专利名称：健身器械虚拟实景控制器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种虚拟健身器械，尤其涉及一种健身器械虚拟实景控制器, 通过娱乐达到健身的目的。
背景技术：
目前国内健身行业和消费市场发展得较快，借助于现有互联网和通讯技术的 发展，现有的健身场所也相应地建立起内部网络环境，锻炼者可以在某一会员制 公司旗下的任一场馆进行训练，同时还可进行上网浏览、办理各种手续和累计积分等操作，从而在身体训练的同时享受网络带来的便利和快捷。
传统的互动娱乐输入装置使用时仅限于手指、手腕活动，身体相对静止，不 但缺乏真实感，而且使用者或操控者的颈椎、腰部、手腕等部位长时间的僵持， 对健康也较为不利。而且对于特殊的互动娱乐比如模拟击剑、拳击以及模拟钓鱼 等计算机程序，现有产品输入方式，难于感受互动娱乐想要表达的虚拟现实的境界。
虽然现有的健身场所建立起内部网络环境，但大多是提供终端界面、或是通过第三方伺服器与主机串联形成网络连接，多台健身器械相互间、或是健身器械 与管理工具之间的直接连接还是空白。因此，使用现有的健身器材并不能根据健 身者的实际情况、或是训练程序内容的更新变化进行自动调整和改变。健身者的 身体状况会随着周期性和连续性的锻练而变化。对于现有健身器材来说，其所存 储的训练程序是传统的固化程序，这种固有程序的反复使用难以适应身体状况的 变化，训练效率大大折扣。当需要改变训练程序、或是进行程序升级时，对于现 有传统健身器材来说是相当困难的。以心率功能为例，锻练时健身者的心率变化 是一个变量，对锻练强度、锻练时间、锻练条件等的确定具有直接影响。而且通 过测量正在使用健身器械锻练的心率籴调节，必须由专业教练给出方案并随机指导。而现有的健身器械相互间、或是健身器械与管理工具大多不具有直接连接， 因而这种在线指导就难以实现。
另外，现有的健身器械也有通过ic卡等作载体与终端机连接进行使用的，但是Ic卡使用时必须配置读卡器等硬件，其通用性较差而对健身者具有诸多限制， 生产健身器械的成本也较高。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服现有虚拟健身器械存在的上述问题，提供一种健 身器械虚拟实景控制器。本实用新型能使人在虚拟环境中运动，使人在虚拟场景 中获得如同在真实环境中健身的体验，能将原有健身器材仅能将各种参数显示在 健身器上的方式改变为直接显示到电脑上，并通过网络的连接与其他使用者共同 分享运动健身的乐趣。
为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下
一种健身器械虚拟实景控制器，包括健身器械和上位机，其特征在于所述 健身器械上设置有产生开关量和脉冲信号的传感器，传感器连接有对传感器输入 信号进行实时采样的单片机，单片机通过Usb接口芯片连接有接收单片机采样数 据的上位机。
所述传感器和单片机之间设置有滤除高频脉冲信号的开关量输入匹配电路。
采用本实用新型的优点在于-
一、本实用新型将原有健身器材仅能将各种参数显示在健身器上的方式改变 为直接将这些数据显示到电脑上，并通过网络的连接与其他使用者共同分享运动 健身的乐趣。
二、将数字健身的概念运用在运动健身类产品中，将健身与互联网融合到一 起，并结合数字处理的优越性，增加了运动健身器械的功能。
三、 本实用新型由于结合网络环境，使健身者能与其他使用者共同竞技娱乐， 增加了健身器械的趣味性。
四、 使用方便，对使用环境要求不高，随时都能得到健身体验，当需要增加 训练项目时，操作简单方便，易于推广和普及。
五、 使健身者更直观的了解自己的健身参数，方便健身者根据健身参数来调 整健身计划。
图1为本实用新型电路原理结构示意图
图2为本实用新型电路结构示意图
具体实施方式
一种健身器械虚拟实景控制器，包括健身器械和上位机，在健身器械上设置 有产生开关量和脉冲信号的传感器，传感器连接有对传感器输入信号进行实时采 样的单片机，单片机通过Usb接口芯片连接有接收单片机采样数据的上位机。在 传感器和单片机之间设置有滤除高频脉冲信号的开关量输入匹配电路。
采用本实用新型，健身者在健身器械上运动时，健身器械上设置的传感器产 生开关量和脉冲信号；开关量输入匹配电路将输入的开关量信号进行幅度限制和
滤波处理，将输入信号限制在控制器接受的幅度范围内；单片机对输入信号进行 实时采样，单片机将采样的开关量信号转换为数字信号后传送给上位机，完成信号采样；上位机上设置的控制器对脉冲信号进行高频采样，并在收到上位机的数 据传输命令时将采样的脉冲个数发送给上位机，上位机将控制器连续发送的脉冲 数相加得到段时间内的总脉冲数;控制器再对每个健身设备加上不同的地址编码； 将处理封装后的数据发送给上位机，上位机显示出健身者在健身器械上的运动状 态信息。
信号调理中，开关量输入匹配电路滤除易使控制器误采样的高频脉冲信号。 信'号采样中，在上位机向健身设备发出传输数据命令时，将控制器所采样的开关 量信号电平的高低转换为数字信号后，传送到上位机。脉冲计数中，控制器对脉 冲信号进行高频采样，对其上升沿的个数进行计数，将计数的值缓存在控制器内， 在收到上位机发出的数据传输命令后，将脉冲个数的数据发送给上位机，同时清 0缓存的数据，开始下一次采样，上位机通过连续不断的取数据命令，将每次脉 冲数相加，得到段时间内的总脉冲数。地址编码中，控制器的两位地址编码输入 位用于表示不同类型的设备，上位机通过不同的地址，识别是哪个控制设备发出 的数据，地址信息加载在控制器向上位机传送的每个数据包中。单片机将处理封 装后的数据通过Usb接口芯片发送到上位机，由控制器控制Usb接口芯片向上样 机发送数据。
本实用新型将健身设备与上位机如pc机相连并通过网络技术进行基于网络平 台的健身运动。硬件的实现主要在于能正确的把健身器上各种传感器数据如自行 车运动速度、健身者心率、划船器速度等，通过Usb接口芯片传到pc机。
本实用新型应用在健身自行车中时，通过4路开关量及一路脉冲量进行健身 自行车运动速度的采样，由于自行车转盘转动快设W不N,使4路升天量产生的 高电平次数也有快与慢的不同，通过对这种高低电平的0/l转换后，如果转盘转 速快则使0/1转换后的数据值比转速慢的数据值大，从而形成了采集的运动速度 大小的不同，再加上脉冲量的检测就能模拟出相对运动速度。速度数据采集完成 后，通过单片机将速度数据进行协议格式的封装，通过8位数据总线传入Usb接 口芯片。Usb接口芯片将接收到的上位机传出的健身自行车运动速度数据通过通 用Usb接口传入pc机。
数据传到pc机之后，通过设备的Usb驱动将传感器的数据如运动速度等提供 给网络虚拟健身平台，此平台直接使用传感器的数据模拟出相应的运动状态，并 实现无地域限制的共同运动场景。
在实现各种设备连接pc机时，使用两个地址区分接口分别代表不同的设备。 不同的设备运行时接不同的区分接口，设备区分接口产生相应单片机接口的髙电 平信号，在单片机传输数据时，根据这个信号在数据封装时产生不同的设备地址。
在上位机接收到封装的数据时，将数据解包后，通过地址的区分就可以区别不同 的设备。
本实用新型中设置Usb接口板用于采集4路开关量，l路脉冲信号，并通过 Usb接口传送给上位机。Usb接口板内置地址设置，可将同一条Usb线上挂不同 地址的健身器械，实现了多一个Usb 口多一个外设。Usb接口板采用了 Usb接口 芯片PDIUSB12，控制器为微控制器，采用STC12C5410AD。
本实用新型的工作原理如下健身者在划船器、跑步机、健身自行车等健身 器械上运动时，使传感器产生开关量和脉冲信号，经过信号调理得到较好的采样 信号，由单片机进行信号采样，并将数据转换成上位机需要的数据格式，再由单 片机程序加入设备的地址编码，单片机再将处理封装好的数据通过Usb接口芯片 发至上位机。由上位机显示出使用者的运动速度，状态等信息。
权利要求1、一种健身器械虚拟实景控制器，包括健身器械和上位机，其特征在于所述健身器械上设置有产生开关量和脉冲信号的传感器，传感器连接有对传感器输入信号进行实时采样的单片机，单片机通过Usb接口芯片连接有接收单片机采样数据的上位机。
2、 根据权利要求1所述的健身器械虚拟实景控制器，其特征在于所述传感 器和单片机之间设置有滤除高频脉冲信号的开关量输入匹配电路。
专利摘要本实用新型公开了一种健身器械虚拟实景控制器，包括健身器械和上位机，在健身器械上设置有产生开关量和脉冲信号的传感器，传感器连接有对传感器输入信号进行实时采样的单片机，单片机通过USB接口芯片连接有接收单片机采样数据的上位机。本实用新型将原有健身器材仅能将各种参数显示在健身器上的方式改变为直接将这些数据显示到电脑上，并通过网络的连接与其他使用者共同分享运动健身的乐趣。
文档编号A63B24/00GK201179317SQ20082006231
公开日2009年1月14日 申请日期2008年2月29日 优先权日2008年2月29日
发明者顺 颜 申请人:四川省乐乐健体育用品有限公司