一种学校用智能体测仪[实用新型专利]

(12)实用新型专利

(10)授权公告号 CN 206366130 U(45)授权公告日 2017.08.01

(21)申请号 201621437315.3(22)申请日 2016.12.26

(73)专利权人 湖南广播电视大学

地址 410007 湖南沙市天心区新开铺

青园路168号(72)发明人 罗桂琼　

(74)专利代理机构 北京君恒知识产权代理事务

所(普通合伙) 11466

代理人 张璐　林潮(51)Int.Cl.

A63B 24/00(2006.01)A63B 23/02(2006.01)G05B 19/042(2006.01)

权利要求书1页 说明书5页 附图6页

()实用新型名称

一种学校用智能体测仪

(57)摘要

本实用新型主要涉及一种体育测量仪器领域，更具体地，涉及一种学校用智能体测仪。学校用智能体测仪的单片机的输出端连接着红外发射管的输入端；光电传感器、压力传感器、电源模块、按键模块、时钟模块的输出端连接着单片机的输入端；单片机的输出端连接着显示模块、语音模块的输入端；计数器的输出端连接着单片机的输入端；单片机连接着接口模块。本实用新型一种学校用智能体测仪，其结构简单，通过遮挡红外光线的次数统计测试者仰卧起坐，压力传感器检测测试者是否犯规，检测的数据在显示模块上显示出来。CN 206366130 UCN 206366130 U

权　利　要　求　书

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1.一种学校用智能体测仪，其特征在于，所述学校用智能体测仪包括红外发射管、光电传感器、压力传感器、时钟模块、电源模块、单片机、按键模块、显示模块、接口模块、语音模块、计数器，所述单片机的输出端连接着红外发射管的输入端；所述光电传感器的输出端连接着单片机的输入端；所述压力传感器的输出端连接着单片机的输入端；所述电源模块的输出端连接着单片机的输入端；所述按键模块的输出端连接着单片机的输入端；所述单片机的输出端连接着显示模块的输入端；所述单片机的输出端连接着语音模块的输入端；所述计数器的输出端连接着单片机的输入端；所述时钟模块的输出端连接着单片机的输入端；所述单片机连接着接口模块。

2.根据权利要求1所述的一种学校用智能体测仪，其特征在于：所述单片机采用ATC51单片机。

3.根据权利要求1所述的一种学校用智能体测仪，其特征在于：所述光电传感器采用2CU型光电二极管。

4.根据权利要求1所述的一种学校用智能体测仪，其特征在于：所述压力传感器采用MPM830压力传感器芯片。

5.根据权利要求1所述的一种学校用智能体测仪，其特征在于：所述时钟模块采用DS1302芯片。

6.根据权利要求1所述的一种学校用智能体测仪，其特征在于：所述显示模块采用LCD1602。

7.根据权利要求1所述的一种学校用智能体测仪，其特征在于：所述语音模块采用AP21A语音芯片。

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技术领域[0001]本实用新型主要涉及一种体育测量仪器领域，更具体地说，涉及一种学校用智能体测仪。

背景技术[0002]健康是人类社会生存发展的一个基本要素，没有健康就一事无成。人们对健康的认识，是随社会经济和科学技术的发展而变化的。“亚健康”作为一个新的医学概念，是在20世纪90年代才被纳入科学视野，从千百年来固有的健康、疾病概念中剥离出来，而引起世界的关注和瞩目的。大学生作为祖国下一代的人，大学生的身体健康更值得关注，大部分高校在每学期末都会通过体测得方式检验大学生的身体素质，但是大学生人数较多，测量起来不方便，设计一款智能体测仪检测仰卧起坐，可以减少时间和人力。实用新型内容[0003]本实用新型主要解决的技术问题是提供一种学校用智能体测仪，其结构简单，通过遮挡红外光线的次数统计测试者仰卧起坐，压力传感器检测测试者是否犯规，检测的数据在显示模块上显示出来。[0004]为解决上述技术问题，本实用新型一种学校用智能体测仪包括红外发射管、光电传感器、压力传感器、时钟模块、电源模块、单片机、按键模块、显示模块、接口模块、语音模块、计数器，其结构简单，通过遮挡红外光线的次数统计测试者仰卧起坐，压力传感器检测测试者是否犯规，检测的数据在显示模块上显示出来。[0005]其中，所述单片机的输出端连接着红外发射管的输入端；所述光电传感器的输出端连接着单片机的输入端；所述压力传感器的输出端连接着单片机的输入端；所述电源模块的输出端连接着单片机的输入端；所述按键模块的输出端连接着单片机的输入端；所述单片机的输出端连接着显示模块的输入端；所述单片机的输出端连接着语音模块的输入端；所述计数器的输出端连接着单片机的输入端；所述时钟模块的输出端连接着单片机的输入端；所述单片机连接着接口模块。[0006]作为本实用新型的进一步优化，本实用新型一种学校用智能体测仪所述单片机采用ATC51单片机。[0007]作为本实用新型的进一步优化，本实用新型一种学校用智能体测仪所述光电传感器采用2CU型光电二极管。[0008]作为本实用新型的进一步优化，本实用新型一种学校用智能体测仪所述压力传感器采用MPM830压力传感器芯片。[0009]作为本实用新型的进一步优化，本实用新型一种学校用智能体测仪所述时钟模块采用DS1302芯片。[0010]作为本实用新型的进一步优化，本实用新型一种学校用智能体测仪所述显示模块采用LCD1602。

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作为本实用新型的进一步优化，本实用新型一种学校用智能体测仪所述语音模块

采用AP21A语音芯片。[0012]控制效果：本实用新型一种学校用智能体测仪，其结构简单，通过遮挡红外光线的次数统计测试者仰卧起坐，压力传感器检测测试者是否犯规，检测的数据在显示模块上显示出来。

附图说明[0013]下面结合附图和具体实施方法对本实用新型做进一步详细的说明。[0014]图1为本实用新型一种学校用智能体测仪的硬件结构图。[0015]图2为本实用新型一种学校用智能体测仪的单片机的电路图。[0016]图3为本实用新型一种学校用智能体测仪的光电传感器的电路图。[0017]图4为本实用新型一种学校用智能体测仪的压力传感器的电路图。[0018]图5为本实用新型一种学校用智能体测仪的时钟模块的电路图。[0019]图6为本实用新型一种学校用智能体测仪的电源模块的电路图。[0020]图7为本实用新型一种学校用智能体测仪的显示模块的电路图。[0021]图8为本实用新型一种学校用智能体测仪的语音模块的电路图。[0022]图9为本实用新型一种学校用智能体测仪的接口模块的电路图。[0023]图10为本实用新型一种学校用智能体测仪的计数器的电路图。

具体实施方式[0024]具体实施方式一：[0025]结合图1、2、3、4、5、6、7、8、9、10说明本实施方式，本实施方式所述一种学校用智能体测仪包括红外发射管、光电传感器、压力传感器、时钟模块、电源模块、单片机、按键模块、显示模块、接口模块、语音模块、计数器，其结构简单，通过遮挡红外光线的次数统计测试者仰卧起坐，压力传感器检测测试者是否犯规，检测的数据在显示模块上显示出来。[0026]其中，所述单片机的输出端连接着红外发射管的输入端，红外发射管采用红外发光二极管，学校用智能体测仪为一个测试毯，在测试毯的一侧安装红外发光二极管，在测试毯另一侧的对称位置安装光电传感器，当测试者躺在测试毯上，红外光线被遮挡，当测试者起来时，光电传感器接收到红外光线，在测试者仰卧的过程中根据检测到的红外信号次数进行计数，单片机的P0.0、P0.1引脚与红外发射管相连接。[0027]所述光电传感器的输出端连接着单片机的输入端，光电传感器采用2CU型光电二极管，光电传感器安装在测试毯与红外发射管对应的位置，根据测试者在仰卧起坐的过程中，光电传感器间断的接收红外信号，将红外信号转换成电信号，光电传感器的RA0端与单片机的P0.3引脚相连接。[0028]所述压力传感器的输出端连接着单片机的输入端，压力传感器采用MPM830压力传感器芯片，压力传感器设置在测试者脚踏的位置，当测试者在测量仰卧起坐的过程中压力传感器检测不到压力信号，判定测试者犯规，压力传感器的OUT端与P3.3引脚相连接。[0029]所述电源模块的输出端连接着单片机的输入端，电源模块用于为智能体测仪进行供电，通过电源模块将标准220V电源进行降压、滤波、稳压等处理，从VCC口输出5V电源为单

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片机进行供电。[0030]所述按键模块的输出端连接着单片机的输入端，按键模块采用单一按键，按键模块采用一个S2按键对电源进行控制，按键S2一端与单片机的P1.7引脚相连接，一端通过电阻接地。[0031]所述单片机的输出端连接着显示模块的输入端，显示模块采用LCD1602液晶显示屏，显示模块用于显示时间、计数器统计的个数，显示模块的D0、D1、D2、D、D4、D5、D6、D7端与单片机的P2.0、P2.1、P2.2、P2.3、P2.4、P2.5、P2.6、P2.7引脚相连接，用来显示数据；显示模块的RS端与单片机的P3.0引脚相连接，用来控制数据命令；显示模块的R/W端与单片机的P3.1引脚相连接，用来控制读写操作；显示模块的使能端E与单片机的P3.2引脚相连接；单片机的P3.0、P3.1、P3.2引脚用于控制显示模块中的数码管的选通状态。[0032]所述单片机的输出端连接着语音模块的输入端，语音模块采用AP21A语音芯片，语音模块用于当测试者开始测试、犯规、结束测试时进行语音提醒，语音模块的VOUT1、VOUT2端与单片机的P1.4、P1.5引脚相连接。[0033]所述计数器的输出端连接着单片机的输入端，计数器采用74160，计数器统计光电传感器接收到的红外信号的个数，即为测试者仰卧起坐的个数，74160统计的个数通过QA、QB、QC、QD口输出到单片机的P0.4、P0.5、P0.6、P0.7引脚，H1接收单片机P1.2引脚输出的高电平计数器才能进行工作。[0034]所述单片机连接着接口模块，接口模块采用RS232接口，RS232接口电路采用MAX232电平转换芯片，MAX232芯片一般外接4个电容，C+对地之间，C-对地之间的电容用于稳定电荷泵输出的电压，由于C1+和C1-之间的电容加上C2+和C2-之间的电容，且都是由VCC对它们进行循环充电，产生的V+<＝2VCC，V->＝-2VCC，MAX232芯片的DATA OUT口与单片机的P1.0引脚相连接，MAX232芯片的DATA IN口与单片机的P1.1引脚相连接。[0035]所述时钟模块的输出端连接着单片机的输入端，时钟模块采用DS1302时钟芯片，用于为系统提供标准的时间信号，VCC1为后备电源、VCC2为主电源，DS1302芯片由VCC1或VCC2两者中的较大者供电。X1、X2是振荡源，外接32.768kHz晶振。RST是复位/片选线，通过RST输入驱动置高电平来启动所有的数据传送。SCK为时钟输入端，I/O为串行数据输入输出端(双向)。时钟模块的SCLK端与单片机的P3.5引脚相连接，时钟模块的I/O端与单片机的P3.6引脚相连接，时钟模块的RST端与单片机的P3.7引脚相连接。[0036]具体实施方式二：[0037]结合图1、2、3、4、5、6、7、8、9、10说明本实施方式，所述单片机采用ATC51单片机。所述ATC51单片机从它内部的硬件到软件都有一套完整的按位操作系统，片内RAM区间还特别开辟了一个双重功能的地址区间，十六个字节，单元地址20H～2FH，它既可作字节处理，也可作位处理。51单片机的I/O脚的设置和使用非常简单，当该脚作输入脚使用时，只须将该脚设置为高电平(复位时，各I/O口均置高电)。当该脚作输出脚使用时，则为高电平或低电平均可。[0038]具体实施方式三：[0039]结合图1、2、3、4、5、6、7、8、9、10说明本实施方式，所述光电传感器采用2CU型光电二极管。光电二极管是由一个PN结组成的半导体器件，也具有单方向导电特性。但在电路中它不是作整流元件，而是把光信号转换成电信号的光电传感器件。普通二极管在反向电压

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作用时处于截止状态，只能流过微弱的反向电流，光电二极管在设计和制作时尽量使PN结的面积相对较大，以便接收入射光。光电二极管是在反向电压作用下工作的，没有光照时，反向电流极其微弱，叫暗电流；有光照时，反向电流迅速增大到几十微安，称为光电流。光的强度越大，反向电流也越大。光的变化引起光电二极管电流变化，这就可以把光信号转换成电信号，成为光电传感器件。[0040]具体实施方式四：[0041]结合图1、2、3、4、5、6、7、8、9、10说明本实施方式，所述压力传感器采用MPM830压力传感器芯片。所述MPM830压力传感器是压阻式传感器，利用单晶硅材料的压阻效应和集成电路技术制成的传感器。单晶硅材料在受到力的作用后，电阻率发生变化，通过测量电路就可得到正比于力变化的电信号输出。压阻式传感器用于压力、拉力、压力差和可以转变为力的变化的其他物理量(如液位、加速度、重量、应变、流量、真空度)的测量和控制(见加速度计)。压阻式传感器是根据半导体材料的压阻效应在半导体材料的基片上经扩散电阻而制成的器件。其基片可直接作为测量传感元件，扩散电阻在基片内接成电桥形式。当基片受到外力作用而产生形变时，各电阻值将发生变化，电桥就会产生相应的不平衡输出。用作压阻式传感器的基片(或称膜片)材料主要为硅片和锗片，硅片为敏感材料而制成的硅压阻传感器越来越受到人们的重视，尤其是以测量压力和速度的固态压阻式传感器应用最为普遍。[0042]具体实施方式五：[0043]结合图1、2、3、4、5、6、7、8、9、10说明本实施方式，所述时钟模块采用DS1302芯片。DS1302是美国DALLAS公司推出的一种高性能、低功耗、带RAM的实时时钟电路，它可以对年、月、日、周、时、分、秒进行计时，具有闰年补偿功能，工作电压为2.5V～5.5V。采用三线接口与CPU进行同步通信，并可采用突发方式一次传送多个字节的时钟信号或RAM数据。DS1302内部有一个31×8的用于临时性存放数据的RAM寄存器。[0044]具体实施方式六：[0045]结合图1、2、3、4、5、6、7、8、9、10说明本实施方式，所述显示模块采用LCD1602。LCD1602也叫1602字符型液晶，它是一种专门用来显示字母、数字、符号等的点阵型液晶模块。它由若干个5×7或者5×11等点阵字符位组成，每个点阵字符位都可以显示一个字符，每位之间有一个点距的间隔，每行之间也有间隔，起到了字符间距和行间距的作用，正因为如此所以它不能很好地显示图形。LCD1602显示屏是指显示的内容为16×2，即可以显示两行，每行16个字符液晶模块。[0046]具体实施方式七：[0047]结合图1、2、3、4、5、6、7、8、9、10说明本实施方式，所述语音模块采用AP21A语音芯片。AP21A一次性编程(OTP)语音芯片是采用4-bit ADPCM或8-bit PCM压缩方式。在6K采样率下时间长度可达到21秒；可用按键或CPU方式触发，最大可以触发12段；2个输出端可以选择LED、STOP、BUSY不同组合；声音输出可外接三极管放大输出(COUT)或直接推喇叭(VOUT)方式。[0048]本实用新型一种学校用智能体测仪的工作原理为：由于大学生的身体素质在不断下降，全国各高校每年都会进行体测检测学生的身体状况，从而督促学生进行体育锻炼。体育测试中仰卧起坐是女生必测项目，测量一分钟内可以做多少个仰卧起坐，通过安装在测试毯两侧的红外发射管和光电传感器，当测试者在仰卧起坐的过程中，一起一作的过程中，

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光电传感器间断的接收到红外信号，检测光电传感器在一分钟之内接收到红外信号的个数从而确定测试者仰卧起坐的个数，时间信号由时钟模块进行提供，个数通过计数器进行统计，在测试者在进行仰卧起坐的过程中，需要屈膝抱头，在脚踏测量毯的位置安装压力传感器，当测试者按标准姿势进行仰卧起坐时，压力传感器能够检测到压力信号，当检测者不按标准姿势进行仰卧起坐时，压力传感器检测不到压力信号，单片机控制语音模块进行声音提醒，显示模块显示计数器统计的个数以及时间，单片机控制语音模块进行测试提醒，在开始、结束时进行提醒，接口模块将测试者成绩通过接口模块传送到上位机，按键模块作为体检仪的开关控制。[0049]虽然本实用新型已以较佳的实施例公开如上，但其并非用以限定本实用新型，任何熟悉此技术的人，在不脱离本实用新型的精神和范围内，都可以做各种改动和修饰，因此本实用新型的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。

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