一种体育课智能跳远测量系统的制作方法

本实用新型主要涉及一种测量系统，更具体地说，涉及一种体育课智能跳远测量系统。

背景技术：

跳远是现代体育教学和体育比赛的一项常见项目，但在目前的体育教学和比赛中，无论是犯规的判断，还是跳远距离的测量，仍采用人工判断和测量。在执行的过程中误差在所难免，现只有部分体能测试中的立定跳远运用了自动测距仪，这种跳远自动检测仪采用键盘跳毯测量的原理，由于运动员在测试时落地有强烈冲击，这会显著降低测试仪的寿命，而且坚硬的落地检测电路板不具备缓冲作用，容易造成运动损伤，所以跳毯式的检测仪不能真正的应用于跳远比赛的距离检测。通过光线检测跳远距离可以避免冲击力对跳毯造成的损伤，使测量系统具有更高的使用寿命。

技术实现要素：

本实用新型主要解决的技术问题是提供一种体育课智能跳远测量系统，其结构简单，根据红外光线被遮挡，红外接收管接收不到红外光线的原理，判断测试者的跳远距离，起跳时通过红外光线是否被遮挡判定测试者是否犯规，当测试者落地时向后倒，根据压力传感器是否检测到压力信号检测的信号判定测试者是否犯规。

为解决上述技术问题，本实用新型一种体育课智能跳远测量系统包括测量检测模块、信号采集模块、犯规检测模块、按键输入、刷卡模块、电源模块、信号处理模块、内存模块、显示模块、报警模块、语音提示模块、压力传感器，其结构简单，根据红外光线被遮挡，红外接收管接收不到红外光线的原理，判断测试者的跳远距离，起跳时通过红外光线是否被遮挡判定测试者是否犯规，当测试者落地时向后倒，根据压力传感器是否检测到压力信号检测的信号判定测试者是否犯规。

其中，所述测量检测模块的输出端连接着信号采集模块的输入端；所述信号采集模块的输出端连接着信号处理模块的输入端；所述犯规检测模块的输出端连接着信号处理模块的输入端；所述按键输入的输出端连接着信号处理模块的输入端；所述刷卡模块的输出端连接着信号处理模块的输入端；所述信号处理模块的输出端连接着显示模块的输入端；所述信号处理模块的输出端连接着报警模块的输入端；所述信号处理模块的输出端连接着语音提示模块的输入端；所述压力传感器的输出端连接着信号处理模块的输入端；所述信号处理模块连接着内存模块；所述电源模块的输出端连接着信号处理模块的输入端。

作为本实用新型的进一步优化，本实用新型一种体育课智能跳远测量系统所述信号处理模块采用AT89C51单片机。

作为本实用新型的进一步优化，本实用新型一种体育课智能跳远测量系统所述测量检测模块采用RPM6938红外接收管、L5IR850B-45红外发射管。

作为本实用新型的进一步优化，本实用新型一种体育课智能跳远测量系统所述压力传感器采用BP800压力传感器芯片。

作为本实用新型的进一步优化，本实用新型一种体育课智能跳远测量系统所述语音提示模块采用采用ISD1820语音芯片。

作为本实用新型的进一步优化，本实用新型一种体育课智能跳远测量系统所述内存模块采用FM25256芯片。

控制效果：本实用新型一种体育课智能跳远测量系统，其结构简单，根据红外光线被遮挡，红外接收管接收不到红外光线的原理，判断测试者的跳远距离，起跳时通过红外光线是否被遮挡判定测试者是否犯规，当测试者落地时向后倒，根据压力传感器是否检测到压力信号检测的信号判定测试者是否犯规。

附图说明

下面结合附图和具体实施方法对本实用新型做进一步详细的说明。

图1为本实用新型一种体育课智能跳远测量系统的硬件结构图。

图2为本实用新型一种体育课智能跳远测量系统的信号处理模块的电路图。

图3为本实用新型一种体育课智能跳远测量系统的测量检测模块的红外接收管的电路图。

图4为本实用新型一种体育课智能跳远测量系统的刷卡模块的电路图。

图5为本实用新型一种体育课智能跳远测量系统的压力传感器的电路图。

图6为本实用新型一种体育课智能跳远测量系统的电源模块的电路图。

图7为本实用新型一种体育课智能跳远测量系统的语音提示模块的电路图。

图8为本实用新型一种体育课智能跳远测量系统的显示模块的电路图。

图9为本实用新型一种体育课智能跳远测量系统的报警模块的电路图。

图10为本实用新型一种体育课智能跳远测量系统的测量检测模块的红外发射管的电路图。

图11为本实用新型一种体育课智能跳远测量系统的信号采集模块的电路图。

图12为本实用新型一种体育课智能跳远测量系统的犯规检测模块的光电传感器的电路图。

图13为本实用新型一种体育课智能跳远测量系统的犯规检测模块的红外发射管的电路图。

图14为本实用新型一种体育课智能跳远测量系统的内存模块的电路图。

具体实施方式

具体实施方式一：

结合图1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14说明本实施方式，本实施方式所述一种体育课智能跳远测量系统包括测量检测模块、信号采集模块、犯规检测模块、按键输入、刷卡模块、电源模块、信号处理模块、内存模块、显示模块、报警模块、语音提示模块、压力传感器，其结构简单，根据红外光线被遮挡，红外接收管接收不到红外光线的原理，判断测试者的跳远距离，起跳时通过红外光线是否被遮挡判定测试者是否犯规，当测试者落地时向后倒，根据压力传感器是否检测到压力信号检测的信号判定测试者是否犯规。

其中，所述测量检测模块的输出端连接着信号采集模块的输入端，测量检测模块采用红外发射管和红外接收管，红外发射管和红外接收管分别安装在测试毯的左右两侧，每个1厘米在左右对称的位置安装红外发射管和红外接收管，为了防止红外线之间互相干扰，左右两侧交叉安装红外发射管和红外接收管，即在左侧安装一个红外发射管，在它相隔1厘米的位置安装红外接收管；由于所述一种体育课智能跳远测量系统主要用于体育测试，男女生都有合格线作为标准，从女生合格线的位置开始采用红外接收管和红外发射管进行跳远距离的测量，测量原理为在测量区每个1厘米设置一条红外光线，当测试者从开始起跳线开始起跳，落地在测量区域，测试者挡住测量光线，红外发射管发射的红外线不能被红外接收管接收到，距离开始起跳线最近的被遮挡的光线的前一条没有被遮挡的光线的位置作为测试者的跳远成绩，红外发射模块由电源模块直接供电控制红外发射管发射红外线，红外接收管接收红外信号，当测试者起跳落地后，落地点位置处的红外信号被遮挡，红外接收管接收不到红外信号；红外检测模块的红外发射管的TTXD端与信号处理模块的P1.2引脚通过连接，红外接收管与信号采集模块通过RRXD端连接。

所述信号采集模块的输出端连接着信号处理模块的输入端，信号采集模块将光线信号转换成电平信号并输出，待机时，红外发射管发射红外光线，红外接收管接收光信号，运算放大器IC1A的正向输入端接高电平，运算放大器放大信号并输出，信号通过二极管接另一运算放大器的反向输入端，此时运算放大器IC02反向输入端接高电平，则此运算放大器输出低电平，信号采集模块的DATA1端与信号处理模块的P1.3引脚相连接。

所述犯规检测模块的输出端连接着信号处理模块的输入端，犯规检测模块用于检测测试者在起跳时是否踩线犯规，在起跳线两侧设置红外发射管和光电传感器，当测试者踩线犯规，红外信号被遮挡，光电传感器接收不到红外信号，输出低电平，当红外信号没有被遮挡，光电传感器接收到红外信号输出高电平，红外发射管的SIN端连接着信号处理模块的P0.2引脚，光电传感器的SOUT端连接着信号处理模块的P0.3引脚。

所述按键输入的输出端连接着信号处理模块的输入端，按键输入采用单一按键，按键模块S1通过手动按下按钮，控制测量系统进行测量工作。

所述刷卡模块的输出端连接着信号处理模块的输入端，刷卡模块通过刷身份证或者IC卡的方式读取身份证或者IC卡中的身份信息，信号处理模块对读写芯片采用中断控制方式，中断控制口INT1(P3.3)与MFRC500的IRQ脚相连。MFRC500内部有64个寄存器，信号处理模块通过往寄存器里写入控制命令来对其进行配置和操作，其中掉电检测引脚RSTPD连接单片机P0.6脚，NCS脚连接P0.7脚，L1、L2、C3、C4构成的低通滤波器用于抑制晶振电路同时产生的高次谐波。接收电路由R1、R2、C5、C6组成，采用MFRC500内部产生的VNID电势作为RX脚的输入电势，为了减少干扰，VIND脚连接一电容C5到地，且必须在RX和VNID之间连接一个分压器(R1)，最好还在天线线圈和反压器之间串连一个电容(C6)；信号处理模块的P3.3、P0.6、P0.7引脚分别与刷卡模块的IRQ、RSTPD、NCS口相连接。

所述信号处理模块的输出端连接着显示模块的输入端，显示模块可以显示测试者的身份证号码和测试者的跳远成绩，显示模块采用LCD1602液晶显示屏，显示模块的D0、D1、D2、D、D4、D5、D6、D7端与信号处理模块的P2.0、P2.1、P2.2、P2.3、P2.4、P2.5、P2.6、P2.7引脚相连接，用来显示数据；显示模块的RS端与单片机的P3.0引脚相连接，用来控制数据命令；显示模块的R/W端与单片机的P3.1引脚相连接，用来控制读写操作；显示模块的使能端E与单片机的P3.2引脚相连接；信号处理模块的P3.0、P3.1、P3.2引脚用于控制显示模块中的数码管的选通状态。

所述信号处理模块的输出端连接着报警模块的输入端，报警模块用于当信号处理模块接收到压力传感器检测到的压力信号，信号处理模块输出高电平信号控制报警模块发出声音进行报警，报警模块采用警铃和发光二极管组成简单的声光报警电路，当自然状态下，P1.0引脚输出高电平，Q1截止，警铃和发光二极管处于不工作状态，当检测到报警信号，P1.0引脚输出低电平，Q1导通，警铃发出声音，发光二极管发光，进行声光报警，报警模块的DB1端与信号处理模块的P1.0引脚相连接。

所述信号处理模块的输出端连接着语音提示模块的输入端，当信号处理模块计算出测试者的跳远成绩后，语音提示模块将测试者的跳远成绩通过语音播报的方式播放出来，语音提示模块采用ISD1820语音芯片，语音提示模块的PLAYE端与信号处理模块的P0.0引脚相连接，当PLAYE端接收到上升沿，芯片开始放音，放音持续到EOM标志位或内存结束，芯片进入节电模式；语音提示模块的PLAYL端与信号处理模块的P0.1引脚相连接，PLAYL端由低电平变为高电平时，芯片开始放音，放音持续到EOM标志位、内存结束或持续到电平，芯片进入节电模式。

所述压力传感器的输出端连接着信号处理模块的输入端，压力传感器用于检测测试毯女生不合格区域的受力情况，当测试者进行跳远落地区域在未达到女生合格线的不合格区域，在不合格区域不设置检测光线，当设置在测试毯下的压力传感器检测到压力信号时，证明测试者的跳远成绩不合格，当测试者落地在检测区域，但是没有站稳身体向后倾斜，脚在测量区域，但是身体其他部位接触不合格区域，压力传感器检测到压力信号，测试者的成绩仍为不合格；压力传感器的OUT输出检测到的压力信号到信号处理模块的P1.7引脚。

所述信号处理模块连接着内存模块，信号处理模块将检测到的测量成绩及测试者的身份信息传送到内存模块进行存储，内存模块的CS、MISO、MOSI、SCLK端分别与P0.4、P0.5、P1.1、P1.4引脚相连接。

所述电源模块的输出端连接着信号处理模块的输入端，由于红外发射管持续发光是电能的最大消耗部分，考虑到节省电能，电源模块为系统提供两个电源，一个15V的直流稳压电源，一个15V的直流脉冲电源，电源模块通过VCC引脚进行供电。

具体实施方式二：

结合图1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14说明本实施方式，所述信号处理模块采用AT89C51单片机。所述AT89C51单片机从它内部的硬件到软件都有一套完整的按位操作系统，片内RAM区间还特别开辟了一个双重功能的地址区间，十六个字节，单元地址20H～2FH，它既可作字节处理，也可作位处理。51单片机的I/O脚的设置和使用非常简单，当该脚作输入脚使用时，只须将该脚设置为高电平(复位时，各I/O口均置高电)。当该脚作输出脚使用时，则为高电平或低电平均可。

具体实施方式三：

结合图1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14说明本实施方式，所述测量检测模块采用RPM6938红外接收管、L5IR850B-45红外发射管。RPM6938红外接收管是具有NPN或PNP结构，能够靠光的照射控制电流的光电器件。当光照射到半导体PN结上时，先生成电子空穴对，最后成为与光电流成正比的光电流输出。红外发射管是由红外发光二极管矩组成发光体，用红外辐射效率高的材料制成PN结，正向偏压向PN结注入电流激发红外光，其光谱功率分布为中心波长830～950nm。

具体实施方式四：

结合图1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14说明本实施方式，所述压力传感器采用BP800压力传感器芯片。BP800压力传感器利用单晶硅的压阻效应，以单晶硅为基础，按特定品向，用先进的微机械加工技术形成弹性元件，在其适当位置用集成电路工艺形成四个等值应变电阻，组成惠斯登电桥，对电桥施加一恒定电压(流)，当有压力(压差)作用到弹性元件时，使输出与对应于所加压力成比例的电压信号，经电子线路把电压信号放大转换成二进制的4mA～20mADC输出。

具体实施方式五：

结合图1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14说明本实施方式，所述语音提示模块采用采用ISD1820语音芯片。ISD1820芯片采用CMOS技术，内含振荡器、话筒前置放大、自动增益控制、防混淆滤波器、平滑滤波器、扬声器驱动及FLASH阵列。最小的录放系统仅需麦克风、喇叭、两个按钮、3V电源及少数电阻电容。在录放操作结束后，芯片自动进入低功耗节点模式，功耗仅0.5μA。芯片采用多电平直接模拟量存储专利技术，每个采样值直接存储在片内FLASH单元中，因此能够非常真实、自然地再现语音、音乐、音调和效果音，避免了一般固体录音电路因量化和压缩造成的量化噪声和“金属音”。ISD1820的片内信息可保存100年(无需后备电源)，FLASH单元可反复录音1万次。

具体实施方式六：

结合图1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14说明本实施方式，所述内存模块采用FM25256芯片。FM25256是一个256千位的非易失性内存采用先进的铁电过程。一铁电随机存取记忆体或FRAM非易失性和执行读取和写入就好了内存。它提供了可靠的数据保留10年同时消除的复杂性，系统级的可靠性问题所造成的EEPROM和其他非易失性存储器。FM25256为用户提供实实在在的好处串行EEPROM作为一个硬件下拉更换。FM25256使用高速SPI总线，从而增强了高速写入能力FRAM技术。

本实用新型一种体育课智能跳远测量系统的工作原理为：智能跳远测量系统设计成一张测试毯，分为测试区和非测试区，通过合格线进行区分，测试区通过设置在测试毯两侧的红外发射管和红外接收头进行测试，当测试者落地时，测试者落地后脚遮挡住红外光线，根据具体哪个红外接收管接收不到红外光线得出测试者的成绩，测量检测模块发射红外光线并接收，信号采集模块将接收到的信号进行放大，传送到信号处理模块，得出测试者的成绩。在测试者起跳前，站在起跳线后，当测试者犯规后，设置在起跳线上的红外发射管和光电传感器，光电传感器接收不到红外信号，则判定为犯规；当测试者起跳后落地时，落地不稳，身体后倾坐到地上，设置在非测试区的压力传感器检测到压力信号，则判定为犯规。刷卡模块通过刷卡录入学生信息，按键模块控制测量系统进行工作，显示模块显示测试者的跳远成绩，报警模块用于当检测到测试者犯规时进行声音提醒，语音提示模块进行测试步骤提醒以及语音播报测试成绩，内存模块存储测试者的跳远成绩，电源模块为测量系统进行供电。

虽然本实用新型已以较佳的实施例公开如上，但其并非用以限定本实用新型，任何熟悉此技术的人，在不脱离本实用新型的精神和范围内，都可以做各种改动和修饰，因此本实用新型的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。