本发明涉及体育测试设备技术领域，尤其涉及一种引体向上测试仪及控制方法。
背景技术：
力量素质是评价国民体质水平的一项重要指标，由于引体向上具有测试方法简单、器材简易、测试过程安全等优点。所以国内、外都将连续引体向上的成绩作为评定上肢及躯干力量的主要指标。
现有的连续引体向上成绩测试方法是规定每次引体向上的初始位置和终止位置。初始位置为身体伸直，双手握杠，直臂悬垂时的位置，终止位置为屈臂引体向上时下颌达到或超过单杆上沿，动作过程中身体伸直，不能摆动。达到规定要求的引体向上动作予以计数，达不到规定要求的不计数。可采用人工计数或是机器计数，人工计数需要一对一地进行记录，耗费人力，还容易出错。现有的一些引体向上测试仪能够实现对引体向上运动进行自动检测并计数，但大多结构复杂，安装操作难度大，容易受到外界因素的干扰而出现测试不准确的现象。还有的测试仪需要在测试者身体放置器材，给测试者造成不便和心理影响。
因此，现有技术还有待于改进和发展。
技术实现要素：
鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种引体向上测试仪及控制方法，旨在提供一种全新设计的非接触式测试方法和测试设备。
本发明的一种技术方案如下：
一种引体向上测试仪，包括主机和T型红外扫描装置，所述T型红外扫描装置包括T型红外发射杆和T型红外接收杆；所述T型红外发射杆上设置有水平排列和垂直排列的若干红外发射管及红外发射同步驱动电路；T型红外接收杆上设置有水平排列和垂直排列的若干红外接收管或红外接收模块及红外接收同步驱动电路，所述T型红外接收杆内部设置有智能分析电路，用于判断和输出测试状态；
所述红外发射同步驱动电路和红外接收同步驱动电路使T型红外发射杆和T型红外接收杆之间的信号同步，所述T型红外接收杆的红外接收管根据对面发出的红外线是否被遮挡，反馈检测信号至智能分析电路，所述智能分析电路根据所述检测信号输出引体向上测试结果至主机，所述主机显示引体向上结果。
优选地，所述T型红外发射杆和T型红外接收杆之间的扫描同步信号，采用有线或无线方式传递。
优选地，所述T型红外发射杆和T型红外接收杆采用可调节高度的支架固定。
优选地，所述T型红外接收杆内部还设置有无线通讯模块，用于和主机传递引体向上测试结果。
优选地，所述主机包括机壳，在机壳内设置有显示屏、键盘、无线通信模块、电池、主控板，所述显示屏、键盘、无线通信模块、电池均与主控板电连接。
优选地，所述T型红外发射杆中的若干红外发射管间隔0.5-3cm排列。
优选地，所述T型红外接收杆中的若干红外接收管间隔0.5-3cm排列。
本发明实施例还提供了一种引体向上测试仪的测试方法，方法包括：
预先将T型红外发射杆和T型红外接收杆通过可调节支架对称的设置在单杠的前后两侧，且T型红外扫描装置水平部分低于单杠下沿；
测试时，测试者头部正对T型红外扫描装置的垂直部分，双手握单杠，双臂伸直，T型红外扫描装置的垂直部分扫描到测试者的头部最低位置；水平部分扫描到测试者的手腕，记为状态A；
当测试者屈臂引体向上直到下颌过杠时，T型红外扫描装置的垂直部分被测试者身体全部遮挡；水平部分扫描到测试者的手腕及肩部，记为状态B；
当测试者屈臂引体向上下颌未过杠时，T型红外扫描装置的垂直部分扫描到测试者头部逐渐上移，直到全部被身体遮挡；水平部分扫描到测试者的手腕，或手腕与头部，或手腕与颈部，记为状态C；
当测试者伸直手臂身体下降时，T型红外扫描装置的垂直部分扫描到测试者头部逐渐下移，但未达到头部最低位置；水平部分扫描到测试者手腕的位置和轮廓，记为状态D；
当测试者单臂吊杆或双手脱杠时，T型红外扫描装置的水平部分扫描到测试者的单只手腕，或扫描为空，记为状态E；
当测试者完成动作从状态A到状态B，计为一次引体向上，T型红外扫描装置将引体向上次数发送至主机，主机对引体向上次数进行统计；若T型红外扫描装置检测到测试者完成动作从状态A到状态C，或完成动作从状态D到状态B，则主机判定动作不达标，不计数；当T型红外扫描装置检测到状态E，则结束测试。
优选地，所述T型红外扫描装置的水平部分低于单杠下沿的距离为0～10cm。
有益效果：本发明通过在单杠前后相向对称安置的T型红外扫描装置，准确检测人体做引体向上时的动作过程，并有效判断动作是否达到标准，从而简单可靠地对引体向上动作的达标数量进行统计计数，并通过与主机无线通讯，实现在主机上显示、记录、存储测试者信息及测试成绩，操作简单，提高了引体向上的测试效率。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1为本发明引体向上测试仪较佳实施例的结构示意图；
图2为本发明引体向上测试仪较佳实施例的第一使用状态示意图；
图3为本发明引体向上测试仪较佳实施例的第二使用状态示意图；
图4为本发明引体向上测试仪较佳实施例的红外发射同步驱动电路的示意图；
图5为本发明引体向上测试仪较佳实施例的红外接收同步驱动电路及智能分析电路的示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。以下结合附图对本发明的实施例进行描述。
请参阅图1-图5。如图1所示，本发明提供了一种引体向上测试仪，包括测试主机(图中未示出)和T型红外扫描装置1，T型红外扫描装置1与主机通过无线通信模块无线连接。T型红外扫描装置1包括T型红外发射杆11和T型红外接收杆12。T型红外发射杆11包括第一水平部分111和第二垂直部分112，T型红外发射杆11上设置有若干红外发射管及红外发射同步驱动电路。T型红外接收杆12包括第二水平部分121和第二垂直部分122。T型红外接收杆上设置有若干红外接收管及红外接收同步驱动电路及智能分析电路。红外发射同步驱动电路和红外接收同步驱动电路使T型红外发射杆和T型红外接收杆之间的信号同步，T型红外接收杆的红外接收管根据对面发出的红外线是否被遮挡，反馈检测信号至智能分析电路，智能分析电路根据检测信号输出引体向上测试结果至主机，主机显示引体向上结果，实现对引体向上的检测。
具体地，T型红外发射杆11和T型红外接收杆内均设置有无线通信模块。无线通信模块主要用于和主机传递数据，T型红外发射杆11内的若干红外发射管的间隔0.5-3cm，对应地，T型红外接收杆12内的若干红外接收管的间隔范围为0.5-3cm。具体地，若T型红外发射杆11中的若干红外发射管的间隔以为1cm，则，T型红外接收杆12内对应装有间隔1cm排列的若干红外接收管。T型红外发射杆和红外接收杆之间的同步扫描信号可以有线或无线传递。无线通信模块包括但不限于蓝牙模块、WIFI模块等模块。
所述T型红外发射杆11内红外发射管驱动控制电路原理图请参阅图4，本原理图将红外发射管数量设定为8，仅以此例说明原理，实际应用中根据需要可以任意扩充红外发射管的数量。图中有第一红外发射管D1～第八红外发射管D8共8个红外发射管，以及对应的第一三极管Q1～第八三极管Q8，共8个三极管。位移缓存器U2和第一三极管Q1～第八三极管Q8及周边电阻构成红外发射管驱动电路。第一位移缓存器U2的型号为74HC595。当单片机U1的P0.0管脚通过接口J1收到同步信号SEND_SYN_CLK后，第一单片机U1将按预先编制的程序驱动第一位移缓存器U2，按照预定的时间间隔依次轮流点亮红外发射管，保证相应的红外接收管可以同步接收到信号。第一单片机U1采用C8051F系列，例如可以是C8051F340、C8051F341、C8051F344、C8051F345。以第一红外发射二极管D1为例，第一单片机U1的TX/EN引脚输出发出使能信号给第一位移缓存器U2，第一位移缓存器U2的TX/EN接收到使能信号后，控制其QA引脚输出高电平至第一三极管Q1的基极使第一三极管Q1导通，此时第一红外发射二极管D1的负极为低电平，使第一红外发射二极管D1导通发光。其中J1的型号为计算机接口IEEE1394，俗称火线接口，用于与红外接收杆有线连接，通过数据线传递同步信号。由于第二红外发射二极管D2～第八红外发射二极管D8的工作原理和第一红外发射二极管D1相同，此处不再赘述。
T型红外接收杆12内部还设置有智能分析电路，用于判断和输出测试状态。具体地，T型红外接收杆12内红外接收管驱动控制电路及智能分析电路原理图请参阅图5。图中红外接收管(或红外接收模块)包括八个，分别是第一红外接收管H1～第八接收管H8，第二位移缓存器U5和第九三极管Q9至第十六三极管Q16及周边电阻为对应的同步上电驱动电路。第二位移缓存器U5的型号为74HC595。多路复用器U4，多路复用器U4采用型号为74HC251。多路复用器U4将红外接收管的输出状态传递给第二单片机U3，由第二单片机U3对红外接收管的红外信号进行处理。第二位移缓存器U5为第一红外接收管H1上电，第一红外接收管H1接收到第一红外发射二极管D1发射的红外线后，通过REC1引脚向多路复用器U4发送数据，多路复用器U4芯片通过Y脚将红外线信号发送给第二单片机U3，当测试者向上运动至预设高度时，红外线将被测试者挡住，水平杆中间区域的红外接收管将无法接收到红外线，此时由多路复用器U4识别测试者的运动状态。第二单片机U3对红外接收管的状态进行智能分析判断，从而获取测试仪扫描到的测试者的状态。第二红外接收管H2～第八接收管的工作原理和H1一样，此处不再赘述。本发明通过不能接收红外线的红外接收管数量，来分析测试者的测试状态(如测试者上向运动的高度和保持同一动作的时间等)其中74HC595型号的位移缓存器是具有三态输出功能(即具有高电平、低电平和高阻抗三种输出状态)的门电路。输出寄存器可以直接清除，具有100MHz的移位频率。其中J2的型号为计算机接口IEEE1394，俗称火线接口，用于与红外发射杆有线连接，通过数据线传递同步信号。
T型红外发射杆和红外接收杆通过高度可调节支架相向对称安置在单杠的前后两端，调节T型红外发射杆和红外接收杆的水平部分略低于单杠下沿，并保持T型红外发射杆和红外接收杆的水平部分高度一致。
优选地，主机包括机壳，在机壳内设置有通过电路连接的显示屏、键盘、无线通信模块、电池、主控板，显示屏、键盘、无线通信模块、电池均与主控板电连接。主机可以通过刷卡、扫描枪扫码、键盘、触屏等方式输入测试者信息，并通过主机发令开始测试，测试过程种主机实时显示、记录测试者合格引体向上动作的次数，直到测试结束并保存数据。
优选地，T型红外扫描装置的水平部分低于单杠下沿的距离为0～10cm。具体地，T型红外发射杆和红外接收杆的水平部分略低于单杠下沿，其调节范围一般在0～10cm，该数值决定了引体向上动作的难易程度，数值越小，难度越高。
本发明还提供了一种基于上述的的引体向上测试仪的控制方法，方法包括步骤：
测试时，测试者头部正对T型红外扫描装置的垂直部分，双手握单杠，双臂伸直，此时T型红外扫描装置的垂直部分可扫描到测试者的头部最低位置；水平部分可扫描到测试者的手腕，此为状态A(参看图2)。
当测试者屈臂引体向上直到下颌过杠时，T型红外扫描装置的垂直部分被测试者身体全部遮挡；水平部分可扫描到测试者的手腕及肩部，此为状态B(参看图3)。
当测试者屈臂引体向上但下颌未过杠时，T型红外扫描装置的垂直部分可扫描到测试者头部逐渐上移，直到全部被身体遮挡；水平部分可扫描到测试者的手腕，或手腕与头部，或手腕与颈部，此为状态C。
当测试者伸直手臂身体下降时，T型红外扫描装置的垂直部分可扫描到测试者头部逐渐下移，但未达到最低的位置；水平部分可扫描到测试者手腕，此为状态D。
当测试者单臂吊杆或双手脱杠时，T型红外扫描装置的水平部分仅扫描到测试者的单只手腕，或扫描为空(即无遮挡)，此为状态E。
当测试者完成动作从状态A到状态B，计为一次引体向上。当测试者完成动作从状态A到状态C，或完成动作从状态D到状态B，视为动作不达标，不计数。当出现状态E，视为测试结束。
应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。