智能哑铃的设计
引言
本文引用地址://m.amcfsurvey.com/article/86482.htm随着生活水平和认识水平的提高,人们开始更多地关注自身健康。健身已经不仅是维持健康的手段,同时也成为了一种时尚。然而,由于居住空间和其他一些现实因素的影响,并不是所有人都会选择大型的健身器材。占用空间小、使用方便的哑铃也不失为一种很好的选择。本设计的智能哑铃更是如同私人教练一样,可以对个人的锻炼加以指导。
智能哑铃主要由三个模块组成:人机接口模块、MC9S08QG8CPBE模块和三轴小量程加速传感器MMA7260QT模块。其中,三轴小量程加速传感器MMA7260QT模块用于检测锻炼者举起哑铃的高度,以及举起这段高度的加速度。MC9S08QG8CPBE模块中的A/D转换器用于读取输出信号,并且显示锻炼的效果。
MC9S08QG8CPBE介绍
MC9S08QG8CPBE是飞思卡尔8位微控制器系列中具有很高集成度的器件。MC9S08QG MCU集成了那些通常只有较大、较昂贵的元器件才具有的性能,包括背景调试系统以及可进行实时总线捕捉的内置在线仿真(ICE)功能,具有单线的调试及仿真接口。该产品的特色还包括一个可编程的16位定时器/脉冲宽度调制(PWM)模块(TPM)。结构紧凑、集成度高的MC9S08QG8CPBE实现了飞思卡尔丰富的外设与HCS08内核卓越性能的结合,包括更长的电池寿命(即使工作电压低至1.8V,也能发挥最大效能)、业界领先的FLASH技术以及创新的开发支持。对于诸如无线通讯、手持式设备、小家电、基于简化型媒体访问控制器(SMAC)、玩具等对功耗和尺寸要求较高的应用来说,MC9S08QG8CPBE都是出色的解决方案。该产品采用了SST授权使用的SuperFlash技术。
MMA7260QT介绍
MMA7260QT低量程三轴向加速度传感器广泛用于移动硬盘、手机、笔记本电脑和MP3/MP4播放器等各种手持设备的运动识别。它采用了信号调理、单极低通滤波器和温度补偿技术,并提供4个量程,用户可在4个灵敏度中选择。该器件带有低通滤波并已做零g补偿。
三轴小量程加速传感器是检测物件运动和方向的传感器,它根据物件运动和方向改变输出信号的电压值。各轴的信号在不运动或不受重力作用的状态下(0g),其输出为1.65V。如果沿着某一个方向运动,或者受到重力作用,输出电压就会根据其运动方向以及设定的传感器灵敏度而改变。用MC9S08QG8单片机的A/D转换器读取此输出信号,就可以检测其运动和方向。当使用MM-2860及CT-298时,可下载RD3152MMA7260Q.EXE开发软件,通过USB接口进行加速度的数据收集及分析。
系统框图
本设计采用一个MC9S08QG8CPBE微控制器作为"哑铃检测设置系统"的控制核心,采用三轴小量程加速传感器(型号:MM-7260)模块进行加速度检测,如图1所示。系统具有以下优点:
(1)MC9S08QG8CPBE微控制器为各种复杂算法的实现提供了保障;
(2)三轴小量程加速传感器模块的使用,提高了健身强度检测的精度;
(3)优化的软件算法、智能化的分析使得健身强度分析更加合理。
软件流程
在充分比较了汇编语言和C语言之后,决定采用C语言作为编程工具,原因是C语言符合思维习惯,算法应用灵活,计算功能强大,程序的可读性强,方便在不同的处理器间移植,这样就大大简化了该系统涉及的控制算法的编程工作。
在该系统的程序编制工作中,采用结构模块化的编制方法。图2是系统主程序,首先启动A/D转换模块,反复判断转换是否完毕,若转换完毕则由MC9S08QG8CPBE微控制器读取转换结果,然后进行数字滤波,并且用声音和LED同时反映本次锻炼的效果,LED用红、黄、绿三种颜色分别表示优秀、中等、下次努力,并且发出声音。如果锻炼超出了人体的锻炼强度,红灯将一直闪烁发出报警。
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