一种用于间歇性耐力测试的装置的制作方法

本发明属于耐力跑测试技术领域。

背景技术：

足球或篮球运动员在训练时往往要阶段性的进行速度间歇性耐力测试(YOYO测试)，这种测试要求测试者(球员)在一条预定的短距离测试道内按照特定的规则进行规定次数的折返跑，折返跑分为若干级，只有通过前面级别的测试，才能继续进行后面级别的测试。每一次的折返跑都要监测测试者是否按照规则时间起跑；是否按照规则到达折返点；是否按照规则时间返回到起跑点。在结束每一次的折返跑全程时，都有短暂的休息时间，再马上进行下一次的折返跑测试。以上这些在具体测试过程中都是有较为严格要求的。如，规定每一次的折返跑全程往返的时间，测试者必须按照规定的时间起跑，还必须按照规定的时间返回到起跑点，提前或者滞后返回到起跑点的时间也不能超过规则中的宽限容许的时间范围。如果测试者在某一次的折返跑过程中违犯了测试规则，就判定其犯规，并且停止其继续进行后面的测试；如果测试者在每一次的折返跑过程全部符合测试规则要求，就可以通过测试。

测试者要通过测试，必须按照规则完成分级的几十次的折返跑，折返跑规则要求各级的跑速是逐渐递增的。现有技术是由节拍器发出声音指令来告知测试者何时起跑以及对跑速的控制，这种方式在实际测试过程中往往还会发生测试者不是因为自己的身体因素的问题被判犯规，而是因为外界因素影响。如，场地嘈杂没有听清楚声音指令而违犯规则，或者事先对测试系统节拍的节奏不熟悉而在测试过程中发生误判，由此造成失误而没有通过测试。

中国专利CN201955094U公开了一种渐进式有氧耐力跑测试系统，能够自动判断测试者是否达到折返点，通过触发信号发生器频率提醒测试人员控制自己在测试时的速度，并且该申请中还公开了通过声音和光束两种触发信号发生方式，但是无论是通过何种感官刺激，利用这种带有一定频率感官刺激的方式都是需要一定技巧才能完成好的，否则很容易因为没掌握好技巧导致速度过快或过慢而没有通过测试，因此需要测试者多次反复练习才能熟练掌握对节奏的控制，所以这无形中给测试者增加了测试的难度，对于那些频率感觉差的测试者来说这也是不公平的。

技术实现要素：

现有间歇性耐力测试的测试装置通过声音频率信号提醒测试者跑动频率而导致的增加测试难度，对于那些频率感觉差的测试者来说增加的通过测试的难度，也影响了测试的准确性，针对该问题，本发明提供了一种用于间歇性耐力测试的装置，包括计算机5、主机模块1、多个显示屏模块2、至少一个设置于起跑点/终点的子机模块4以及数量与其相对应的设置于折返点的折返点模块3；

所述的计算机5安装有系统控制程序，用于与主机模块1实时进行通信；

所述的主机模块1与至少一个子机模块4进行通信，用于发射开始计时信号和时间数据请求信号，以及用于接收来自于各个子机模块4的时间数据信号；主机模块1还向所述的显示屏模块2发射当前级数数据信息、起跑前的倒计时数据信息、跑动过程中的倒计时数据信息以及显示的犯规数据信息。

所述的测试装置安装于预定距离的跑道上，所述的主机模块1用来发射指令控制显示屏模块2和子机模块4，以及与显示屏模块2和子机模块4进行数据通信；

所述的子机模块4用于计时、接收折返点模块3发出的无线编码信号以及在接收到主机模块1发来的时间数据请求信号时将所记录的时间数据信息发给主机模块1；

所述的一组或多组折返点模块3用于检测测试者是否到达折返点，并利用无线编码信号同与之相对应的子机模块4进行通信；

所述的显示屏模块2包括显示屏和显示屏模块无线单片机21和，设置在起跑点和折返点附近且能使测试者在测试过程中能够看清其上显示的信息的距离之内，用于接收主机模块1发来的当前级数数据信息、起跑前的倒计时数据信息、跑动过程中的倒计时数据信息以及显示的犯规数据信息。

优选地，显示屏模块2的显示屏幕还可以划分成以下3个显示区域：级数显示区22、时间显示区23、边框显示区24。其中级数显示区22用于显示当前的级数；时间显示区23用于显示每一级的倒计时时间数字；边框显示区24用于显示犯规情况，没有犯规时边框不显示。

进一步优选地，级数显示区22用LED构成二位数字显示，可用一种颜色显示；时间显示区23用至少二位LED数字显示，起跑前的数字是红颜色，跑动过程中的数字是绿颜色；边框显示区24在出现犯规的情况下显示黄颜色或红色，第一次犯规显示黄色、第二次犯规显示红色。

本发明的有益效果：

1、通过倒计时显示数字的方式更加直观；

2、通过对倒计时的数字显示，使测试者可以更好的掌握自己跑动节奏，避免因为测试者对于声音频率信号掌握不好而导致的犯规等情况的出现；

3、相对于现有的测试装置本发明能够自动判定测试者是否犯规，避免了人为因素的干扰，因此更加公平合理。

附图说明

图1本发明结构示意图；

图2多个测试道时的设备安装示意图；图中6为测试道，7为起跑线，71为起跑点，8为折返线，81为折返点；

图3主机模块工作流程图；

图4显示模块工作流程图；

图5子机模块工作流程图；

图6计算机工作流程图；

图7边框显示区电路图；

图8级数显示电路图；

图9倒计时显示电路图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述。

实施例1

如图1所示，本实施例中一种用于间歇性耐力测试的装置包括计算机5、主机模块1、多个显示屏模块2、至少一个设置于起跑点/终点的子机模块4以及数量与其相对应的设置于折返点的折返点模块3；

其中，计算机5与主机模块1之间通过通信接口实现与主机模块1的实时通信，控制整个测试过程，其工作流程如图6所示，具体如下：

1)计算机5与主机模块1之间实时通信，测试前向主机模块1传送第一次级数数据以及起跑前的倒计时时间数据；

2)当起跑前的倒计时时间为“00”时，向主机模块1传送开始计时数据信号，即起跑信号；

3)向主机模块1实时传送本级跑的倒计时时间数据信号；

4)当本级跑倒计时时间为“00”时，向主机模块1传送下一次级数的数据以及起跑前的倒计时时间数据，同时利用主机模块1向各测试道发射时间数据请求信号；

5)将各测试道的时间数据进行存储；

6)判断各测试道是否存在犯规，如有犯规则通过主机模块1向该测试道的显示屏模块2发送犯规数据。

主机模块1具有与计算机5通信的接口11，实现主机模块1与计算机5之间的实时通信。主机模块1内部设有至少一个主机模块无线单片机12，用来与显示屏模块2和子机模块4进行无线数据通信，并且有其运行程序。主机模块1发射指令控制显示屏模块2和子机模块4。其工作流程如图3所示，具体如下：

1)主机模块1实时与计算机5进行通信，所有的指令来自于计算机5。

2)主机模块1利用主机模块无线单片机12向显示屏模块2发射当前级数的数据信号，可使显示屏模块无线单片机21接收到。当存在多个测试道的情况(如图2)时，所有的测试道的显示屏模块2都同时能接收到这个数据信号。

3)主机模块1利用主机模块无线单片机12向显示屏模块2的显示屏模块无线单片机21发射起跑前倒计时的时间数据信号，可使显示屏模块2接收到。当存在多个测试道的情况(如图2)时，所有的测试道的显示屏模块2都同时能接收到这个数据信号。

4)在接收到计算机5发来的起跑前倒计时的时间数据为“00”时，主机模块1的主机模块无线单片机12向子机模块无线单片机41发射起跑信号，当有多个测试道时，此信号被所有的子机模块无线单片机41接收到，子机模块4中的子机模块无线单片机41即刻开始计时；此信号同时被所有的显示屏模块2的显示屏模块无线单片机21接收到，之前显示的起跑前倒计时的时间数据减为“00”即刻转变为显示本级跑的倒计时的时间。

5)在接收到计算机5发来的本级跑的倒计时的时间数据为“00”时，主机模块1向显示屏模块2发射下一级级数的数据信号，也就是使显示屏模块2显示的是下一级的级数；与此同时，主机模块1向显示屏模块2发射起跑前倒计时的时间数据信号。后面的每一级跑的倒计时的时间数据减为“00”时都是如此规律。

6)在接收到计算机5发来的本级跑的倒计时的时间数据减为“00”稍后数秒钟，在计算机的控制下，主机模块1的主机模块无线单片机12依次向各个测试道的子机模块4的子机模块无线单片机41分时发射时间数据请求信号，各测试道的子机模块4的子机模块无线单片机41在接收到主机模块1的这个数据信号后，依次将刚刚结束的这一级折返跑的时间数据发送给主机模块1，主机模块1的主机模块无线单片机12将接收到的各个测试道的时间数据传送给计算机5，由计算机5根据接收到主机模块1转发子机模块4发来的数据信号以及本测试道是否已经有犯规记录判断是否应该给各个子机模块4发射开始计时信号和向显示模块2发送级数信号、倒计时时间信号和犯规信号，即出现三种情况：第一种情况下，当计算机5中之前没有该测试道的犯规记录并且在刚刚结束的这一级折返跑过程中根据得到的数据判断出没有犯规情况，则计算机5向主机模块1发送继续测试的指令，由主机模块1向该测试道的子机模块4发射开始计时信号，并向测试道的两端的显示屏模块2发送级数信号和倒计时时间信号；第二种情况下，当计算机5中之前没有该测试道的犯规记录但是在刚刚结束的这一级折返跑过程中根据得到的数据判断出该测试道有犯规情况，则计算机5也向主机模块1发送继续测试的指令，由主机模块1向该测试道的子机模块4发射开始计时信号，并向测试道的两端的显示屏模块2发送级数信号、倒计时时间信号和犯规信号，同时计算机5记录一次犯规记录；第三种情况下，当计算机5中之前有的该测试道的犯规记录次数加上由于在刚刚结束的这一级折返跑过程中根据得到的数据再一次判断出该测试道又一次犯规，则计算机5通过主机模块1向测试道的两端的显示屏模块2发送另一种犯规信号。

此外在整个过程中，由于采用循环逐一发送指令和接收数据信息的方式，系统不会发生数据冲突，能够保证测试的顺利进行。

如图1所示，显示屏模块2内部设有一个显示屏模块无线单片机21，是用来与主机模块1进行数据通信，并且有其运行程序。显示屏模块2显示的各种信息全部来自于显示屏模块无线单片机21接收到的主机模块1发来的数据信息。也就是说，模块当前显示的各种信息是靠显示屏模块无线单片机21控制，显示屏模块无线单片机21实时接收主机模块1发来的数据信息。

显示屏模块2主要接收主机模块1发来的数据信息有3个：

1.当前级数数据信息；

2.起跑前的倒计时数据信息和跑动过程中的倒计时数据信息；

3.边框显示的犯规数据信息。

显示屏模块2是由LED构成的平面屏幕，具有多个显示区域，各个显示区域显示的信息可使人在20米左右的距离能够清楚看到，LED显示屏幕选用自带驱动的LED显示屏幕，显示屏幕中的驱动电路受控于显示屏模块无线单片机21。

此外，显示屏模块2的显示屏幕还可以划分成以下3个显示区域：

1.当前的级数显示区22

显示当前的级数，用LED构成二位数字显示，可用一种颜色显示。

2.倒计时的时间显示区23

显示每一级的倒计时时间数字，用至少二位LED数字显示，起跑前的数字是红颜色，跑动过程中的数字是绿颜色。

3.边框显示区24

边框显示区域可以显示黄颜色或红色，没有犯规时边框不显示，何时显示何种颜色由测试规则确定。如，第一次犯规边框显示黄颜色，第二次犯规边框显示红颜色。

显示屏模块2工作流程如图4所示，具体如下：

1.显示屏模块无线单片机21接收到的主机模块1发来的级数的数据信息和起跑前的倒计时的时间数据信息，并且以数字的形式显示在显示屏模块2的相应区域，此时倒计时的时间数字是红颜色。

2.显示屏模块无线单片机21接收到的主机模块1发来的起跑前的倒计时的时间数字减为“00”时，此时数字转变为本级跑的倒计时时间数字，并且数字转变为绿颜色。

3.显示屏模块无线单片机21接收到的主机模块1发来的本级跑的倒计时时间数字减为“00”时，此时数字又转变为起跑前的倒计时的时间数字，并且数字转变为红颜色。如果此时显示屏模块2没有接收到主机模块1发来的犯规信号，边框将不显示；如果此时接收到主机模块1发来的犯规信号，则根据发送来的不同犯规信号，边框显示出不同的颜色。

如图1所示，折返点模块3包括：无线编码发射电路31和触碰开关32；无线编码发射电路31受控于触碰开关32，测试者脚踏或手按触碰开关32时，折返点模块3可发出无线编码信号，其发出的这个无线编码信号只能被同一测试道的子机模块4的无线解码接收电路42接收到。折返点模块3是为确认测试者是否到达折返点而设置的。

如图1所示，子机模块4的组成包括：子机模块无线单片机41，无线解码接收电路42和计时停止开关43；子机模块4内部设有的一个子机模块无线单片机41，主要是用来与主机模块1进行数据通信，并且有其运行程序，子机模块4的计时、数据的存储以及与主机模块1进行的无线数据通信都是由子机模块无线单片机41来完成。子机模块4中的无线解码接收电路42可以收到同一测试道的折返点模块3发出的无线编码信号，这个功能的设置是为了判断测试者是否按照要求到达了折返点。

子机模块4主要有4个功能：

1.当接收到主机模块1发出的开始计时(起跑)信号时，即刻开始计时；

2.子机模块4可以接收折返点模块3发出的无线编码信号；

3.当测试者按动计时停止开关43时，计时器停止计时，并且锁定时间；

4.当接收到主机模块1发来的时间数据请求信号时，即刻将时间数据信息发给主机模块1。

如图5所示，当子机模块4收到主机模块1发出的起跑信号时，子机模块4开始计时；当测试者脚踏或手按子机模块4的计时停止开关43时，子机模块无线单片机41计时器停止计时，并且所计的时间被锁定，这个时间数据可以被主机模块1调取。即当子机模块无线单片机41接收到主机模块1发出的起跑信号时就开始计时，当测试者折返回到起跑点时脚踏或手按计时停止开关43时，本测试道停止计时，并且时间被锁定，即本级跑结束，等待主机模块1调取本级记录的时间数据。

另一方面，在一级的整个跑动计时过程中，也就是从起跑信号开始一直到子机模块4的计时停止开关43被触碰时，这其中子机模块4应该收到一次折返点模块3发来的无线编码信号，如果这期间子机模块4未收到折返点模块3发来的无线编码信号，而是直接收到计时停止开关43被触碰的信号，这说明测试者并未到达折返点就返回来了，此时子机模块4将会在主机模块1调取本级时间数据时向其发出犯规信息。

如图2所示，A、B、C是三条测试道，三名测试者分别在起跑线上的起跑点，当看到前方设在折返点处的显示屏模块2上显示的红颜色倒计时的时间数字时，可做好跑前准备；当红颜色倒计时的时间数字减为“00”时，测试者开始起跑，此时倒计时的时间数字转变为绿颜色，测试者可以根据绿颜色的倒计时的时间数字变化的情况调整自己的跑速；当测试者到达折返线的折返点时，应该触动一下折返点模块3上的触碰开关32后再折返跑回起跑点；测试者回程跑时同样可以看到设在起跑点处的显示屏模块2上显示的绿颜色倒计时的时间数字，测试者可根据倒计时的时间数字变化的情况调整自己的跑速；当测试者跑回到起跑点时，按动一下子机模块4上的计时停止开关43。到此完成一个级的测试。接下来测试者再根据折返点处的显示屏模块2上显示的信息情况准备下一个级的测试，如果显示屏模块2边框不显示，说明测试者通过刚刚结束的一个级测试，可以继续进行下一级的测试，如果显示屏模块2边框显示黄颜色或红颜色，则表示他在刚刚结束的测试中有犯规情况出现，如果累计犯规次数达到规则允许之外则自动结束测试，显示模块2不再显示级数信息和倒计时的时间信息。

本实施例中显示屏模块的3个显示区域：

边框显示区采用若干只红黄双色LED发光二极管，排布在显示屏边框的位置，所述的LED发光二极管按照颜色分为两组，并且具有相同的电路，其中一组显示黄颜色，另一组显示红颜色，分别用三极管驱动使发光二极管发光。犯规信号以高低电平的形式传输，电路中信号的高低电平受计算机5控制，无线单片机21转发该信号。如图7所示，无线单片机21控制端分别与黄颜色和红颜色电路的R1相连接，通过无线单片机21控制端输入信号至边框显示区。

当无线单片机21控制端为高电平时，三极管处于导通状态，其对应的一组LED发光二极管就被点亮，当无线单片机21控制端为低电平时，三极管处于截止状态，其对应的一组LED发光二极管就被熄灭。

(1)当两组电路的无线单片机21控制端都为低电平时，边框不显示颜色。

(2)当其中黄颜色所对应的那一组电路的无线单片机控制端为高电平时(并且红颜色对应的那一组电路的无线单片机控制端为低电平)，此时边框显示就是黄颜色。

(3)当其中红颜色所对应的那一组电路的无线单片机控制端为高电平时(并且黄颜色对应的那一组电路的无线单片机控制端为低电平)，此时边框显示就是红颜色。

级数显示区采用单色LED大尺寸共阳极数码管显示屏；

时间显示区采用红绿双色LED大尺寸共阳极数码管显示屏；

级数显示区和时间显示区的显示屏电路依次由数码管驱动器芯片、译码器芯片和计数器芯片连接构成，其电路连接方式如图8和图9所示。

级数显示区的控制信号来自于显示屏模块无线单片机21，并将级数显示在单色LED数码管显示屏上。

时间显示区的控制信号来自于显示屏模块无线单片机21，当三极管VT2和VT3经过电阻R2或R3被显示屏模块无线单片机21控制而处于导通或截止状态时，双色LED数码管实现红色或绿色的显示，在同一时刻三极管VT2和VT3只能允许有一个处于导通状态，而另外一只处于截止状态。

其中，应当根据所采用的大尺寸共阳极数码管的尺寸选择数码管驱动器芯片，可选用ULN2003、ULN2004、ULN2803等集成电路；译码器芯片可选用74LS48、74LS248等集成电路；级数及时间变化可选用74LS192计数器集成电路芯片。