专利名称：灵敏素质自动测试仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种体育运动测试仪，具体涉及一种灵敏素质测试中使用的测试仪。
背景技术：
根据国家教委和国家体委关于普通高等学校体育专业招考的有关规定，灵敏素质测试是一项必测项目。考生的灵敏素质，是通过考生在定点起跑后按顺序到达规定测试点的时间来评判的。其中有十字变向障碍跑、三角形跑和五米三向折回跑等可选项。在相关测试仪器中，现有的大型电子计时系统结构复杂，造价昂贵，只在大型的正式的竞赛中使用，而小型的计时器，功能单一，仅能用于计时，不能对考生进行全面、自动的测试，加上此项目不可控因素多，考生途中是否犯规，也只能通过裁判目测来判断，全过程通常要安排多人监考，不仅工作强度大，而且还有较大的分散性和计时误差，影响测试结果，有碍人才的选拔。
发明内容
本实用新型的目的在于克服现有计时器的上述缺陷，提供一种测试准确工作效率高、结构简单且造价较低的灵敏素质自动测试仪。
本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的一种灵敏素质自动测试仪，包括一台带单片机的主机及与之电连接的红外线传感器、发令键盘和显示屏。主机内安装有与单片机进行数据和控制交换的控制逻辑集成电路，该控制逻辑集成电路包括监控模块、计时模块，其中监控模块将控制信号传送到键盘，控制发令；主机内有输入电路连接红外线传感器和键盘，并将红外线传感信号和键盘信号输入到上述控制逻辑集成电路中，有输出电路将测试数据输出到显示屏。
采用本实用新型对考生进行测试，只需裁判一人操作，即可取代原有的发令员、计时员、司线员的全部职能，不仅工作效率大大提高，测试快捷，而且计时客观准确，杜绝了人为差错，有较大的推广价值。
图1为本实用新型的结构方框图；图2为图1一实施例的一种现场布置示意图；图3为图2中反射式传感器的发射接收电路；图4为图2中对射式传感器的发射器电路；图5为与图4对应的接收器的检波放大电路；图6为与图5对应的接收器的输出控制电路；图7为与图5对应的另一种接收器的输出控制电路。
图中1、主机，2、键盘，3、红外线传感器，4、光电隔离电路，5、控制逻辑集成电路，6、单片机，7、光电隔离电路，8、显示屏，9、反射式传感器，10、发射器，11、接收器，12、接收器，13、发射器，14、发射电路。
具体实施方式
依照灵敏素质测试的招考规定，本实用新型从要求的测试点采集信号、分析处理，并协助裁判监控测试过程(避免犯规)，最后将成绩输出。其测试点的信号包括起跑点信号、中间测试点及终点的到位信号及其到位的顺序信号。
以下结合附图及实施例介绍本实用新型。
参见图1。一台外接电源的主机1内，带有单片机6、及与单片机进行数据和控制交换的控制逻辑集成电路5及输入输出电路，其中输入、输出电路均为光电隔离电路，单片机采用AT89C52。控制逻辑集成电路为EPM7064S型，其中包含监控模块、计时模块。
红外线传感器3、发令键盘2和显示屏8与主机1连接。主机1通过光电隔离电路4接收红外线传感信号和键盘信号后，对传入信号及传入顺序的数据进行分析处理，控制计时模块，再通过监控模块将控制信号送到键盘2，同时将测试数据，包括犯规情况、测试成绩输出到显示屏8。发令键盘2上设置有发令键、取消键等按键，主机1或键盘2上还可设置若干状态指示灯。输出电路上也可连接一发声电路，模拟起跑枪声和裁判口令。
图2为本实用新型的一个实施例在五米三向折回跑项目测试现场中的布置示意图。考生的测试过程为起跑点→②→①→③→①→④→终点，在此过程中，只有考生按顺序到达测试点、准确踏上到位标志线、最后全力冲刺，系统则正常开表停表，显示屏8显示考生的测试成绩，否则作犯规处理。
本实用新型的红外线传感器3包括反射式传感器和对射式传感器两种。在测试场地的起跑区一侧，设置反射式传感器9。各测试点①、②、③、④的到位线两端的延长线上安装有对射式传感器，它由分体的发射器10和接收器11组成；感应终点冲刺的远距离对射式传感器由发射器13和接收器12组成。
参见图3。反射式传感器9中，发射电路14和接收电路通过稳压集成电路7805、插座J1与主机相连，接收12V电源，并输出电平信号。
其中发射电路14由BA5104集成电路IC1、晶振455K、电容C1、C2、电阻R1、R2、R3、三极管VT1、稳压二极管D1、红外发光二极管组成。晶振455K、电容C1、C2接在IC1的OSC1、OSC2脚上，当K1至K8中任何一脚接地，455晶振工作，产生振荡，IC1的D0脚有振荡输出，VT1工作，红外发光二极管VD1、VD2向外发射红外光波。设置两个串联的红外发光二极管VD1、VD2，扩大红外线的发射区域。
该反射式传感器的接收电路包括专用红外线接收块HQA268、BA5204集成电路IC2及非门电路IC3，若HQA268收到红外线光波，由VT2放大从IC2的IN脚输入，经处理后，IC2的HP1～HP6、CP1、CP2脚中与发射对应的一脚输出高电平，经非门电路IC3放大，通过插座J1接主机1的光电隔离电路4。
该反射式传感器9能感应起跑区域宽度45cm、远度70cm、高度3cm范围内的红外线。当考生站到起跑位置上，红外光被后脚挡住后反射回去，此时红外接收探头HQA268收到红外线光波，接收电路将高电平信号从插座J1输入到主机1，则确认运动员(考生)起跑已到位，到位状态指示灯亮，即可发令。裁判按下发令键，主机发出模拟枪声，考生后脚离地，主机从插座J1收到的电平发生变化，立即启动计时模块开表计时。
图2中每一组分体的发射器10和接收器11组成一个对射式传感器。
参见图4。发射器10由集成电路BA5104和455K晶振、红外发光二极管等组成，通过稳压集成电路7805、插座J2与主机1相连，接收12V电源。该部分与上述设置在起跑区的反射式传感器的红外线发射电路14相同。
对射式传感器的接收器11中，包括检波放大电路和输出控制电路。
其中检波放大电路参见图5。该电路中，红外接收探头HQA268连接三极管VT61、VT62、电阻R62、R63，将收到红外线信号放大，通过二极管VD61、VD62、电容C62进行检波，VT63、VT64、R64、R65、R66再放大，从VT64的C极输出，通过插座J60输出电平信号。另外，VT64的C极还通过串联的电阻R67、R68、稳压管D62，连接VT65、发光二极光管VD63，组成感应指示电路，以显示红外线对射的感应状态。
在同一个对射式传感器的接收器11中，可以设置3～5组检波放大电路，输出电平信号的插座则为J60～J64。
参见图6，输出控制电路的主插座J3与主机1连接，取12V电源，经由C63、C64及稳压集成电路7805输出5V电压，供电。并联的插座J65～J69与上述五组检波放大电路的插座J60～J64连接，供电并接收电平信号。门电路U61～U64与插座J65～J69连接，接收电平信号并进行逻辑处理，再由U65、U66放大，从插座J3输出至主机。插座J65、J66分别接U61的两输入脚，J67、J68分别接U62的两输入脚，U61、U62的输出脚分别接U63的两输入脚，U63、J69的输出脚分别接U64的两输入脚。U64的输出脚一路接74S04非门电路U67、电阻R60、发光二极光管VD64组成的到位指示电路，另一路经74S04非门电路U65、U66放大，电平信号通过主插座J31输出。
其中U61～U64采用与门电路74S08，利用与门的逻辑关系，当任何一脚输入为0时，则输出为0。五组检波放大电路中的红外接收探头HQA268从上至下排列，全部感应红外光对准时，U64输出为高电平1。当考生跑到位准确踏线时，五个红外接收探头感应的红外光线中任意一条或多条被切断，U64的输出即变为低电平0。
如图2中的测试点①、②、③、④的到位线上分别设置了上述的对射式传感器，用于对途中各测试点到位的监控，其控制高度为32cm，宽度250cm～450cm，检测精度误差小于1毫米。这四个对射式传感器通过各自的主插座J31～J34分别连接主机，输入考生在测试过程中的到位情况由主机来判断到位顺序分析测试状况。
为了保证终点冲刺时系统能准确停表，避免考生未到终点、手去挡光造成停表，终点冲刺位置则设置一对远距离的对射式传感器，由发射器13和接收器12组成。
发射器13的电路与发射器10的电路相同，如图4。
接收器12的电路采用三组图5所示检波放大电路和图7所示的输出控制电路组成，以满足至少有两个红外接收探头HQA268感应的红外光线被切断时，该接收器才输出使主机控制停表的电平信号。
参见图7，有三个连接检波放大电路的插座J71～J73，其输出的电平信号经过门电路逻辑处理后，从主插座J7输出。所述门电路由6个非门电路U71～U76、3个与非门电路U77～U79、两个与门电路U80、U81电路组成。其中J71的信号由U71、U72倒相，J72的信号由U73、U74倒相，J73的信号由U75、U76倒相，U71～U76的输出脚按U72-U73、U74-U75、U71-U76组合，再作为与非门电路U77～U79的输入脚，分别经U77、U78、U79的输出脚输出，U77～U79的输出脚再作为与门电路U80、U81的输入脚。
当考生的身体冲过终点时，三组检波放大电路中至少有两个红外接收探头HQA268中所感应的红外光线被切断，插座J71～J73输出的电平信号为000或001，由上述6个非门U71～U76倒相后为111111或111100，在U77～U79的输出011或000，与门电路U80、U81的最终输出为低电平0，主插座J7向主机输出的电平由高变低，此时单片机立即发出停表指令，控制停表。否则，只有一个红外接收探头HQA268中所感应的红外光线被切断，与门电路U80、U81的最终输出仍为高电平1，主插座J7向主机输出的电平不发生变化。
本实用新型中的主机还可通过RS232接口与一台电脑连接，将考生的信息传输到该上位机上，通过设计系统管理软件将考生的成绩进行统计、排序、打印等处理，得到更为实用的测试数据。
本实用新型已经试制成功，使用效果显著。
权利要求1.灵敏素质自动测试仪，其特征在于有一台带单片机(6)的主机(1)及与之电连接的红外线传感器(3)、发令键盘(2)和显示屏(8)，主机内有控制逻辑集成电路(5)和输入输出电路；所述输入电路接收红外线传感信号和键盘信号，所述控制逻辑集成电路(5)与单片机进行数据和控制交换，它包括监控模块、计时模块；主机(1)内的输出电路连接显示屏(8)。
2.根据权利要求1所述的灵敏素质自动测试仪，其特征为所述单片机(6)为AT89C52，控制逻辑集成电路(5)为EPM7064S，所述输入电路和输出电路为光电隔离电路(4)；所述输出电路还连接有发声控制电路。
3.根据权利要求1或2所述的灵敏素质自动测试仪，其特征为所述红外线传感器(3)包括反射式传感器(9)和对射式传感器，其中反射式传感器(9)设置在测试场地的起跑区一侧，对射式传感器为分体的发射器(10)和接收器(11)，每一组对射式传感器设置在各测试点及终点的到位线两端。
4.根据权利要求3所述的灵敏素质自动测试仪，其特征为红外线传感器(3)的发射电路部分由BA5104集成电路、晶振455K、电容、电阻、三极管、稳压二极管、红外发光二极管组成；红外线传感器(3)的接收电路部分包括含专用红外线接收探头HQA268的检波放大电路和包含门电路的输出控制电路。
5.根据权利要求4所述的灵敏素质自动测试仪，其特征为所述红外线传感器(3)的接收电路中，设有由稳压管、三极管、发光二极光管组成的感应指示电路。
6.根据权利要求3所述的灵敏素质自动测试仪，其特征为所述对射式传感器的接收器(11)设置有检波放大电路和控制输出电路，其中检波放大电路设有3～5组，通过插座连接到控制输出电路。
专利摘要本实用新型公开了一种灵敏素质自动测试仪，它包括一台带单片机的主机及与之电连接的红外线传感器、发令键盘和显示屏。主机内安装有与单片机进行数据和控制交换的控制逻辑集成电路，该控制逻辑集成电路包括监控模块、计时模块，主机内有输入电路接收红外线传感信号和键盘信号，有输出电路将测试数据输出到显示屏。采用本实用新型对考生进行测试，只需裁判一人操作，即可取代原有的发令员、计时员、司线员的全部职能，不仅工作效率大大提高，测试快捷，而且计时客观准确，杜绝了人为差错，有较大的推广价值。
文档编号G06F17/00GK2768670SQ200520050390
公开日2006年4月5日 申请日期2005年3月4日 优先权日2005年3月4日
发明者蔡言诗 申请人:湖南师范大学