基于柔性阵列压力传感器的智能立定跳远板及其工作方法与流程

本发明涉及到体育电子测量技术领域，特别是一种基于柔性阵列压力传感器的智能立定跳远板。

背景技术：

跳远距离的测量是运动训练中必不可少的测试，跳远可以测试人体腿部的爆发力，是一项基本身体素质和能力的测试，其广泛应用于学生体质测试、体能锻炼、运动员和军人专业训练、人才选拔、竞技体育科研等诸多领域，特别是运动员专业训练中跳远测量，要求跳远距离测量具有较高的准确性。

传统的跳远测试主要是在地面上画起跳线，旁边放置标尺，通过肉眼读数测定跳远成绩。这种方法误差大，而且数据记录、管理及传输都十分麻烦。

目前，应用较为广泛的智能立定跳远测试装置主要是利用光线传感器组或者阵列式机械触摸开关来测量。光线传感器组如红外对管或光幕，是利用光幕被遮挡，装置发出遮光信号，以此判定落脚点位置；阵列式机械触摸开关是根据测试人员落脚点机械开关打开或闭合，使阵列电路中落脚点位置电阻发生变化，进而判定落脚点位置以及距离。

经检索专利申请号201520425024.1的专利文件，公开了“一种立定跳远自动测试装置”，装置包括立定跳远测试垫和主机；立定跳远测试垫的两侧安装三段光幕，将立定跳远测试垫划分为第一起跳区、第二起跳区和感应区，传感器阵列（光幕）分别安装于起跳区和感应区两侧；传感器阵列为光幕，光幕中传感器安装间距为1cm；传感器阵列的输出信号通过处理器采集和处理，并通过第一无线模块传送至主机；主机内设第二无线模块，接收立定跳远测试垫传输的数据，将数据传送至主机内的处理器，主处理器与串口液晶、串口USB模块、串口WIFI模块、语音模块、IC读卡模块连接，语音模块与扬声器连接；主机通过串口WIFI模块与PC机连接。测试人员起跳前，将存有个人信息的用户卡通过射频读卡模块，将个人信息显示在主机上。起跳后，光幕会自动识别起跳前最后时刻脚尖位置及落脚后最早时刻脚跟位置，微处理器采集信号并处理得到跳远距离数据，通过无线模块传送至主机，进而实现显示、语音播报、存储和管理功能。

虽然该专利提供了一种立定跳远自动测量装置，比起手动测量精度较高，但是，这种立定跳远装置还存在以下不足：

1、这种利用光线传感器组作为传感元件的跳远板，是通过红外阻断的方式来判断落脚位置，但此方法精度依然较低(如专利文件中所述光幕中传感器安装间距为1cm)；

2、这种利用光线传感器组作为传感元件的跳远板，红外传感器的检测角度范围较大，红外线具有一定的穿透性，进一步导致测量的准确性降低。

3、这种利用光线传感器组作为传感元件的跳远板，传感器数量较多，安装麻烦，该立定跳远测试垫和主机的体积较大，不便于搬运。

经检索专利申请号为00218669.1的专利文件，公开一种跳远距离测定显示仪。它包括一组数码管、A/D模数转换器、传感器。传感器包括测距板、若干条状齿形弹性动触片A、与上述各触片A一一对应的条形定触片B、装在测距板31上与动触片A一一对应连接的串联电阻、罩在上述测距板上的绝缘保护套。传感器将测试人员下落某点时的机械能转换成模拟电信号，再送至A/D模数转换器，A/D模数转换器将传感垫送来的模拟电信号转换成数字信号，再送至一组数码管，显示出跳远距离的数字。

该跳远距离测定显示仪的不足之处有：

1、这种传统的跳远距离测定显示仪，采用机械触摸开关作为传感元件用于跳远距离的检测，长时间的使用会导致开关易坏、易变不灵敏等故障，从而导致测量精度降低，测量稳定性低等异常现象；

2、这种传统的跳远距离测定显示仪，还存在粘结失效、接触不良和误报等问题；

3、这种传统的跳远距离测定显示仪，不可以存储用户的训练数据，更不支持联网，在当今智能化的社会，是不能满足用户的需求的。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本发明提供了一种基于柔性阵列压力传感器的智能立定跳远板，其包括传感元件、中央处理模块、跳远板本体、起跳板以及手持设备；

其中所述传感元件为平面式的柔性阵列压力传感器，所述传感元件铺设于所述跳远板本体的表面形成测试区域；

所述柔性阵列压力传感器用于检测所述测试区域在被踏压时的踏压位置产生的传感信号，并发送至所述中央处理模块；

所述中央处理模块包括采集模块、微控制器、传输模块与存储模块，所述采集模块采集所述传感信号并将所述传感信号转换为数字信号，所述存储模块存储所述的数字信号，所述微控制器接收所述数字信号并计算出跳远成绩，所述传输模块将跳远成绩传输到手持设备显示并语音播报；

所述起跳板作为所述智能立定跳远板的起跳装置，上表面标有起跳线和起跳标志脚印，用于确定起跳位置；

所述手持设备用于存储、管理和显示、播报跳远成绩。

较佳地，所述传感元件采用一体化印刷成型的条码式柔性阵列压力传感器，通过所述中央处理模块对所述条码式柔性阵列压力传感器行列扫描以采集传感信号，并对所述传感信号进行处理后确定跳远成绩。

较佳地，所述传感元件安装在所述跳远板本体正面面板上的中央区域形成测试区域。

较佳地，所述传输模块将所述中央处理模块与手持设备通过无线传输方式互联，所述无线传输方式包括蓝牙传输，所述手持设备包括智能手机或手持平板电脑。

本发明还提供了一种基于柔性阵列压力传感器的智能立定跳远板的工作方法，该工作方法包括以下步骤：

步骤101：智能立定跳远板接通电源，电源指示灯常亮表示电源已接通，上电操作；

步骤102：对智能立定跳远板进行初始化设置；

步骤103：根据起跳板上起跳线到跳远板本体的距离，设置基准距离并记录；

步骤104：在人员管理界面新增人员信息，包括：组别、编号和姓名；

步骤105：点击“开始测试”按钮进入立定跳远测试界面，然后在“选择分组测试人员”分组中选择并指定待测人员；

步骤106：人工进行蓝牙设置，通过蓝牙连接设备，确认蓝牙连接状态和当前基本参数准确无误，选择并保存基准距离；

步骤107：点击“开始测试”按钮，手持设备向智能立定跳远板上的中央处理模块发送开始测试指令，中央处理模块自行检测并反馈蓝牙连接和基准设置是否正确，正确则当前界面弹出“准备就绪”，执行步骤108，不正确则回到步骤106重新设置和连接；

步骤108：准备就绪后，待测人员在起跳姿势下起跳，待测人员一旦落脚在测试区域，即通过踏压跳远板本体上的传感元件，继而使传感元件产生与踏压位置对应的传感信号，中央处理模块上的采集模块采集传感信息并传输给微控制器处理；

步骤109：中央处理模块上的微控制器对传感信号进行处理后计算出跳远成绩，再通过传输模块将跳远成绩传输给手持设备，手持设备上的客户端软件即可接收并显示、播报该次测试的跳远成绩；

步骤110：手持设备上的客户端软件根据接收的测试信息建立用户数据库，保存跳远成绩后可继续下一位待测人员的测试，用户可以在数据管理界面查看、删除或导出已记录的人员信息和测试成绩。

本发明具有以下有益效果：

1、本发明采用柔性阵列压力传感器作为跳远板的传感检测元件，通过行列扫描检测踏压时传感器的踏压位置确定跳远距离，高密度和阵列化的柔性压力传感器使得跳远距离测量精度更高；

2、本发明采用一体化印刷成型的柔性阵列压力传感器作为跳远板的传感检测元件，不会出现粘结失效、接触不良和误报等问题，确保了跳远板运行的可靠性和稳定性，且更便于维护；

3、和传统的跳远检测装置相比，本发明具有结构简单、体积小、重量轻、可拼接及便于携带安装等优点；

4、和传统的跳远检测装置相比，本发明更加智能，具体体现在：支持通过蓝牙等无线传输方式与手机/PAD等手持设备联网交互的功能，从而实现用户信息录入和用户测试数据下载，并且具有数据存储和数据EXCEL表格导出功能，还支持联网测试和竞赛。

当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的智能立定跳远板的组成结构示意图；

图2为本发明提供的智能立定跳远板的控制原理示意图；

图3为本发明提供的智能立定跳远板的工作方法流程图；

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

传感元件1，中央处理模块2，采集模块21，微控制器22，传输模块23，存储模块24，跳远板本体3，起跳板4，手持设备5。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1、图2所示，本发明实施例提供了一种基于柔性阵列压力传感器的智能立定跳远板，包括传感元件1、中央处理模块2、跳远板本体3、起跳板4和手持设备5，传感元件1采用的是柔性阵列压力传感器，传感元件1安装在跳远板本体3正面面板上的中央区域，形成测试区域；中央处理模块2安装在跳远板本体3正面面板的侧边保护壳内；用户通过踏压智能立定跳远板面板上的传感元件1，从而使传感元件1产生与踏压位置对应的传感信号，然后传感元件1再将该传感信号传输给中央处理模块2；

本实施例，中央处理模块2包括采集模块21、微控制器22、传输模块23和存储模块24，其中采集模块21包括A/D转换器，采集传感信号并转换为数字信号；微控制器22接收采集模块采集的数字信号，并将数字信号传输至存储模块24中进行存储，微控制器22处理数字信号并计算出跳远成绩；传输模块23将跳远成绩传输给手持设备5，手持设备5显示并语音播报测试结果；

本实施例中所述传输模块将所述中央处理模块与手持设备通过无线传输方式互联，所述无线传输方式包括蓝牙传输，所述手持设备包括智能手机或手持平板电脑。当然本实施例提供的手持设备也可以是其他具有无线通信功能的智能终端，本发明不做具体限定。

起跳板4是智能立定跳远板的起跳装置，起跳板4上表面标有起跳线和起跳标志脚印，用于确定起跳距离。

其中传感元件1采用的是一体化印刷成型的平面式的柔性阵列压力传感器，该柔性阵列压力传感器的基本单元最小尺寸为1cm²，点阵密度在1个压力敏感点/cm²～9个压力敏感点/cm²之间，柔性阵列压力传感器基于电阻式结构，上层柔性基材、下层柔性基材采用耐高温聚酯薄膜，上层柔性基材、下层柔性基材经过电晕处理以防止静电干扰，上层柔性基材、下层柔性基材上分别印刷有敏感层，敏感层包括分层依次印刷的导线银浆层、绝缘层、粘合丝印胶层以及应变电阻浆料层，其中导线银浆层最接近上层柔性基材和下层柔性基材，且导线银浆层设有银浆引线；上敏感层和下敏感层组成网格状测量回路，压力敏感点位于网格的各个节点处，柔性阵列压力传感器通过银浆引线输出信号。

中央处理模块2通过行列扫描的方式确定柔性压力传感器受到踏压时被踏压的位置坐标，继而确定跳远距离。

传输模块23支持通过蓝牙等无线传输方式与智能手机和手持平板电脑等手持设备5联网交互的功能，从而实现用户信息的录入和用户测试数据的下载、更新及建立数据库，用户信息包括用户“组别”、“编号”和“姓名”等信息。

存储模块24支持将用户的测试数据存储在FLASH存储器上；智能立定跳远板支持将用户的测试数据以EXCEL表格形式导出功能，且支持联网。

请参阅图3所示，为本发明的工作方法流程图。本发明所述的智能立定跳远板的工作方法包括以下步骤：

步骤101：智能立定跳远板接通电源，电源指示灯常亮表示电源已接通，上电操作；

步骤102：对智能立定跳远板进行初始化设置；

步骤103：根据起跳板4上起跳线到跳远板本体3的距离，设置基准距离并记录；

步骤104：在人员管理界面新增人员信息，包括：组别、编号和姓名；

步骤105：点击“开始测试”按钮进入立定跳远测试界面，然后在“选择分组测试人员”分组中选择并指定待测人员；

步骤106：人工进行蓝牙设置，通过蓝牙连接设备，确认蓝牙连接状态和当前基本参数准确无误，选择并保存基准距离；

步骤107：点击“开始测试”按钮，手持设备5向智能立定跳远板上的中央处理模块2发送开始测试指令，中央处理模块2自行检测并反馈蓝牙连接和基准设置是否正确，正确则当前界面弹出“准备就绪”，执行步骤108，不正确则回到步骤106重新设置和连接；

步骤108：准备就绪后，待测人员在起跳姿势下起跳，待测人员一旦落脚在测试区域，即通过踏压跳远板本体3上的传感元件1，继而使传感元件1产生与踏压位置对应的传感信号，中央处理模块2上的采集模块21采集传感信息并传输给微控制器22处理；

步骤109：中央处理模块2上的微控制器22对传感信号进行处理后计算出跳远成绩，再通过传输模块23将跳远成绩传输给手持设备5，手持设备5上的客户端软件即可接收并显示、播报该次测试的跳远成绩；

步骤110：手持设备5上的客户端软件根据接收的测试信息建立用户数据库，保存跳远成绩后可继续下一位待测人员的测试，用户可以在数据管理界面查看、删除或导出已记录的人员信息和测试成绩。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。