一种虚拟现实动感骑行系统的制作方法

本发明涉及健身技术领域，具体为一种虚拟现实动感骑行系统。

背景技术：

在健身房里，人们骑着普通的动感单车锻炼身体，总觉得枯燥乏味、兴趣全无，实在是弃之可惜，食之无味。科学健身的理念日渐深入人心，锻炼者更加注重骑车的健身质量和效果，希望在轻松愉快的环境中骑车锻炼身体，能够实时了解自己的运动状况，实时调整运动强度，达到最佳的运动效果。由于没有运动数据采集装置，普通动感单车是一个孤立的运动器械，不能与虚拟场景相连，使得锻炼者的骑车健身缺乏娱乐性。由于没有运动数据采集装置，普通动感单车不能获取锻炼者的运动数据，不能反馈锻炼者的运动状况，使得锻炼者处于盲目健身状态，健身效果不佳。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种虚拟现实动感骑行系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种虚拟现实动感骑行系统，包括单片机模块、光电传感器、霍尔传感器、电源模块、手握心率检测模块和蓝牙模块。

作为本发明的优选，所述光电传感器包括光发射器和接收器，光发射器发出红外光或者可见光，光电传感器工作输出脉冲信号，从而完成一次控制动作，光电测速方法需要光电传感器与光栅盘的配合采集到动感单车的车速，光栅盘安装于动感单车驱动轮轮毂中心处，通过光电测速方法实时的测量出动感单车的车速。

作为本发明的优选，所述霍尔传感器用于对动感单车车轮转速进行测量霍尔传感器模块无触发时，输出低电平，模块有触发时，输出高电平，并将34枚磁钢均匀布置在动感单车驱动轮轮毂处，当动感单车驱动轮转动时，磁钢与霍尔传感器接触感应，则产生脉冲信号，由此得到了动感单车的车轮转速。

作为本发明的优选，所述手握心率检测仪用于实时监测锻炼者的运动心率，预警运动风险，防止锻炼者意外情况发生，所述手握心率检测仪通过手柄上的金属电极获取人体手掌上的心电信号，再经过放大滤波等信号调理后，提取r波并整形输出，最终使心率信号转化为单片机可以直接测量的方波信号1391。

作为本发明的优选，所述电源模块用于给整个装置进行供电，其为一个0-12v的可调直流电压源。

作为本发明的优选，所述单片机模块对采集后的动感单车运动数据进行处理。

作为本发明的优选，所述蓝牙模块主要负责数据的通信。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过骑行的速度采集装置和锻炼者心率采集装置。将采集到的动感单车的速度和锻炼者的心率以无线传输的形式传输给pc机，由此来驱动虚拟场景的漫游和心率的实时显示，让锻炼者在动感单车的运动中能实时感受逼近真实的虚拟场景和看到自己心率的状态，了解自身的运动状态，自我调节运动的强度，解决了锻炼者在健身过程中枯燥乏味的问题，增加了动感单车运动的娱乐性。同时也解决了锻炼者在健身过程中不能实时了解自身运动状态的问题，增加了动感单车运动的科学性和安全性，能够满足人们通过动感单车运动以达到保持健康,娱乐身心的需求。

附图说明

图1为本发明的系统模块示意图；

图2为本发明中单片机的电路图；

图3为本发明中单片机与光电传感器的电路连接图；

图4为本发明中单片机与霍尔传感器的电路连接图；

图5为本发明中手握心率检测模块的电路图；

图6为本发明中单片机与手握心率检测模块的电路连接图。

图中：单片机模块1、光电传感器2、霍尔传感器3、电源模块4、手握心率检测模块、蓝牙模块6。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-6，本发明提供一种技术方案：一种虚拟现实动感骑行系统，包括单片机模块1、光电传感器2、霍尔传感器3、电源模块4、手握心率检测模块5和蓝牙模块6；

本实施例中的光电传感器2选用槽型光电传感器2，型号为h42b6，槽的两侧分别装有一个光发射器和一个接收器，光发射器发出红外光或者可见光，当光发射器和接收器之间没有遮挡的情况下，接收器能接收到光，当光发射器和接收器之间有遮挡的情况下，接收器不能接收到光，光电传感器2工作输出脉冲信号，从而完成一次控制动作，光电测速方法需要光电传感器2与光栅盘的配合才能采集到动感单车的车速，光栅盘安装于动感单车驱动轮轮毂中心处，其直径为64mm,光栅格数为50格，实施例使用的光电测速方法能够实时的测量出动感单车的车速，因为其光栅格数多并且分布紧密，动感单车车轮只要转过一个微小的角度就能产生脉冲信号，便可得到车速数据，因此实时性得到了保证。

具体的，本实施例中采用增量计数的方式对动感单车的车轮转速进行采集，当车轮转动时，光栅盘交替遮挡槽型光电传感器2光发射器端所发出的红外光，光电传感器2依次输出脉冲信号，由此得到了动感单车车轮转速的数据。

为了对比光电传感器2测得动感单车车轮转速的准确性，并且具有无需改变动感单车的机械本体结构，还减少成本的优点，本实施例利用了霍尔传感器3对动感单车车轮转速进行测量，该3144霍尔传感器3模块尺寸为2.7cmx1.4mm，工作电压为直流5v,具有电源指示灯和信号输出指示、单路信号输出、灵敏度可调、电路板输出开关量、可以直接连接单片机、有磁场切割就有信号输出等特点。该霍尔传感器3模块无触发时，输出低电平，模块有触发时，输出高电平。为了能产生磁场，本实施例选用了与3144霍尔传感器3相对应的磁钢34枚。将34枚磁钢均匀布置在动感单车驱动轮轮毂处，当动感单车驱动轮转动时，磁钢与霍尔传感器3接触感应，则产生脉冲信号，由此得到了动感单车的车轮转速。

其次，为了使动感单车骑行锻炼更具有科学意义，本实施例选用了型号为sh601的手握心率检测仪，实时监测锻炼者的运动心率，预警运动风险，防止锻炼者意外情况发生。该手握心率模块，通过手柄上的金属电极获取人体手掌上的心电信号，再经过放大滤波等信号调理后，提取r波并整形输出，最终使心率信号转化为单片机可以直接测量的方波信号1391。当人体心脏跳动一下，便产生一定宽度的高电平。本实施例所选用的手握心率模块通直流2.4v-5.5v电压，具有良好的抗干扰能力，信号输出稳定等特点。根据人体工学的原理，将手握心率模块中带有金属电极的手柄安装在动感单车的车把处。

为了给动感单车虚拟科学健身系统装置提供电压，光电传感器2模块、霍尔传感器3模块、手握心率检测模块5、单片机模块1、蓝牙模块6正常工作电压均为5v,各个模块之间相互连接且又相互独立，工作时互不干扰。该系统功耗低，并且需要稳定持续的进行供电，因此本实施例选用0-12v/10a可调直流开关稳压电源，作为电源模块4。本实施例选用的电源模块4具有电压随时可以调节的优点。

基于51单片机开发板，单片机p3.2、p3.3引脚分别接收到由光电传感器2、霍尔传感器3和手握心率检测模块5所传递的脉冲信号,将脉冲信号计数计算处理后传输给sbuf寄存器，之后利用蓝牙模块6无线传输给pc机。本实施例选用stc89c52型号的单片机来实现动感单车运动数据的采集及处理。因为stc89c52单片机具有8k字节的flash,512字节的ram，处理功能强大，同时具有40个i/o口引脚，满足了数据采集装置所需的i/o口数量，还具有3个16位定时器和计数器，4个外部中断，满足了数据采集所需的定时计数条件。

除此之外，单片机串口通信是单片机与pc机之间信息交换的一种通信方式，具有程序编写简单，硬件接口结构简单，pc机能显示相关的调试信息，而不需要借助其他外部设备，程序调试方便快捷，方便验证程序的正确性等优点。但是由于需要借助一根串口线将单片机与pc机进行连接对动感单车虚拟科学健身系统的研究带来不便，因此本实施例采用了蓝牙串口模块替代了串口线，与pc机的无线连接，实现了数据的无线传输。本实施例选用的蓝牙串口模块是主从一体蓝牙模块6。该蓝牙串口模块的核心模块使用hc-05模块411,引出接口vcc,gnd,txd,rxd引脚，具有无线连接范围广，信号强，配对以后当全双工串口使用，支持8位数据位、1位停止位、奇偶校验的通信格式，体积小巧，防尘防静电等特点。当该蓝牙串口模块出厂时默认均为从机模式，为了能完成两个蓝牙模块6的配对，将连接单片机模块1--段的蓝牙模块6设置为从机，将连接pc机一端的蓝牙模块6设置为主机。连接pc机一端的蓝牙模块6由于pc机不能直接接串口，因此使用usb-to-ttl转化模块实现与pc机的连接。之后设置波特率为9600bps,设置8位数据位，无奇偶校检位。配对完成后，选择合适的com口,与pc机通信时打开对应的com口即可完成串口通信，实现与pc机无线信号传输。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本发明的优选例，并不用来限制本发明，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。