一种便携式有效运动量监测仪的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供一种便携式有效运动量监测仪，包括壳体，所述壳体内设有单片机，所述单片机连接有实现对所述运动强度信息进行掉电永存的存储器，用于采集运动强度信息的加速度传感器通过所述单片机与监测显示装置相连接；所述单片机通过USB桥接芯片与PC机相连接，所述PC机的个性化管理控制系统通过USB桥接芯片与所述监测仪进行通讯。该监测仪通过监测显示装置显示的星级直观表示当前值与最佳值的对比，有利于运动者的自我掌握，该仪器体积小、耗电少，方便实用。
【专利说明】一种便携式有效运动量监测仪
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及健身器械领域，具体涉及一种便携式有效运动量监测仪。
【背景技术】
[0002]随着城市化进程的深入化发展，工作性质和生活水平伴随而来的肥胖症、高血压、糖尿病、高血脂等慢性疾病患者也在全球范围内日益增多。合理膳食和适量运动是防治代谢性疾病的关键，但是过小的运动起不到治疗甚至减缓疾病的作用，而过量的运动又会导致某些疾病并发症的产生，因此如何让人们自觉的进行适量运动，成为有效防治上述常见慢性疾病的关键。
[0003]现有的监测人体运动量的仪器(如计步器、人体运动能量监测仪、心率监测仪等)只能显示运动能量或者有效步伐，而如何判断运动者的强度是否标准以及不达标的情况下如何对其的运动强度和运动持续时间指导，属操作性难度大、考虑因素复杂但却也是亟待解决的问题。
实用新型内容
[0004]有鉴于此，本实用新型提供一种便携式有效运动量监测仪，通过表征有效运动量的直观的数字和便于记忆的简洁图形来指导人们的适量运动，有效规避了“过”与“不及”的情形发生，对运动者的自我把握有重大的指导意义。
[0005]本实用新型采用的技术方案具体为:一种有便携式效运动量监测仪，包括壳体，所述壳体内设有单片机，所述单片机连接有实现对所述运动强度信息进行掉电永存的存储器，用于采集运动强度信息的加速度传感器通过所述单片机与监测显示装置相连接；所述单片机通过USB桥接芯片与PC机相连接，所述PC机的个性化管理控制系统通过USB桥接芯片与所述监测仪进行通讯。
[0006]所述单片机内设有显示驱动电路和用于计算完成的运动强度值且根据运动时间进行累计的算法处理电路，所述算法处理电路的计算结果输入单片机的显示驱动电路，所述显示驱动电路将计算结果对应的有效运动量通过所述监测显示装置以星的形式显示。
[0007]所述单片机的I/O端设有轮询按键，所述监测显示装置通过按下所述轮询按键显示所述运动强度信息对应的当前时间、总运动量、运动步数和运动距离，所述监测显示装置显示所述当前时间、总运动量、运动步数和运动距离对应的所述有效运动量。
[0008]所述个性化管理控制系统的体质信息录入端包括基本参数和体质参数，所述基本参数主要包括身高、年龄以及体重参数，所述体质参数主要包括代谢综合症群、慢病高危症群以及自定义症群。
[0009]所述单片机还包括产生共振时钟的高频振荡电路。
[0010]所述单片机的电源系统包括电池和电池电量、充放电状态确定电路。
[0011]所述电池为可充电的锂电池。
[0012]所述加速度传感器为MEMS三维加速度传感器。
[0013]所述监测显示装置为液晶显示器。
[0014]本实用新型产生的有益效果是:由于是信息来源于MEMS三维加速度传感器上进行计算，用于计算运动消耗的数据的精度性和稳定性良好高；
[0015]当达到一定运动强度和持续时间后，用有效运动量对应的“★”(星级)的方式图形的形式来直观表示当前的运动状态与理想运动量的对比，便于掌握和指导。通过在监测显示装置上显示“★”把运动目标分解成为直观的若干份，直接简单，便于运动者掌握且有明确的努力方向，且便携式结构的体积小、耗电少，方便实用；
[0016]个性化管理控制系统的录入信息与检测显示装置的星级对应，为每类运动人群定制有效运动量，尤其对于慢性病的防治来说，有利于调动运动者主动运动的积极性，因此广泛适用于因生活方式不当而引起的糖尿病、高血压、高血脂和肥胖征等代谢综合征患者以及需要进行运动锻炼的慢病高危人群。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]当结合附图考虑时，能够更完整更好地理解本实用新型。此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定，其中:
[0018]图1为本实用新型一种有效运动量监测仪的结构不意图；
[0019]图2为本实用新型一种有效运动量监测仪的单片机电路图。
【具体实施方式】
[0020]下面结合附图及实施例对本实用新型的技术方案作进一步详细的说明。
[0021]如图1-2所示的一种能够方便指导人体有效运动的有效运动量监测仪，可根据输入的人体参数值自动设定适合本人的目标运动量，并将目标运动量分解成若干份，当人体运动达到一定运动强度和持续时间后，会以图形的形式直观提醒运动者已经达到的有效运动量和还需要完成的运动量，以此来指导人们如何进行适量运动。
[0022]有效运动量监测仪主要包括MEMS三维加速度传感器D3、单片机D1、存储器D3、监测显示装置(以液晶显示器LCD为例)和USB桥接芯片D2及其外接的PC机上设有的个性化管理控制系统，USB桥接芯片D2的(25脚、26脚)与单片机Dl的RC6 (44脚)、RC7 (I脚)相连接，实现普通mini线材对PC机的USB通讯。
[0023]首先运动者通过个性化管理控制系统的录入端输入自身参数，自身参数包括基本参数和体质参数，基本参数主要包括如身高、年龄以及体重等，体质参数则主要包括代谢综合症群、慢病高危症群以及自定义症群，自定义症群设为用户可写入。且个性化管理控制系统的各项参数指标可以修改，以实现精准测量。
[0024]单片机Dl的电路装置包括放大、滤波、采样、数据处理、显示和数据传输电路，单片机Dl通过对运动者的自身参数进行分析计算，得出最佳运动量对应，并通过监测显示装置显示的星级直观显示。加速度传感器Dl输出的数字加速度信号与单片机Dl的RC4(42脚)、RC5(43脚)相连接，使用IIC总线协议单片机Dl完成对运动者运动的数据采集，然后通过单片机Dl的算法处理电路中的不同算法计算出运动强度值并根据时间进行累计，计算结果输入单片机Dl内的显示驱动电路，显示驱动电路与液晶显示器LCD相连接，用星级图案直观提醒运动者当前运动量与目标运动量的差距。
[0025]单片机Dl的I/O端(17脚)设有轮询按键，通过按下按键可轮询MEMS三维加速度传感器D3采集的运动数据对应的当前时间、总运动量、运动步数和运动距离，单片机Dl的RC4(42脚)、RC5(43脚)IIC总线协议复用，连接存储器D4实现信息掉电永存。此外，长按轮询按键可以清空步数记录，适合完成阶段强步运动步数和距离的测算。
[0026]锂电池的+点电压为3?4.7V，-点同时作为系统的模拟地，由数字加速度传感器D3进行运动信息的采集，并在内部完成模数转化，通过USB桥接芯片将数据信息输出。如使用一块3.3伏锂电直接供电，可更大程度地降低功耗，正常工作时平均电源电流低于0.5mA0
[0027]有为一种优选，单片机Dl可采用型号picl6f917器件。晶体Yl为石英晶体，其工作频率为32.768KHZ，和单片机Dl使用内部高频振荡电路产生共振时钟。单片机Dl的30脚、31脚与晶体Yl连接，晶体Yl与电容C8、C9组成振荡电路，利用单片机Dl的睡眠唤醒降低功耗。另启用单片机内部集成高精度晶振，设定取用4M主频，为单片机Dl提供两种不同的工作频率。液晶显示器IXD采用动态驱动方式，其占空比为1/4，偏压为1/3。
[0028]存储器D4可采用爱特梅尔24cl28，该型号的信息擦除重写次数高，实现信息掉电永存的性能十分优良，且与加速度传感器复用IIC总线协议，减少连线，使整个设备更微型化。
[0029]单片机Dl的电源部分包括一块可充电锂电池和开关Jl、电阻R(6、10)与单片机Dl的I脚、25脚相连接组成的电源电量、充放电状态确定电路。
[0030]单片机Dl的(7、28)脚连接电源部分的+端:单片机Dl的(6、29)脚接地，单片机Dl的(30、31)脚与晶体Yl连接组成频率振荡电路，以在时钟到来时唤醒单片机进行工作，工作时启用内部4M高振荡频率。
[0031]插入mini USB数据线实现通讯的同时，也可以利用PC机的USB接口对监测仪进行充电，设计充电电流为1A，考虑到充电涓流等环节，正常充电1.5h即可充满，充满电的监测仪的不间断工作待机时间可达七天之久。
[0032]本实用新型人体运动能量消耗监测仪是直接将数字加速度传感器输出信号进行运动能量的计算和分析的，因此工作效率很高，使用一块3.3V锂电直接供电，更大降低功耗，正常工作时平均电源电流低于0.5mA。体积小，重量轻，功耗小，可为糖尿病、高血压、高血脂和肥胖征等人群控制运动量的强度和大小提供准确的数据。
[0033]根据美国心脏协会(American Heart Associat1n)和美国运动医学学会(American College of Sports Medicine)于2007年8月I日公布的体能训练指导手册:建议美国18岁到65岁的健康成年人每周应有5天进行至少30分钟的中等强度有氧体能训练。每次运动时间应至少达到10分钟。按此要求，只要每天在仪器上显示3颗星，就达到了目的。这种方法直观简单又分解了目标，这对于自我掌握和医生指导两个角度来讲均具有很大的意义，为我国实现全民健身起到重要的作用。
[0034]如上所述，对本实用新型的实施例进行了详细地说明，显然，只要实质上没有脱离本实用新型的发明点及效果、对本领域的技术人员来说是显而易见的变形，也均包含在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种便携式有效运动量监测仪，其特征在于，包括壳体，所述壳体内设有单片机，所述单片机连接有实现对所述运动强度信息进行掉电永存的存储器，用于采集运动强度信息的加速度传感器通过所述单片机与监测显示装置相连接；所述单片机通过USB桥接芯片与PC机相连接，所述PC机的个性化管理控制系统通过USB桥接芯片与所述监测仪进行通讯。
2.根据权利要求1所述的一种便携式有效运动量监测仪，其特征在于，所述单片机内设有显示驱动电路和用于计算完成的运动强度值且根据运动时间进行累计的算法处理电路，所述算法处理电路的计算结果输入单片机的显示驱动电路，所述显示驱动电路将计算结果对应的有效运动量通过所述监测显示装置以星的形式显示。
3.根据权利要求2所述的一种便携式有效运动量监测仪，其特征在于，所述单片机的I/O端设有轮询按键，所述监测显示装置通过按下所述轮询按键显示所述运动强度信息对应的当前时间、总运动量、运动步数和运动距离，所述监测显示装置显示所述当前时间、总运动量、运动步数和运动距离对应的所述有效运动量。
4.根据权利要求1所述的一种便携式有效运动量监测仪，其特征在于，所述个性化管理控制系统的体质信息录入端包括基本参数和体质参数,所述基本参数主要包括身高、年龄以及体重参数，所述体质参数主要包括代谢综合症群、慢病高危症群以及自定义症群。
5.根据权利要求1所述的一种便携式有效运动量监测仪，其特征在于，所述单片机还包括产生共振时钟的高频振荡电路。
6.根据权利要求1所述的一种便携式有效运动量监测仪，其特征在于，所述单片机的电源系统包括电池和电池电量、充放电状态确定电路。
7.根据权利要求6所述的一种便携式有效运动量监测仪，其特征在于，所述电池为可充电的锂电池。
8.根据权利要求1所述的一种便携式有效运动量监测仪，其特征在于，所述加速度传感器为MEMS三维加速度传感器。
9.根据权利要求1所述的一种便携式有效运动量监测仪，其特征在于，所述监测显示装置为液晶显示器。
【文档编号】A63B71/06GK203916018SQ201420250335
【公开日】2014年11月5日 申请日期:2014年5月15日 优先权日:2014年5月15日
【发明者】张德伟, 刘东东 申请人:北京耀华康业科技发展有限公司