[实用新型]三维加速度运动测量仪

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种三维加速度运动测量仪，属于运动学、力学、电子学的测量仪器技术领域。 

背景技术

将加速度传感器应用于体育运动之中，可以用于获取运动员的速度和力量等信息，可以对运动员的反应能力和加速度进行测定，对运动员的训练有很大的帮助作用。 

以前对运动员反应能力的测定,大多是通过简单的对声光反应时间的测定方法，或者是通过计算机模拟测定的方法对运动员进行反应能力的测试。但是这些测试方法受外界环境和人的主观心理因素的影响较大，误差较大,不能准确客观地反映运动员在运动中的神经反应的能力。 

本三维加速度运动测量仪，可通过对运动员听到发令后的运动加速度的测量，掌握每一个运动员的神经和运动反应的情况，以提高运动员听发令枪后的起跑速度。本实用新型采用了较先进的三维加速度传感器，结合声音检测和单片机控制系统，不但可以在运动场上直接、精确地测定运动员的起跑反应和加速度，而且还可以对加速度进行分析和综合，能促进运动员加速度的研究以及提高运动员的训练水平，为运动员的选材和训练提供科学的参考依据。同时本实用新型也适用于力学、电子学等课程的实验领域。 

实用新型内容

本实用新型针对现有测量仪器的不足，提出结合了液晶显示屏、三维加速度传感器和单片机控制电路的三维加速度运动测量仪，三维加速度运动测量仪上设置有加速度测量电路盒和弹性固定扣环，加速度测量电路盒内具有三维加速度传感器、声音检测电路、单片机控制电路和液晶显示屏。 

本测量仪的单片机采用ARM系列的LPC2129，通过它的捕获通道和ADC通道实现对三维方向的加速度进行同时测量和获取，它是一种高性能32位单片机，带有256KB嵌入的高速Flash存储器、128位宽度的存储器接口、4个32位定时器、8路10位ADC、2路CAN、PWM通道和9个外部中断，其独特的加速结构使32位代码能够在最大时钟速率下运行，而且具有极低的功耗，适用于要求严格的实时控制场合。 

本测量仪的三维加速度传感器采用飞思卡尔半导体公司的MMA7260，它是一款单芯片三维高灵敏度加速度传感器，基于表面微机械结构，集成信号调理电路、单极点低通滤波器和温度补偿部分，并且具有4种不同的灵敏度选择模式。MMA7260Q能在XYZ三个轴向上以极高的灵敏度测量加速度的变化。它采用2.2～3.6V单电源供电，工作电流小于500μA (睡眠模式仅有3μA)，可测量0～350Hz、-6g～+6g范围内动态或静态加速度。 

本测量仪采用以LM358芯片为主的声音检测电路，声音检测电路在没有检测到声音时，其输出端为高电平，当麦克风接收到一定强度的声音信号时，其输出端变为低电平，电路输出信号接到单片机。 

声音检测电路用来检测发令枪的声音，作为对加速度传感器测量的起始。声音检测电路设计的重点是滤除噪音信号，当检测到发令枪枪声时产生一个脉冲信号，单片机识别后计数器开始计数。模块的电路和相关参数由多次实验后进行调整和确定。 

弹性固定扣环采用金属片制成，以保证有较好的弹性，并由螺钉与电路盒固定，弹性固定扣环用于方便连接运动员臂带或腰带。 

测量电路盒主机的液晶显示屏具有电源按钮和两个显示按钮。 

附图说明

图1是三维加速度运动测量仪，其中的1是液晶显示屏，2是加速度测量电路盒，3是液晶显示按钮，4是液晶电源按钮。 

图2是三维加速度运动测量仪侧面，其中的5是弹性固定扣环。 

图3是信号处理电路。 

图4是声音检测电路。 

具体实施方式

结合附图，下面具体说明三维加速度运动测量仪的工作过程和电路调节情况。 

三维加速度传感器收到声音信号后，开始感应运动员的运动，并把运动的变化转换为电压的变化，再经测量电路放大、滤波和传感信号的调理，A/D模数转换器转换等，最后由单片机系统处理并对数据进行存储和显示。三维方向加速度信息获取和处理电路主要利用32位高性能ARM单片机LPC2129，通过它的捕获通道和ADC通道实现对运动员三维方向运动加速度的同时测量和获取。