一種三維加速度測量方法和裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種三維加速度測量方法和裝置，屬于運(yùn)動(dòng)學(xué)、力學(xué)、電子學(xué)的測量儀器技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]將加速度傳感器應(yīng)用于體育運(yùn)動(dòng)之中，可以用于獲取運(yùn)動(dòng)員的速度和力量等信息，可以對運(yùn)動(dòng)員的反應(yīng)能力和加速度進(jìn)行測定，對運(yùn)動(dòng)員的訓(xùn)練有很大的幫助作用。
[0003]以前對運(yùn)動(dòng)員反應(yīng)能力的測定，大多是通過簡單的對聲光反應(yīng)時(shí)間的測定方法，或者是通過計(jì)算機(jī)模擬測定的方法對運(yùn)動(dòng)員進(jìn)行反應(yīng)能力的測試。但是這些測試方法受外界環(huán)境和人的主觀心理因素的影響較大，誤差較大，不能準(zhǔn)確客觀地反映運(yùn)動(dòng)員在運(yùn)動(dòng)中的神經(jīng)反應(yīng)的能力。
[0004]本發(fā)明的一種三維加速度測量方法和裝置，可通過對運(yùn)動(dòng)員聽到發(fā)令后的運(yùn)動(dòng)加速度的測量，掌握每一個(gè)運(yùn)動(dòng)員的神經(jīng)和運(yùn)動(dòng)反應(yīng)的情況，以提高運(yùn)動(dòng)員聽發(fā)令槍后的起跑速度。本發(fā)明采用了較先進(jìn)的三維加速度傳感器，結(jié)合聲音檢測和單片機(jī)控制系統(tǒng)，不但可以在運(yùn)動(dòng)場上直接、精確地測定運(yùn)動(dòng)員的起跑反應(yīng)和加速度，而且還可以對加速度進(jìn)行分析和綜合，能促進(jìn)運(yùn)動(dòng)員加速度的研究以及提高運(yùn)動(dòng)員的訓(xùn)練水平，為運(yùn)動(dòng)員的選材和訓(xùn)練提供科學(xué)的參考依據(jù)。同時(shí)本發(fā)明也適用于力學(xué)、電子學(xué)等課程的實(shí)驗(yàn)領(lǐng)域。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明針對現(xiàn)有測量儀器的不足，提出結(jié)合了液晶顯示屏、三維加速度傳感器和單片機(jī)控制電路的一種三維加速度測量方法和裝置，測量方法結(jié)合三維加速度傳感器、聲音檢測電路、單片機(jī)控制電路和液晶顯示屏電路，測量裝置上設(shè)置有加速度測量電路盒和彈性固定掛扣。
[0006]本測量方法的單片機(jī)采用ARM系列的LPC2129，通過它的捕獲通道和ADC通道實(shí)現(xiàn)對三維方向的加速度進(jìn)行同時(shí)測量和獲取，它是一種高性能32位單片機(jī)，帶有256KB嵌入的高速Flash存儲(chǔ)器、128位寬度的存儲(chǔ)器接口、4個(gè)32位定時(shí)器、8路10位ADC、2路CAN、PWM通道和9個(gè)外部中斷，其獨(dú)特的加速結(jié)構(gòu)使32位代碼能夠在最大時(shí)鐘速率下運(yùn)行，而且具有極低的功耗，適用于要求嚴(yán)格的實(shí)時(shí)控制場合。
[0007]本測量方法的三維加速度傳感器采用飛思卡爾半導(dǎo)體公司的MMA7260，它是一款單芯片三維高靈敏度加速度傳感器，基于表面微機(jī)械結(jié)構(gòu)，集成信號(hào)調(diào)理電路、單極點(diǎn)低通濾波器和溫度補(bǔ)償部分，并且具有4種不同的靈敏度選擇模式。MMA7260Q能在XYZ三個(gè)軸向上以極高的靈敏度測量加速度的變化。它采用2.2?3.6V單電源供電，工作電流小于500 μ A(睡眠模式僅有3 μ A)，可測量0?350Hz、-6g?+6g范圍內(nèi)動(dòng)態(tài)或靜態(tài)加速度。
[0008]本測量方法采用以LM358芯片為主的聲音檢測電路，聲音檢測電路在沒有檢測到聲音時(shí)，其輸出端為高電平，當(dāng)麥克風(fēng)接收到一定強(qiáng)度的聲音信號(hào)時(shí)，其輸出端變?yōu)榈碗娖剑娐份敵鲂盘?hào)接到單片機(jī)。
[0009]聲音檢測電路用來檢測發(fā)令槍的聲音，作為對加速度傳感器測量的起始。聲音檢測電路設(shè)計(jì)的重點(diǎn)是濾除噪音信號(hào)，當(dāng)檢測到發(fā)令槍槍聲時(shí)產(chǎn)生一個(gè)脈沖信號(hào)，單片機(jī)識(shí)別后計(jì)數(shù)器開始計(jì)數(shù)。模塊的電路和相關(guān)參數(shù)由多次實(shí)驗(yàn)后進(jìn)行調(diào)整和確定。
[0010]彈性固定掛扣采用金屬片制成，以保證有較好的彈性，并由螺釘與電路盒固定，彈性固定掛扣用于方便連接運(yùn)動(dòng)員臂帶或腰帶。
[0011]測量電路盒主機(jī)的液晶顯示屏具有電源按鈕和兩個(gè)顯示按鈕。
【附圖說明】
[0012]圖1是三維加速度測量裝置圖，其中的1是液晶顯示屏，2是加速度測量電路盒，3是液晶顯不按鈕，4是液晶電源按鈕。
[0013]圖2是三維加速度測量裝置側(cè)面圖，其中的5是彈性固定掛扣。
[0014]圖3是信號(hào)處理電路。
[0015]圖4是聲首檢測電路。
【具體實(shí)施方式】
[0016]結(jié)合附圖，下面具體說明加速度測量方法和裝置的工作過程和電路調(diào)節(jié)情況。
[0017]三維加速度傳感器收到聲音信號(hào)后，開始感應(yīng)運(yùn)動(dòng)員的運(yùn)動(dòng)，并把運(yùn)動(dòng)的變化轉(zhuǎn)換為電壓的變化，再經(jīng)測量電路放大、濾波和傳感信號(hào)的調(diào)理，A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換等，最后由單片機(jī)系統(tǒng)處理并對數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)和顯示。三維方向加速度信息獲取和處理電路主要利用32位高性能ARM單片機(jī)LPC2129，通過它的捕獲通道和ADC通道實(shí)現(xiàn)對運(yùn)動(dòng)員三維方向運(yùn)動(dòng)加速度的同時(shí)測量和獲取。
[0018]測量方法通過使用LPC2129定時(shí)器中斷來捕獲加速度信號(hào)，同時(shí)觸發(fā)ADC中斷，以完成對加速度信號(hào)的測量。它由內(nèi)部定時(shí)器計(jì)數(shù)溢出引發(fā)，由單片機(jī)發(fā)出采用中斷處理請求，然后啟動(dòng)ADC模塊，完成A/D轉(zhuǎn)換功能。同時(shí)為了保存采集的數(shù)據(jù)，在單片機(jī)內(nèi)部SRAM中開辟一段環(huán)形存儲(chǔ)區(qū)，以保證數(shù)據(jù)能夠得到及時(shí)的處理，也節(jié)省了內(nèi)存空間。最后將采集到的三維振動(dòng)加速度信息分別進(jìn)行處理，經(jīng)驅(qū)動(dòng)后由液晶屏顯示。
[0019]聲音檢測電路的靈敏度可以進(jìn)行調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)電位器RP5，當(dāng)環(huán)境噪聲比較大時(shí)，應(yīng)降低靈敏度，當(dāng)環(huán)境噪聲比較小時(shí)，可以提高靈敏度。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種三維加速度測量方法和裝置，其特征是:測量方法結(jié)合三維加速度傳感器、聲音檢測電路、單片機(jī)控制電路和液晶顯示屏電路，測量裝置上設(shè)置有加速度測量電路盒和彈性固定掛扣。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種三維加速度測量方法和裝置，其特征是:其三維加速度傳感器采用MMA7260。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種三維加速度測量方法和裝置，其特征是:其聲音檢測電路所采用主芯片為LM358。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種三維加速度測量方法和裝置，其特征是:其單片機(jī)控制電路所采用的單片機(jī)芯片為LPC2129。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種三維加速度測量方法和裝置，其特征是:所述的液晶顯示屏具有電源按鈕和兩個(gè)顯示按鈕。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種三維加速度測量方法和裝置，本運(yùn)動(dòng)測量方法通過對三維加速度信號(hào)的獲取、處理和顯示，實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定、方便的加速度測量，測量裝置上設(shè)置有加速度測量電路盒和彈性固定掛扣，加速度測量電路盒內(nèi)具有三維加速度傳感器、聲音檢測電路、單片機(jī)控制電路和液晶屏。測量裝置結(jié)構(gòu)合理，穩(wěn)定可靠，適合于對運(yùn)動(dòng)員的加速度測量和大專院校的力學(xué)、電子技術(shù)等課程的教學(xué)實(shí)驗(yàn)。
【IPC分類】G01P15/18
【公開號(hào)】CN105319395
【申請?zhí)枴緾N201410364554
【發(fā)明人】崔胡晉
【申請人】崔胡晉
【公開日】2016年2月10日
【申請日】2014年7月25日