基于PTR2000的运动反应测量系统设计

作者：时间：2012-01-23 来源：网络收藏

运动检测模块

本文引用地址： //m.amcfsurvey.com/article/194505.htm

　　运动检测模块选用了美国ADI公司生产的单片加速度传感器ADXL105作为运动检测传感器，内含加速度传感器和信号调理器。这是一种差容式力平衡加速度传感器，利用变间隙的方法，把被测的加速度转换为电容器的电容量变化。内部的电容分压电路，提供与加速度大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。