專利名稱：運動節(jié)奏訓(xùn)練儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及人體體能訓(xùn)練器材和電子科學(xué)技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域，具體涉及利用儀器引導(dǎo)和輔助運動員按特定運動節(jié)奏進行訓(xùn)練的儀器。
背景技術(shù)：
在體育運動中，許多競技項目的成績與運動員在比賽過程中是否合理的運用運動節(jié)奏有關(guān)。例如在田徑運動的中長跑項目，運動員是采用全程勻速節(jié)奏還是根據(jù)運動員的個體體能特點及比賽持續(xù)時間在一定階段采用相應(yīng)的節(jié)奏，這些是需要教練員與體育科研人員以及運動員進行研究、分析、實踐等過程去完成。因為在運動中身體能量代謝過程有其內(nèi)在的特性，通常分為三個供能階段:磷酸原系統(tǒng)、乳酸能系統(tǒng)和有氧氧化系統(tǒng)，這些供能系統(tǒng)或者這三個系統(tǒng)形成的能量連續(xù)統(tǒng)一體，在運動時間軸上可以提供出相應(yīng)的最大運動強度，如果運動中強度不恰當(dāng)，供能系統(tǒng)就不能高效率的發(fā)揮作用，運動節(jié)奏是反映運動強度的一項指標(biāo)。在跑步中步頻是反映運動節(jié)奏的重要因素，對步頻的掌控訓(xùn)練是對運動節(jié)奏訓(xùn)練的一種有效手段。在自行車運動、游泳運動、劃船運動等諸多運動項目中都有類似的情況，可以通過下肢蹬踏頻率、上肢或下肢的擺動頻率、劃槳頻率甚至呼吸頻率等有節(jié)拍周期因素的動作去訓(xùn)練運動節(jié)奏的掌控和身體的供能水平。在運動中通過運用動作節(jié)奏去充分調(diào)動身體能量儲備，使體能做功發(fā)揮最大的效率。訓(xùn)練在有限的競賽時間內(nèi)根據(jù)不同階段安排相應(yīng)的動作節(jié)奏達到合理的分配體能，使體能釋放出最大平均功率。然而穩(wěn)定和準(zhǔn)確的節(jié)奏訓(xùn)練并不容易把握。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于提供這樣一套儀器:教練員手持主機按意愿設(shè)置動作節(jié)奏數(shù)字，主機按照設(shè)定做音頻輸出或射頻輸出節(jié)拍信號，運動員佩戴小巧的副機可以在較遠的距離接收主機發(fā)出的信號并轉(zhuǎn)換為設(shè)定的節(jié)拍聲音，從而達到準(zhǔn)確、方便的引導(dǎo)運動員按設(shè)定的動作節(jié)奏去實時訓(xùn)練，使運動員在長期的儀器配合訓(xùn)練下養(yǎng)成合適的特定節(jié)奏感，使自己的體能發(fā)揮出最佳效率，取得最好成績。為達到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:提供一種運動節(jié)奏訓(xùn)練儀，包括主機和副機，其中:主機包括單片機、運算放大器、液晶顯示模塊、按鍵、射頻信號發(fā)射模塊和音頻頻率輸出接口；副機包括射頻信號接收模塊和耳機接口 ；通過所述單片機對命令和數(shù)據(jù)的運算處理產(chǎn)生特定的音頻信號，所述音頻信號經(jīng)過所述運算放大器前置放大，一路連接至所述音頻頻率輸出接口，用于耳機接收或功率放大音響設(shè)備的線路輸入，另一路連接至所述射頻信號發(fā)射模塊；所述音頻信號經(jīng)過所述射頻信號發(fā)射模塊調(diào)制后由所述射頻信號接收模塊接收并調(diào)制解調(diào)，通過所述 耳機接口發(fā)出設(shè)定的音頻節(jié)拍聲音。
進一步地，所述主機具有用于提示操作和節(jié)奏數(shù)據(jù)的液晶顯示屏。進一步地，所述主機設(shè)置按鍵，用于執(zhí)行設(shè)置功能開啟和關(guān)閉、光標(biāo)移位功能、相對于光標(biāo)位置的數(shù)字變換功能、節(jié)奏音頻開啟和關(guān)閉功能以及發(fā)射與接收頻率的微調(diào)功倉泛。進一步地,所述按鍵數(shù)量為5。進一步地，所述主機還包括駐極體式話筒和語音輸入電路。進一步地，所述駐極體電容話筒經(jīng)過一個阻容耦合抑制低頻噪聲電流的電路接入所述射頻信號發(fā)射模塊。進一步地，所述射頻信號發(fā)射模塊將所述音頻信號向所述射頻信號接收模塊無線發(fā)射的載波頻率為2.4GHz。進一步地，所述單片機為89C52型芯片。進一步地，所述 單片機Pl端口的前4位連接4個所述按鍵，起到計算機的設(shè)置功能、數(shù)據(jù)錄入功能、音頻節(jié)奏的啟動、停止功能的開關(guān)作用；單片機Pl端口的第8位作為計算機的音頻輸出端，連接到運算放大器集成電路的信號輸入端，用于將音頻信號前置放大；所述單片機PO端口提供8位雙向并行總線，用來傳遞對顯示器的命令和數(shù)據(jù)，連接到2行16位的液晶顯示模塊的8位雙向并行總線端；所述單片機P2端口第6位連接到液晶顯示器的第6腳用于控制總線數(shù)據(jù)；所述單片機P2端口第7位連接到所述顯示屏第5腳作為液晶模塊進行讀/寫操作的選擇；所述單片機P2端口第8位連接到所述顯示器第4腳，以確定對液晶模塊進行數(shù)據(jù)操作還是命令操作。進一步地，所述節(jié)奏頻率在每分鐘I至199次范圍內(nèi)。


圖1是本發(fā)明的運動節(jié)奏訓(xùn)練儀的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；圖2是本發(fā)明的運動節(jié)奏訓(xùn)練儀采用的單片機端口連接示意圖；圖3是本發(fā)明的運動節(jié)奏訓(xùn)練儀采用的單片機主程序流程圖；圖4是本發(fā)明的運動節(jié)奏訓(xùn)練儀的子程序I設(shè)置節(jié)奏功能流程圖；圖5是本發(fā)明的運動節(jié)奏訓(xùn)練儀的子程序2光標(biāo)移位功能流程圖；圖6是本發(fā)明的運動節(jié)奏訓(xùn)練儀的子程序3數(shù)字變換功能流程圖；圖7是本發(fā)明的運動節(jié)奏訓(xùn)練儀的子程序4音頻節(jié)奏啟動與停止功能流程圖；圖8是本發(fā)明的運動節(jié)奏訓(xùn)練儀的定時器0中斷處理流程圖；圖9是本發(fā)明的運動節(jié)奏訓(xùn)練儀的定時器I中斷處理流程圖。
具體實施例方式為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚，下面結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明所述的運動節(jié)奏訓(xùn)練儀作進一步的詳細說明。此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發(fā)明，但并不用于限定本發(fā)明。如圖1所示，運動節(jié)奏訓(xùn)練儀包括主機和副機，其中:主機包括單片機、運算放大器、液晶顯示模塊、按鍵、射頻信號發(fā)射模塊和音頻頻率輸出接口 ；副機包括射頻信號接收模塊和耳機接口 ；通過所述單片機對命令和數(shù)據(jù)的運算處理產(chǎn)生特定的音頻信號，所述音頻信號經(jīng)過所述運算放大器前置放大，一路連接至所述音頻頻率輸出接口，用于耳機接收或功率放大音響設(shè)備的線路輸入，另一路連接至所述射頻信號發(fā)射模塊；所述音頻信號經(jīng)過所述射頻信號發(fā)射模塊調(diào)制后由所述射頻信號接收模塊接收并調(diào)制解調(diào)，通過所述耳機接口發(fā)出設(shè)定的音頻節(jié)拍聲音。主機通過單片機對命令和數(shù)據(jù)的運算處理產(chǎn)生特定的節(jié)奏和音頻頻率。由于主機具有射頻信號發(fā)射功能和音頻頻率輸出接口，因此，主機既可以方便地連接耳機也可以方便地連接音頻功率放大設(shè)備，還可以根據(jù)主機自身的發(fā)射功率強弱將節(jié)奏信號發(fā)射至I公里無障礙范圍。副機具有射頻信號接收功能和耳機接口，可以接收主機發(fā)出的節(jié)奏信號并通過耳機轉(zhuǎn)換成主機設(shè)定的節(jié)拍聲音。教練員可按意愿設(shè)置動作節(jié)奏數(shù)字，主機按照設(shè)定做音頻輸出或射頻輸出節(jié)拍信號，運動員佩戴小巧的副機能夠在較遠的距離接收主機發(fā)出的信號并轉(zhuǎn)換為設(shè)定的節(jié)拍聲音，從而準(zhǔn)確、方便地引導(dǎo)運動員按設(shè)定的動作節(jié)奏實時訓(xùn)練。如圖1所示，所述主機具有液晶顯示屏，用于提示操作和節(jié)奏數(shù)據(jù)。為了操作簡便，所述主機設(shè)置按鍵，用于執(zhí)行設(shè)置功能開啟和關(guān)閉、光標(biāo)移位功能、相對于光標(biāo)位置的數(shù)字變換功能、節(jié)奏音頻開啟和關(guān)閉功能以及發(fā)射與接收頻率的微調(diào)功能。作為一種優(yōu)選方案，所述按鍵數(shù)量為5。為了防止射頻信號受到干擾，發(fā)射模塊接出其中一個按鍵用以改變頻道，避開受干擾的發(fā)射與接收頻段。作為一種優(yōu)選方案，所述主機還包括駐極體式話筒和語音輸入電路，可將語音傳遞至副機佩戴者。優(yōu)選地，駐極體電容話筒經(jīng)過一個阻容耦合抑制低頻噪聲電流的電路接入射頻信號發(fā)射模塊的話筒接入端，能夠使語音加入載波信號發(fā)射，接收模塊轉(zhuǎn)變信號成為耳機能發(fā)出的語音。 作為一種優(yōu)選方案，所述射頻信號發(fā)射模塊將所述音頻信號向所述射頻信號接收模塊無線發(fā)射的載波頻率為2.4GHz。如圖2所示的實施例中，所述單片機為89C52型芯片。當(dāng)然，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該意識到，本發(fā)明方案也可以使用其他型號芯片，例如，89C51、89C2051等。如圖2所示，所述單片機Pl端口的前4位連接4個所述按鍵，起到計算機的設(shè)置功能、數(shù)據(jù)錄入功能、音頻節(jié)奏的啟動、停止功能的開關(guān)作用；單片機Pl端口的第8位作為計算機的音頻輸出端，連接到運算放大器集成電路的信號輸入端，用于將音頻信號前置放大；運算放大器信號輸出端經(jīng)過電解電容隔直流后，一路連接到音頻信號輸出插座，供耳機接收或功率放大音響設(shè)備的線路輸入；另一路連接到所述射頻信號發(fā)射模塊的信號輸入端；所述射頻信號發(fā)射模塊對音頻節(jié)奏信號調(diào)制后經(jīng)過2.4GHz載波頻率無線發(fā)射，所述射頻信號接收模塊收到載波信號并解調(diào)成原始音頻信號，通過耳機發(fā)出設(shè)定的音頻節(jié)拍聲音；所述單片機PO端口提供8位雙向并行總線，用來傳遞對顯示器的命令和數(shù)據(jù)，連接到2行16位的液晶顯示模塊的8位雙向并行總線端；所述單片機P2端口第6位連接到液晶顯示器的第6腳用于控制總線數(shù)據(jù)；所述單片機P2端口第7位連接到所述顯示屏第5腳作為液晶模塊進行讀/寫操作的選擇；所述單片機P2端口第8位連接到所述顯示器第4腳，以確定對液晶模塊進行數(shù)據(jù)操作還是命令操作。
本發(fā)明在軟件設(shè)計方面采用C語言編程及模塊化設(shè)計。如圖3所示，在對主程序初始化過程中，設(shè)定必要的數(shù)組、字符串等常量，端口位、計算暫存等變量、編制特殊需求的顯示、判斷、等待等方面的函數(shù)變量、對液晶屏做初始設(shè)置。在主程序中按功能設(shè)定四個程序模塊。設(shè)置功能、光標(biāo)移位功能、數(shù)字變換功能、節(jié)奏聲音啟動和關(guān)閉功能。如圖4所示，子程序I設(shè)置節(jié)奏功能的工作方式優(yōu)選為:當(dāng)判斷按鍵I按下時，同時判斷是否不在音頻節(jié)奏啟動狀態(tài)，如果否，則退出。如果是就繼續(xù)判斷是否已經(jīng)在設(shè)置狀態(tài)下，如果是，說明當(dāng)前按鍵I按下要作退出設(shè)置狀態(tài)步驟，在這個步驟中，對已經(jīng)錄入或初始的個、十、百三個變量值作求和處理，求和值存入節(jié)奏變量值中，并作相應(yīng)的狀態(tài)和顯示處理。否則是進入設(shè)置狀態(tài)步驟，在這個步驟中設(shè)置狀態(tài)標(biāo)志設(shè)定為真，并作相應(yīng)的顯示處理，等待數(shù)據(jù)錄入。如圖5所示，子程序2設(shè)置光標(biāo)移位功能的工作方式優(yōu)選為:當(dāng)判斷按鍵2按下時，同時判斷是否在設(shè)置狀態(tài)下，如果否，則退出。如果是則繼續(xù)判斷當(dāng)前位置指針定在百位、十位還是個位，如果是百位或十位，位置指針右移一位，如果是個位，位置指針移到百位。位置指針移位后，對當(dāng)前的光標(biāo)位置作處理，等待對當(dāng)前位置中的數(shù)字變量作改變。如圖6所示，子程序3設(shè)置數(shù)字變換功能的工作方式優(yōu)選為:數(shù)字變換功能:當(dāng)判斷按鍵3按下時，同時判斷是否在設(shè)置狀態(tài)下，如果否，則退出。如果是則繼續(xù)判斷位置指針的狀態(tài)，如果是個位或者十位，個位或十位數(shù)字變量增I并判斷增I后的變量值是否大于9，如果大于9則把個位或十位數(shù)字變量賦值為O。如果是百位，百位數(shù)字變量增I并判斷百位數(shù)字變量值是否大于1，如果大于I則把百位數(shù)字變量賦值為O。當(dāng)數(shù)字變量改變后，作相應(yīng)的光標(biāo)位置調(diào)整。如圖7所示，子程序4設(shè)置音頻節(jié)奏啟動與停止功能的工作方式優(yōu)選為:節(jié)奏聲音啟動與停止功能:當(dāng)判斷按鍵4按下時，同時判斷是否不在設(shè)置狀態(tài)下，如果否，則退出。如果是則設(shè)定音頻節(jié)奏標(biāo)志在啟動狀態(tài)，計算半個節(jié)奏周期相對于10毫秒定時需要循環(huán)的次數(shù)。對定時器0，定時器I 初始化設(shè)定，包含:CPU開中斷、計時溢出時允許中斷、選用16位計數(shù)器方式，寫入956微秒作定時器0的初值、寫入10毫秒時定時器I的初值。初始化完成后開啟定時器0和定時器1，開啟PO端口第8位輸出音頻節(jié)奏信號。程序進入等待狀態(tài)，在這期間定時器0按照956微秒重復(fù)計時，每次計滿956微秒，PO端口第8位作電位反相輸出，以此形成523Hz脈沖信號頻率。定時器I按10毫秒計時，滿10毫秒時檢查設(shè)定的循環(huán)次數(shù)是否結(jié)束，未結(jié)束則繼續(xù)10毫秒計時，此時節(jié)奏處于523Hz音頻頻率發(fā)聲的半個周期。如果循環(huán)次數(shù)結(jié)束，關(guān)閉兩個定時器，關(guān)閉音頻輸出。然后開始下一次定時器I的10毫秒循環(huán)計時，此時節(jié)奏處于不發(fā)聲的半個周期。如果循環(huán)次數(shù)結(jié)束，檢查按鍵4是否被按下，如果沒有，程序回到產(chǎn)生音頻頻率的初始端重復(fù)做下一次節(jié)奏周期的循環(huán)過程。如果確認(rèn)按鍵4被按下，則關(guān)閉PO端口第8位音頻輸出，關(guān)閉定時器0，關(guān)閉定時器I。程序回到主菜單。定時器0和定時器I的具體流程如圖8和圖9所示。所述節(jié)奏頻率在每分鐘I至199次范圍內(nèi)，可按自然數(shù)任意調(diào)整。通過使用本發(fā)明的運動節(jié)奏訓(xùn)練儀，教練員可以手持主機按意愿設(shè)置動作節(jié)奏數(shù)字，主機按照設(shè)定做音頻輸出或射頻輸出節(jié)拍信號，運動員佩戴小巧的副機可以在較遠的距離接收主機發(fā)出的信號并轉(zhuǎn)換為設(shè)定的節(jié)拍聲音，從而達到準(zhǔn)確、方便的引導(dǎo)運動員按設(shè)定的動作節(jié)奏去實時訓(xùn)練，使運動員在長期的儀器配合訓(xùn)練下養(yǎng)成合適的特定節(jié)奏感，使自己的體能發(fā)揮 出最佳效率，取得最好成績。
權(quán)利要求
1.運動節(jié)奏訓(xùn)練儀，其特征在于，包括主機和副機，其中: 主機包括單片機、運算放大器、液晶顯示模塊、按鍵、射頻信號發(fā)射模塊和音頻頻率輸出接口 ； 副機包括射頻信號接收模塊和耳機接口； 通過所述單片機對命令和數(shù)據(jù)的運算處理產(chǎn)生特定的音頻信號，所述音頻信號經(jīng)過所述運算放大器前置放大，一路連接至所述音頻頻率輸出接口，用于耳機接收或功率放大音響設(shè)備的線路輸入，另一路連接至所述射頻信號發(fā)射模塊； 所述音頻信號經(jīng)過所述射頻信號發(fā)射模塊調(diào)制后由所述射頻信號接收模塊接收并調(diào)制解調(diào)，通過所述耳機接口發(fā)出設(shè)定的音頻節(jié)拍聲音。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的運動節(jié)奏訓(xùn)練儀，其特征在于，所述主機具有用于提示操作和節(jié)奏數(shù)據(jù)的液晶顯示屏。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的運動節(jié)奏訓(xùn)練儀，其特征在于，所述主機設(shè)置有按鍵，用于執(zhí)行設(shè)置功能開啟和關(guān)閉、光標(biāo)移位功能、相對于光標(biāo)位置的數(shù)字變換功能、節(jié)奏音頻開啟和關(guān)閉功能以及發(fā)射與接收頻率的微調(diào)功能。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的運動節(jié)奏訓(xùn)練儀，其特征在于，所述按鍵數(shù)量為5。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的運動節(jié) 奏訓(xùn)練儀，其特征在于，所述主機還包括駐極體式話筒和語音輸入電路。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的運動節(jié)奏訓(xùn)練儀，其特征在于，所述駐極體電容話筒經(jīng)過一個阻容耦合抑制低頻噪聲電流的電路接入所述射頻信號發(fā)射模塊。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的運動節(jié)奏訓(xùn)練儀，其特征在于，所述射頻信號發(fā)射模塊將所述音頻信號向所述射頻信號接收模塊無線發(fā)射的載波頻率為2.4GHz。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的運動節(jié)奏訓(xùn)練儀，其特征在于，所述單片機為89C52型芯片。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的運動節(jié)奏訓(xùn)練儀，其特征在于，所述單片機Pl端口的前4位連接4個所述按鍵，起到計算機的設(shè)置功能、數(shù)據(jù)錄入功能、音頻節(jié)奏的啟動、停止功能的開關(guān)作用；單片機Pl端口的第8位作為計算機的音頻輸出端，連接到運算放大器集成電路的信號輸入端，用于將音頻信號前置放大；所述單片機PO端口提供8位雙向并行總線，用來傳遞對顯示器的命令和數(shù)據(jù)，連接到2行16位的液晶顯示模塊的8位雙向并行總線端；所述單片機P2端口第6位連接到液晶顯示器的第6腳用于控制總線數(shù)據(jù)；所述單片機P2端口第7位連接到所述顯示屏第5腳作為液晶模塊進行讀/寫操作的選擇；所述單片機P2端口第8位連接到所述顯示器第4腳，以確定對液晶模塊進行數(shù)據(jù)操作還是命令操作。
10.根據(jù)以上任一權(quán)利要求所述的運動節(jié)奏訓(xùn)練儀，其特征在于，所述節(jié)奏頻率在每分鐘I至199次范圍內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種運動節(jié)奏訓(xùn)練儀，包括主機和副機，其中主機包括單片機、運算放大器、液晶顯示模塊、按鍵、射頻信號發(fā)射模塊和音頻頻率輸出接口；副機包括射頻信號接收模塊和耳機接口。教練員手持主機按意愿設(shè)置動作節(jié)奏數(shù)字，主機按照設(shè)定做音頻輸出或射頻輸出節(jié)拍信號，運動員佩戴小巧的副機能夠在較遠的距離接收主機發(fā)出的信號并轉(zhuǎn)換為設(shè)定的節(jié)拍聲音，從而準(zhǔn)確、方便地引導(dǎo)運動員按設(shè)定的動作節(jié)奏實時訓(xùn)練，使運動員在長期的儀器配合訓(xùn)練下養(yǎng)成合適的特定節(jié)奏感，使自己的體能發(fā)揮出最佳效率。
文檔編號A63B71/06GK103239848SQ20121002991
公開日2013年8月14日 申請日期2012年2月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月10日
發(fā)明者許京新, 閆琪, 師玉濤, 吳昊 申請人:北京市體育科學(xué)研究所