專利名稱：健身器械虛擬實(shí)景控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種虛擬健身控制方法，尤其涉及一種健身器械虛擬實(shí)景控制方法。
背景技術(shù)：
目前國內(nèi)健身行業(yè)和消費(fèi)市場發(fā)展得較快，借助于現(xiàn)有互聯(lián)網(wǎng)和通訊技術(shù)的 發(fā)展，現(xiàn)有的健身場所也相應(yīng)地建立起內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，鍛煉者可以在某一會員制 公司旗下的任一場館進(jìn)行訓(xùn)練，同時還可進(jìn)行上網(wǎng)瀏覽、辦理各種手續(xù)和累計積 分等操作，從而在身體訓(xùn)練的同時享受網(wǎng)絡(luò)帶來的便利和快捷。傳統(tǒng)的互動娛樂輸入裝置使用時僅限于手指、手腕活動，身體相對靜止，不 但缺乏真實(shí)感，而且使用者或操控者的頸椎、腰部、手腕等部位長時間的僵持， 對健康也較為不利。而且對于特殊的互動娛樂比如模擬擊劍、拳擊以及模擬釣魚 等計算機(jī)程序，現(xiàn)有產(chǎn)品輸入方式，難于感受互動娛樂想要表達(dá)的虛擬現(xiàn)實(shí)的境 界。雖然現(xiàn)有的健身場所建立起內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，但大多是提供終端界面、或是通 過第三方伺服器與上位機(jī)串聯(lián)形成網(wǎng)絡(luò)連接，多臺健身器械相互間、或是健身器 械與管理工具之間的直接連接還是空白。因此，使用現(xiàn)有的健身器材并不能根據(jù) 健身者的實(shí)際情況、或是訓(xùn)練程序內(nèi)容的更新變化進(jìn)行自動調(diào)整和改變。健身者 的身體狀況會隨著周期性和連續(xù)性的鍛練而變化。對于現(xiàn)有健身器材來說，其所 存儲的訓(xùn)練程序是傳統(tǒng)的固化程序，這種固有程序的反復(fù)使用難以適應(yīng)身體狀況 的變化，訓(xùn)練效率大大折扣。當(dāng)需要改變訓(xùn)練程序、或是進(jìn)行程序升級時，對于 現(xiàn)有傳統(tǒng)健身器材來說是相當(dāng)困難的。以心率功能為例，鍛練時健身者的心率變 化是一個變量，對鍛練強(qiáng)度、鍛練時間、鍛練條件等的確定具有直接影響。而且 通過測量正在使用健身器械鍛練的心率來調(diào)節(jié)，必須由專業(yè)教練給出方案并隨機(jī) 指導(dǎo)。而現(xiàn)有的健身器械相互間、或是健身器械與管理工具大多不具有直接連接， 因而這種在線指導(dǎo)就難以實(shí)現(xiàn)。另外，現(xiàn)有的健身器械也有通過IC卡等作載體與終端機(jī)連接進(jìn)行使用的，但 是Ic卡使用時必須配置讀卡器等硬件，其通用性較差而對健身者具有諸多限制， 生產(chǎn)健身器械的成本也較高。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有虛擬健身器械存在的上述問題，提供一種健身器 械虛擬實(shí)景控制方法。本發(fā)明能使人在虛擬環(huán)境中運(yùn)動，使人在虛擬場景中獲得 如同在真實(shí)環(huán)境中健身的體驗(yàn)，能將原有健身器材僅能將各種參數(shù)顯示在健身器 上的方式改變?yōu)橹苯语@示到電腦上，并通過網(wǎng)絡(luò)的連接與其他使用者共同分享運(yùn) 動健身的樂趣。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下一種健身器械虛擬實(shí)景控制方法，其特征在于包括如下步驟a、健身者在 健身器械上運(yùn)動時，健身器械上設(shè)置的傳感器產(chǎn)生開關(guān)量和脈沖信號；b、信號調(diào) 理，將輸入的開關(guān)量和脈沖信號進(jìn)行幅度限制和濾波處理，將輸入信號限制在控 制器接受的幅度范圍內(nèi)；C、信號采樣，對輸入信號進(jìn)行實(shí)時采樣，將采樣的開關(guān) 量信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號后傳送給上位機(jī)，完成信號采樣；d、脈沖計數(shù)，對脈沖信 號進(jìn)行高頻采樣，并將采樣的脈沖個數(shù)發(fā)送給上位機(jī)，上位機(jī)將控制器連續(xù)發(fā)送 的脈沖數(shù)相加得到段時間內(nèi)的總脈沖數(shù)；e、地址編碼，對每個健身設(shè)備加上不同 的地址編碼；f、將處理封裝后的數(shù)據(jù)發(fā)送給上位機(jī)，上位機(jī)顯示出健身者在健身 器械上的運(yùn)動狀態(tài)信息。所述信號調(diào)理中，開關(guān)量輸入匹配電路濾除易使控制器誤采樣的高頻脈沖信號。所述信號采樣中，在上位機(jī)向健身設(shè)備發(fā)出傳輸數(shù)據(jù)命令時，將控制器所采 樣的開關(guān)量信號電平的高低轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號后，傳送到上位機(jī)。所述脈沖計數(shù)中，控制器對脈沖信號進(jìn)行高頻采樣，對其上升沿的個數(shù)進(jìn)行 計數(shù)，將計數(shù)的值緩存在控制器內(nèi)，在收到上位機(jī)發(fā)出的數(shù)據(jù)傳輸命令后，將脈 沖個數(shù)的數(shù)據(jù)發(fā)送給上位機(jī)，同時清O緩存的數(shù)據(jù)，開始下一次采樣，上位機(jī)通 過連續(xù)不斷的取數(shù)據(jù)命令，將每次脈沖數(shù)相加，得到段時間內(nèi)的總脈沖數(shù)。所述地址編碼中，控制器的兩位地址編碼輸入位表示不同類型的設(shè)備，上位 機(jī)通過不同的地址，識別是哪個控制設(shè)備發(fā)出的數(shù)據(jù)，將地址信息加載在控制器 向上位機(jī)傳送的每個數(shù)據(jù)包中。所述處理封裝后的數(shù)據(jù)通過Usb接口芯片發(fā)送到上位機(jī)。采用本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于一、本發(fā)明將原有健身器材僅能將各種參數(shù)顯示在健身器上的方式改變?yōu)橹?接將這些數(shù)據(jù)顯示到電腦上，并通過網(wǎng)絡(luò)的連接與其他使用者共同分享運(yùn)動健身 的樂趣。二、 將數(shù)字健身的概念運(yùn)用在運(yùn)動健身類產(chǎn)品中，將健身與互聯(lián)網(wǎng)融合到一 起，并結(jié)合數(shù)字處理的優(yōu)越性，增加了運(yùn)動健身器械的功能。三、 本發(fā)明由于結(jié)合網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，使健身者能與其他使用者共同競技娛樂，增 加了健身器械的趣味性。四、 使用方便，對使用環(huán)境要求不高，隨時都能得到健身體驗(yàn)，當(dāng)需要增加 訓(xùn)練項(xiàng)目時，操作簡單方便，易于推廣和普及。五、 使健身者更直觀的了解自己的健身參數(shù)，方便健身者根據(jù)健身參數(shù)來調(diào) 整健身計劃。


圖1為本發(fā)明流程結(jié)構(gòu)示意2為本發(fā)明電路原理結(jié)構(gòu)示意3為本發(fā)明電路結(jié)構(gòu)示意4為本發(fā)明Usb接口芯片工作流程結(jié)構(gòu)示意圖具體實(shí)施方式
一種健身器械虛擬實(shí)景控制方法，包括如下步驟a、健身者在健身器械上運(yùn) 動時，健身器械上設(shè)置的傳感器產(chǎn)生開關(guān)量和脈沖信號；b、信號調(diào)理，將輸入的開關(guān)量和脈沖信號進(jìn)行幅度限制和濾波處理，將輸入信號限制在控制器接受的幅度范圍內(nèi)；C、信號采樣，單片機(jī)對輸入信號進(jìn)行實(shí)時采樣，控制器將采樣的開關(guān) 量信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號后傳送給上位機(jī)，完成信號采樣；d、脈沖計數(shù)，控制器對 脈沖信號進(jìn)行高頻采樣，并將采樣的脈沖個數(shù)發(fā)送給上位機(jī)，上位機(jī)將控制器連 續(xù)發(fā)送的脈沖數(shù)相加得到段時間內(nèi)的總脈沖數(shù)；e、地址編碼，控制器對每個健身 設(shè)備加上不同的地址編碼；f、將處理封裝后的數(shù)據(jù)發(fā)送給上位機(jī)，上位機(jī)顯示出 健身者在健身器械上的運(yùn)動狀態(tài)信息。信號調(diào)理中，開關(guān)量輸入匹配電路濾除易使控制器誤采樣的高頻脈沖信號。 信號采樣中，在上位機(jī)向健身設(shè)備發(fā)出傳輸數(shù)據(jù)命令時，將控制器所釆樣的開關(guān) 量信號電平的高低轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號后，傳送到上位機(jī)。脈沖計數(shù)中，控制器對脈 沖信號進(jìn)行高頻采樣，對其上升沿的個數(shù)進(jìn)行計數(shù)，將計數(shù)的值緩存在控制器內(nèi)， 在收到上位機(jī)發(fā)出的數(shù)據(jù)傳輸命令后，將脈沖個數(shù)的數(shù)據(jù)發(fā)送給上位機(jī)，同時清 0緩存的數(shù)據(jù)，開始下一次采樣，上位機(jī)通過連續(xù)不斷的取數(shù)據(jù)命令，將每次脈 沖數(shù)相加，得到段時間內(nèi)的總脈沖數(shù)。地址編碼中，控制器的兩位地址編碼輸入 位用于表示不同類型的設(shè)備，上位機(jī)通過不同的地址，識別是哪個控制設(shè)備發(fā)出 的數(shù)據(jù)，地址信息加載在控制器向上位機(jī)傳送的每個數(shù)據(jù)包中。單片機(jī)將處理封 裝后的數(shù)據(jù)通過Usb接口芯片發(fā)送到上位機(jī)，由控制器控制Usb接口芯片向上樣機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)。本發(fā)明將健身設(shè)備與pc機(jī)相連并通過網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)行基于網(wǎng)絡(luò)平臺的健身運(yùn)動。硬件的實(shí)現(xiàn)主要在于能正確的把健身器上各種傳感器數(shù)據(jù)如自行車運(yùn)動速度、健身者心率、劃船器速度等，通過usb接口芯片傳到pc機(jī)。本發(fā)明應(yīng)用在健身自行車中時，通過4路開關(guān)量及一路脈沖量進(jìn)行健身自行 車運(yùn)動速度的采樣，由于自行車轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動快慢的不同，使4路開關(guān)量產(chǎn)生的高電 平次數(shù)也有快與慢的不同，通過對這種高低電平的0/l轉(zhuǎn)換后，如果轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速快 則使0/1轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)值比轉(zhuǎn)速慢的數(shù)據(jù)值大，從而形成了采集的運(yùn)動速度大小 的不同，再加上脈沖量的檢測就能模擬出相對運(yùn)動速度。速度數(shù)據(jù)采集完成后， 通過單片機(jī)將速度數(shù)據(jù)進(jìn)行協(xié)議格式的封裝，通過8位數(shù)據(jù)總線傳入usb接口芯 片。Usb接口芯片將接收到的上位機(jī)傳出的健身自行車運(yùn)動速度數(shù)據(jù)通過通用usb 接口傳入上位機(jī)，如pc機(jī)。數(shù)據(jù)傳到pc機(jī)之后，通過設(shè)備的專用usb驅(qū)動將傳感器的數(shù)據(jù)如運(yùn)動速度等 提供給網(wǎng)絡(luò)虛擬健身平臺，此平臺直接使用傳感器的數(shù)據(jù)模擬出相應(yīng)的運(yùn)動狀態(tài)， 并實(shí)現(xiàn)無地域限制的共同運(yùn)動場景。在實(shí)現(xiàn)各種設(shè)備連接pc機(jī)時，使用兩個地址區(qū)分接口分別代表不同的設(shè)備。 不同的設(shè)備運(yùn)行時接不同的區(qū)分接口，設(shè)備區(qū)分接口產(chǎn)生相應(yīng)單片機(jī)接口的高電 平信號，在單片機(jī)傳輸數(shù)據(jù)時，根據(jù)這個信號在數(shù)據(jù)封裝時產(chǎn)生不同的設(shè)備地址。 在上位機(jī)接收到封裝的數(shù)據(jù)時，將數(shù)據(jù)解包后，通過地址的區(qū)分就可以區(qū)別不同 的設(shè)備。本發(fā)明中設(shè)置Usb接口板用于采集4路開關(guān)量，l路脈沖信號，并通過USB 接口傳送給上位機(jī)。USB接口板內(nèi)置地址設(shè)置，可將同一條USB線上掛不同地 址的健身器械，實(shí)現(xiàn)了多一個USB 口多個外設(shè)。USB接口板采用了USB接口芯 片PDIUSB12，控制器采用STC12C5410AD。本發(fā)明的工作原理如下健身者在劃船器、跑步機(jī)、健身自行車等健身器械 上運(yùn)動時，使傳感器產(chǎn)生開關(guān)量和脈沖信號，經(jīng)過信號調(diào)理得到較好的采樣信號， 由單片機(jī)進(jìn)行信號采樣，并將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成上位機(jī)需要的數(shù)據(jù)格式，再由單片機(jī)程 序加入設(shè)備的地址編碼，單片機(jī)再將處理封裝好的數(shù)據(jù)通過Usb接口芯片發(fā)至上 位機(jī)。由上位機(jī)顯示出使用者的運(yùn)動速度，狀態(tài)等信息。
權(quán)利要求
1、一種健身器械虛擬實(shí)景控制方法，其特征在于包括如下步驟a、健身者在健身器械上運(yùn)動時，健身器械上設(shè)置的傳感器產(chǎn)生開關(guān)量和脈沖信號；b、信號調(diào)理，將輸入的開關(guān)量和脈沖信號進(jìn)行幅度限制和濾波處理，將輸入信號限制在控制器接受的幅度范圍內(nèi)；c、信號采樣，對輸入信號進(jìn)行實(shí)時采樣，將采樣的開關(guān)量信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號后傳送給上位機(jī)，完成信號采樣；d、脈沖計數(shù)，對脈沖信號進(jìn)行高頻采樣，并將采樣的脈沖個數(shù)發(fā)送給上位機(jī)，上位機(jī)將控制器連續(xù)發(fā)送的脈沖數(shù)相加得到段時間內(nèi)的總脈沖數(shù)；e、地址編碼，對每個健身設(shè)備加上不同的地址編碼；f、將處理封裝后的數(shù)據(jù)發(fā)送給上位機(jī)，上位機(jī)顯示出健身者在健身器械上的運(yùn)動狀態(tài)信息。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的健身器械虛擬實(shí)景控制方法，其特征在于所述信 號調(diào)理中，開關(guān)量輸入匹配電路濾除易使控制器誤采樣的高頻脈沖信號。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的健身器械虛擬實(shí)景控制方法，其特征在于所述信 號采樣中，在上位機(jī)向健身設(shè)備發(fā)出傳輸數(shù)據(jù)命令時，將控制器所采樣的開關(guān)量 信號電平的高低轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號后，傳送到上位機(jī)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的健身器械虛擬實(shí)景控制方法，其特征在于所述脈 沖計數(shù)中，控制器對脈沖信號進(jìn)行高頻采樣，對其上升沿的個數(shù)進(jìn)行計數(shù)，將計 數(shù)的值緩存在控制器內(nèi)，在收到上位機(jī)發(fā)出的數(shù)據(jù)傳輸命令后，將脈沖個數(shù)的數(shù) 據(jù)發(fā)送給上位機(jī)，同時清0緩存的數(shù)據(jù)，開始下一次采樣，上位機(jī)通過連續(xù)不斷 的取數(shù)據(jù)命令，將每次脈沖數(shù)相加，得到段時間內(nèi)的總脈沖數(shù)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的健身器械虛擬實(shí)景控制方法，其特征在于所述地 址編碼中，控制器的兩位地址編碼輸入位表示不同類型的設(shè)備，上位機(jī)通過不同 的地址，識別是哪個控制設(shè)備發(fā)出的數(shù)據(jù)，將地址信息加載在控制器向上位機(jī)傳 送的每個數(shù)據(jù)包中。
6、 根據(jù)權(quán)利要求l、 2、 3、 4或5所述的健身器械虛擬實(shí)景控制方法，其特征在于所述處理封裝后的數(shù)據(jù)通過Usb接口芯片發(fā)送到上位機(jī)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種健身器械虛擬實(shí)景控制方法，包括a.健身器械上設(shè)置的傳感器產(chǎn)生開關(guān)量和脈沖信號；b.將輸入的開關(guān)量信號進(jìn)行幅度限制和濾波處理，將輸入信號限制在控制器接受的幅度范圍內(nèi)；c.對輸入信號進(jìn)行實(shí)時采樣，將采樣的開關(guān)量信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號后傳送給上位機(jī)，完成信號采樣；d.對脈沖信號進(jìn)行高頻采樣，并將采樣的脈沖個數(shù)發(fā)送給上位機(jī)，上位機(jī)將控制器連續(xù)發(fā)送的脈沖數(shù)相加得到段時間內(nèi)的總脈沖數(shù)；e.對每個健身設(shè)備加上不同的地址編碼；f.將處理封裝后的數(shù)據(jù)發(fā)送給上位機(jī)，上位機(jī)顯示出健身者在健身器械上的運(yùn)動狀態(tài)信息。本發(fā)明將各種健身參數(shù)直接顯示到電腦上，并通過網(wǎng)絡(luò)的連接與其他使用者共同分享運(yùn)動健身的樂趣。
文檔編號A63B24/00GK101269265SQ20081004486
公開日2008年9月24日 申請日期2008年2月29日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月29日
發(fā)明者順 顏 申請人:四川省樂樂健體育用品有限公司