無線便攜式加速度運動測量儀制造技術

本實用新型專利技術涉及一種無線便攜式加速度運動測量儀，無線便攜式加速度運動測量儀由加速度測量電路盒和彈性固定扣環構成，加速度測量電路盒上設置有SD卡存儲、發射天線、電源指示LED、開始按鈕、選擇按鈕和開關按鈕，加速度測量電路盒內具有三維加速度傳感器、微處理器控制電路、無線發射電路和存儲電路。本運動測量儀通過對三維加速度信號的獲取和處理，實現了方便的加速度數據的采集與存儲。測量儀結構小巧，方便佩帶，穩定可靠，并可以長時間采集數據，適合于對運動員的加速度測量和大專院校的力學、電子技術等課程的教學測量。（*該技術在2022年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

無線便攜式加速度運動測量儀
本技術涉及一種無線便攜式加速度運動測量儀，屬于運動學、力學、電子學的測量儀器

技術介紹
將加速度傳感器應用于體育運動之中，可以用于獲取運動員的加速度和爆發力等信息，可以對運動員的反應能力和加速度進行測定，對運動員的訓練有很大的幫助作用。以前對運動員反應能力的測定，大多是通過簡單的對聲光反應時間的測定方法， 或者是通過計算機模擬測定的方法對運動員進行反應能力的測試。但是這些測試方法受外界環境和人的主觀心理因素的影響較大，誤差較大，不能準確客觀地反映運動員在運動中的神經反應的能力。本無線便攜式加速度運動測量儀，可通過對運動員運動加速度的測量，掌握每一個運動員的神經和運動反應的情況。本技術采用了較先進的三維加速度傳感器，結合微處理器控制系統和無線發射電路及存儲電路，可以在運動場上直接、精確地測定和存儲運動員的反應和加速度情況，也可以更方便和及時地將加速度信息無線發射出去，本技術能促進運動員加速度的研究以及提高運動員的訓練水平，為運動員的選材和訓練提供科學的參考依據。同時也適用于力學、電子學等課程的測量領域。
技術實現思路
本技術針對現有測量儀器的不足，提出結合了三維加速度傳感器、微處理器控制電路、無線發射電路和存儲電路的無線便攜式加速度運動測量儀，無線便攜式加速度運動測量儀由加速度測量電路盒和彈性固定扣環構成，加速度測量電路盒上設置有SD卡存儲、發射天線、電源指示LED、開始按鈕、選擇按鈕和開關按鈕，加速度測量電路盒內具有三維加速度傳感器、微處理器控制電路、無線發射電路和存儲電路。測量儀體積小、重量輕， 可以長時間采集三維加速度數據。測量儀的微處理器控制電路所采用的微處理器芯片為TI公司為便攜設備開發的 16位MSP430F2274，MSP430F2274微處理器內部集成32K字節片內Flash程序存儲器和IK 字節數據RAM。8通道10位逐次逼近型A/D轉換器、硬件乘法器、I路精確模擬比較器、片內看門狗定時器、3路具有硬件捕獲/比較和PWM輸出功能的16位定時器、2路通用串行通訊接口和片內溫度傳感器。同時芯片采用貼片式封裝，節省電路板面積。另外，它的時鐘系統是專為電池供電系統而特別設計的，具有其靈活的時鐘源(外部高速晶振、外部低速晶振、 數字控制振蕩器)、可選擇的4種低功耗模式，可以使器件達到最低的功率消耗。本測量儀的三維加速度傳感器采用飛思卡爾半導體公司的MMA7260，它是一款單芯片三維高靈敏度加速度傳感器，基于表面微機械結構，集成信號調理電路、單極點低通濾波器和溫度補償部分，并且具有4種不同的靈敏度選擇模式。MMA7260能在XYZ三個軸向上以極高的靈敏度測量加速度的變化。它采用2. 2 3. 6V單電源供電，工作電流小于500 μ A(睡眠模式僅有3 μ A)，可測量O 350Hz、-6g +6g范圍內動態或靜態加速度。本測量儀的無線發射電路采用TI公司的無線射頻收發芯片CC2500作為無線通信模塊控制器。CC2500是TI公司的2. 4GHz無線頻帶的高接收靈敏度、低功耗、低成本的無線射頻收發芯片，無線通訊在空曠傳輸距離可達140米，通訊速率可達500kb/s，采用 SPI 口控制，發射電流IlmA至21mA可調，接收電流15mA，休眠電流小于20uA。工作溫度范圍-20°C +85°C。工作電壓1· 8-3. 6伏。它的有效頻率在2400-2483. 5MHz波段，具有多信道可編程，并可以方便地實現跳頻功能。本測量儀SD卡存儲所采用的是SanDisk公司的SD卡，SD卡工作在SPI模式，測量儀通過微處理器的A/D轉換，將加速度傳感數據存儲于SD卡中。測量儀整個系統由3V 電池供電。如果A/D轉換器采樣頻率達到IkHz，在SD存儲卡內部按照FAT16存儲格式創建 Windows操作系統可辨認的文本文檔記錄加速度數據，256M存儲卡就可連續存儲12h的加速度數據。彈性固定扣環采用金屬片制成，以保證有較好的彈性，并由螺釘與電路盒固定，彈性固定扣環用于方便連接運動員臂帶或腰帶。附圖說明圖I是無線便攜式加速度運動測量儀，其中的I是加速度測量電路盒，2是發射天線，3是電源指示LED，4是開始按鈕，5是選擇按鈕，6是開關按鈕，7是SD卡存儲口。圖2是無線便攜式加速度運動測量儀側面，其中的8是彈性固定扣環。圖3是信號處理電路。圖4是微處理器與發射芯片接口電路。圖5是微處理器與SD卡接口電路。具體實施方式在測量儀的使用中，三維加速度傳感器的信號經測量電路放大、濾波和信號的調理，A/D模數轉換器轉換等，最后通過微處理器系統進行數據的處理和存儲與無線發射。測量儀結構小巧，穩定可靠，可以長時間采集數據，適合于對運動員的加速度測量和大專院校的力學、電子技術等課程的教學測量。在本測量儀中，使用A/D單元的3個模擬輸入通道采集垂直、前后、側向3個方向的加速度電壓信號。其中前后方向的加速度信號接入模擬輸入通道AO，側向的加速度信號接入模擬輸入通道Al，垂直方向的加速度信號接入模擬輸入通道A2，未使用的模擬輸入通道都連接模擬地。使用電源電壓作為A/D轉換的參考電壓。3個方向的數據轉換采集的順序為側向、前后向和垂直向，每個通道轉換結束后，會觸發A/D中斷，將A/D轉換結果保存入緩存數組中。由于MSP430F2274微處理器的TimerA模塊采用特殊的計數模式，所以定時準確，不存在由于計數器重裝載初始值產生的時間誤差。微處理器MSP430F2274與CC2500共有6根連接線，分別是SCLK為時鐘信號線， SO為數據輸出線，SI為數據輸入線，CSn為片選信號線，低電平有效，GDOO與GD02線則可用于溫度傳感等用途。在微處理器IK字節的片內數據RAM區為A/D采樣程序分配了 512字節作為保存采樣數據的數據緩沖區，以配合數據存入SD卡的操作過程。為了完成微處理器與SD卡的通信過程，將微處理器集成的通用串行通信接口單元配置為SPI工作模式，其SPI接口利用 SD 卡的 CS、SCLK、DATA IN、DATA OUT 與 MSP430F2274 進行通信，其中 DATA IN 和 DATA OUT 是數據的輸入和輸出信號線，CS是SD片的片選信號線，在整個SPI操作過程中，CS必須保持低電平有效，SCLK是外部控制器提供的時鐘信號。權利要求1.一種無線便攜式加速度運動測量儀，其特征是無線便攜式加速度運動測量儀由加速度測量電路盒(I)和彈性固定扣環(8)構成，加速度測量電路盒(I)上設置有SD卡存儲(7)、發射天線(2)、電源指示LED (3)、開始按鈕(4)、選擇按鈕(5)和開關按鈕(6)，加速度測量電路盒(I)內具有三維加速度傳感器、微處理器控制電路、無線發射電路和存儲電路。2.根據權利要求I所述的無線便攜式加速度運動測量儀，其特征是其三維加速度傳感器采用MMA7260。3.根據權利要求I所述的無線便攜式加速度運動測量儀，其特征是其微處理器控制電路所采用的微處理器芯片為TI公司的MSP430F2274。4.根據權利要求I所述的無線便攜式加速度運動測量儀，其特征是其無線發射電路采用TI公司的無線射頻收發芯片CC2500作為無線通信模塊控制器。5.根據權利要求I所本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種無線便攜式加速度運動測量儀，其特征是：無線便攜式加速度運動測量儀由加速度測量電路盒（1）和彈性固定扣環（8）構成，加速度測量電路盒（1）上設置有SD卡存儲（7）、發射天線（2）、電源指示LED（3）、開始按鈕（4）、選擇按鈕（5）和開關按鈕（6），加速度測量電路盒（1）內具有三維加速度傳感器、微處理器控制電路、無線發射電路和存儲電路。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：汪建，陳濤，
申請(專利權)人：四川農業大學，汪建，
類型：實用新型
國別省市：