发射/接收以及稳定显示,使得整个系统具有很高的实用价值。
结语
本测量系统采用的方法在国内处于领先水平,与之前的起跑反应时模拟测定仪相比,不但可以在运动场上直接、精确地测定运动员的起跑反应时,而且可以对反应时进行分析和综合,促进对运动员反应时的研究以及提高运动员的训练水平,为运动员的选材和训练提供科学的参考依据。
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