一种无线多人运动心率监测系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种无线多人运动心率监测系统，包括一个由教官掌控的主机和一个或多个佩戴在受训者手腕上的与主机无线通信联接的分机，其中主机由主机无线发射模块、主机无线接收模块以及带开关按键和数据综合显示器的主机控制芯片CPU组成，分机无线接收模块、分机无线发射模块、脉搏光电传感器、低通滤波电路、放大器以及带按键输入和LCD显示的分机控制芯片CPU组成。实际应用中，分机将采集的多次脉搏数据进行存储和显示，在接收到主机呼叫命令后将数据传给主机，主机对接收到的由各个分机返回的脉搏信息数据进行数据分析和波形显示，使教官能够实时了解受训者的身体情况，并以此作为量化和科学施训的依据。
【专利说明】一种无线多人运动心率监测系统
【技术领域】
[0001]本实用新型属于电子医疗产品【技术领域】，涉及一种无线多人运动心率监测系统，其产品可用于群体性体育训练的心率检测，尤其是在部队或体育运动队集体中长跑训练中对多名兵员或运动员心率的实时监测。
【背景技术】
[0002]随着人们生活习惯特别是饮食习惯的改变，近年来人群中心脏疾病的发病率正呈上升趋势，由于心脏病的发作具有突发性和随机性，故其已成为威胁人类身体健康的杀手之一。在学校、部队及体育运动队的多人群体性中长跑练习或训练中，由于个体身体条件的差异，每个人的速度和耐力的差异较大，造成心脏病突发甚至猝死伤亡事件时有发生。人体生理学中，心率作为血液循环机能的重要生理指标在运动中可以一定程度地反映身体的状况。运动中，心率随机体代谢需要而增加，在一定范围内可反映运动强度、机体的代谢水平，在有氧运动中也常用心率作为控制运动强度的指标；运动后，心率的恢复又可作为评定运动负荷适宜与否以及心脏机能状态的指标和依据；而在安静状态时基础心率的测定，亦可作为判断某一阶段机体是否有过度疲劳和评定运动员训练程度的指标。心率测量的简单方法就是测量一分钟时间内脉搏的次数，因此在实施多人中长跑练习或训练时，尤其是在连队或运动队的训练时，为了准确的掌握各单兵或运动员的心脏耐受能力，对所有训练对象进行实时的脉搏测量监控和分组训练将会成为科学施训的一种手段。但是目前本领域公知的实时测量心率的设备只能够进行单人测量，教官(员)或教练员难以准确掌握全体施训对象的心率功能状态，以致在训练强度上不能够进行准确的量化，尤其是在实训对象比较多的情况时，不能进行科学的编组训练。
实用新型内容
[0003]本实用新型的目的在于对现有技术存在的问题加以解决，提供一种实用可行、易于操作、设备成本低、综合性能稳定、可帮助教员或教练员实时并准确掌握全体施训对象心率功能状态的无线多人运动心率监测系统。
[0004]为解决上述技术问题，本实用新型的实现方案是这样的:
[0005]一种无线多人运动心率监测系统，包括一个由教官(员)或教练员掌控的主机和一个或多个佩戴在受训者手腕上的与主机无线通信联接的分机，其中，
[0006]所述的主机由主机无线发射模块、主机无线接收模块以及带开关按键和数据综合显示器的主机控制芯片CPU组成，主机控制芯片CPU的信号输出及输入端分别与主机无线发射模块的输入端及主机无线接收模块的输出端联接；
[0007]所述的分机由分机无线接收模块、分机无线发射模块、脉搏光电传感器、低通滤波电路、放大器以及带按键输入和IXD显不的分机控制芯片CPU组成,脉搏光电传感器的输出端依次经低通滤波电路和放大器后通至分机控制芯片CPU，分机控制芯片CPU的信号输出及输入端分别与分机无线发射模块的输入端及分机无线接收模块的输出端联接，分机无线发射模块的输出端与主机无线接收模块的输入端通信联接，分机无线接收模块的输入端与主机无线发射模块的输出端通信联接。
[0008]本实用新型的技术解决方案还包括:主机无线发射模块和分机无线发射模块均采用型号为H)5P的微功率无线发射模块，主机无线接收模块和分机无线接收模块均采用J04V接收模块。
[0009]本实用新型的技术解决方案还包括:分机控制芯片CPU采用AVR系列ATmega48单片机。
[0010]实际应用中，将分机佩戴在受训者的手腕上实时采集个体的脉搏，分机将采集的多次脉搏求平均，再计算成每分钟次数并进行存储和显示，在分机无线接收模块接收到主机呼叫命令后将存储的最新脉搏次数通过无线发射模块传给主机；主机由教官(员)或教练员随身掌控，工作时主机向各个分机发送呼叫命令和返数命令，并且接收各个分机回复的数据进行存储和显示；主机对接收到的由各个分机返回的脉搏信息数据进行数据分析和波形显示，其显示内容为全体受训者某一小段时间内心率次数，也可以显示某几个受训者在几分钟内心率变化的情况，这样即使得教官(员)或教练员能够直观地看到数据，实时了解受训者的身体情况，并以此作为量化和科学施训的依据。
[0011]与现有技术相比，本实用新型具有以下创新点:
[0012]1、本实用新型采用体积小、低功耗的单片机并利用脉搏光电传感器采集运动状态下多名受训者个体的脉搏信号进行处理和存储，再通过无线发射模块发射给主机；
[0013]2、在本实用新型技术结构中，由主机接收多个分机返回的脉搏心率信息进行处理和集中显示，显示数据能够比较群体练习或训练对象在一定时间内个体之间心率的差异，也能比较几个佩戴人员在一段时间内自身心率的变化；
[0014]3、主机与分机的信息通信使用无线收发射模块，采用主机循环发送命令，分机应答方式回复数据信息，避免多个分机同时给主机回复信息的干扰。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1为本实用新型的系统结构框图。
【具体实施方式】
[0016]参见附图，本实用新型所述的无线多人运动心率监测系统包括主机I和分机2两部分，其中为教官(员)或教练员随身掌控的主机由主机无线发射模块、主机无线接收模块以及带开关按键和数据综合显示器(ARM单片机带操作系统的LCD显示器)的主机控制芯片CPU组成，佩戴在各受训者的手腕上的分机由分机无线接收模块、分机无线发射模块、脉搏光电传感器、低通滤波电路、放大器以及带按键输入和LCD显示(可采用1621显示)的分机控制芯片CPU组成。具体结构中，主机无线发射模块和分机无线发射模块均采用型号为H)5P的微功率无线发射模块，主机无线接收模块和分机无线接收模块均采用J04V接收模块，主机控制芯片CPU可采用ARMll单片机，分机控制芯片CPU可采用AVR系列ATmega48单片机，分机2中低通滤波电路可采用由一个电阻和一个电容构成的一阶无源RC低通滤波器，分机2中的放大器可采用LM324放大器。
[0017]实际工作中，分机2的脉搏光电传感器将实时采集到的受训者脉搏的脉冲信号经过低通滤波电路滤波和放大器的信号放大后，输入到分机控制芯片CPU(单片机)进行脉冲计数并实时显示和存储，继而在分机无线接收模块接收到主机呼叫命令后，将存储的最新脉搏次数通过无线发射模块传给主机；主机将接收到的由各个分机返回的脉搏信息数据进行存储和处理，并通过数据综合显示器进行显示。
[0018]本实用新型结构中，作为无线通信的J04V接收模块和H)5P发射模块采用433MHz的小体积、低功耗、性能稳定的无线模块，是目前广泛使用的短距离通信模块，可以在100米范围内进行可靠传输，综合性能稳定，在中心位置时能够覆盖一个标准化操场。为了避免多个分机同时与主机通信造成信号的干扰，在分机工作之前通过按键设置分机号。主机与分机的通信采用主机循环给所有分机发送呼叫命令，只有接收到主机命令并且识别为本分机的命令后，把本机存储的脉搏数据信息返回给主机。
[0019]本实用新型结构中，佩戴在运动员手腕的分机采用低功耗的AVR系列ATmega48单片机作为分机控制芯片CPU，该单片机处于休眠模式时功耗在μ A级，能够满足长时间待机。分机的脉搏光电传感器采集到受训者手腕的脉搏信号后，经过低通滤波和放大电路对脉搏信号进行处理，将信号转化成脉冲信号送至单片机，单片机对脉冲信号进行计算处理，计算出每分钟的脉搏数进行存储及显示，并在接收到主机回数命令时，将最新一次脉搏数通过分机无线发射模块回复给主机，主机通过无线模块接收100米范围内由分机回复的数据信息进行处理和综合显示，显示数据能够比较群体训练对象在一定时间内个体之间心率的差异，也能比较几个佩戴人员在一段时间内自身心率的变化，其数据结果可作为教官(员)或教练员施加训练强度的量化标准。
【权利要求】
1.一种无线多人运动心率监测系统，其特征在于:包括一个主机(I)和一个或多个与主机(I)无线通信联接的分机(2)，其中， 所述的主机(I)由主机无线发射模块、主机无线接收模块以及带开关按键和数据综合显示器的主机控制芯片CPU组成，主机控制芯片CPU的信号输出及输入端分别与主机无线发射模块的输入端及主机无线接收模块的输出端联接； 所述的分机(2)由分机无线接收模块、分机无线发射模块、脉搏光电传感器、低通滤波电路、放大器以及带按键输入和IXD显不的分机控制芯片CPU组成,脉搏光电传感器的输出端依次经低通滤波电路和放大器后通至分机控制芯片CPU，分机控制芯片CPU的信号输出及输入端分别与分机无线发射模块的输入端及分机无线接收模块的输出端联接，分机无线发射模块的输出端与主机无线接收模块的输入端通信联接，分机无线接收模块的输入端与主机无线发射模块的输出端通信联接。
2.根据权利要求1所述的无线多人运动心率监测系统，其特征在于:主机无线发射模块和分机无线发射模块均采用型号为H)5P的微功率无线发射模块，主机无线接收模块和分机无线接收模块均采用J04V接收模块。
3.根据权利要求1所述的无线多人运动心率监测系统，其特征在于:分机控制芯片CPU采用AVR系列ATmega48单片机。
【文档编号】A61B5/024GK203647332SQ201320807710
【公开日】2014年6月18日 申请日期:2013年12月10日 优先权日:2013年12月10日
【发明者】李治亮 申请人:李治亮