专利名称：一种体质体能自动测试装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种体质体能自动测试装置，属体育运动测试设备技术领域。
背景技术：
目前，对人体体质体能的测试，国外大部分是单机测试。只有韩国能进行少量项目的综合测试(例如瘦体重、皮下脂肪含量等)，但其软件不能对被测者进行全面评价。国内对人体各项指标的测试，大部分是人工测试，一部分项目虽能进行单机自动测试、单机显示屏显示测试结果，但不能与计算机进行通讯，测试结果只能人工记录、人工统计与评价，测试工作包含过多的人为因素，对于人数较多的测试，人工读数和人工记录的工作量非常大，而且容易出现读数和记录的错误。

发明内容
本发明的目的是提出一种体质体能自动测试装置，用以对人体体质体能进行符合国家标准的规范性的全自动智能化测试，从而改变以往在体质体能测试中以手动式测试为主的局面，不但可以大大减少人为因素的影响，而且可以大大提高工作效率，较好地解决测试作量大的问题。
本发明设计的体质体能自动测试装置，包括传感器、信号处理器、单片机、单片机扩展程序存储器和数据存储器、命令键盘及计算机；被测者通过命令键盘输入测试号，传感器接受被测人体的测试指标信号，单片机将该信号处理成十进制表示的数值，该数值存储在单片机的数据存储器内，计算机通过485通讯方式发出对应于单片机的信号，并选通单片机串口与计算机串口通信，相应的测试指标的数值就读入到计算机内，完成相应的测量及数据自动传递。
上述测试装置中，传感器共有四种，其中第一种为力传感器，包括由四个电阻应变片组成的电桥、由三个三极管组成的二级信号放大器和一个A/D转换器，当作用在力传感器上的力发生变化时，应变片变形后其阻值发生变化，使力传感器的电桥的输出电压发生变化，产生微伏电压信号，通过运算放大器放大，再由A/D转换器变成数字信号，通过单片机的P0口读入单片机。
第二种为光电码盘传感器，包括码盘、发光管、光电接受管和光电隔离器，所述的码盘的四周为均匀开槽的圆盘，所述的发光二级管和光电接受管用支架固定在光电码盘开槽的两侧，光电接受管与光电隔离器相接。
第三种为光电传感器，包括一个发光二极管、一个光敏三极管、一个电流放大器和一个光电隔离器，发光二极管与光敏三极管相联，光敏三极管的信号经电流放大器放大后输入光电隔离器。
第四种为导通传感器，它包括两块薄金属板和一块放置在两金属板中间的海棉板，海棉板上有均布的圆孔，两金属板与光电隔离器相连。
本发明的体质体能自动测试装置能够对人体体质体能的各项指标实现自动测试、自动采集数据、自动评分。科学的解决了全民体质体能测试中以人工测试为主、测试工作量大、人为因素过多等带来的诸多问题，实现了全民体质体能智能测试。测试依据国家标准进行评定，测试结果可以作为国家监测全民体质、制订相关政策法规的重要依据，该项工作具有非常重要的社会意义。该装置工作可靠、性能稳定、操作简便，适合面广。


图1是本发明测试装置的工作原理图。
图2为力传感器的电路原理图。
图3为光电码盘传感器中所用的码盘的结构示意图。
图4为光电码盘传感器电路原理图。
图5为光电传感器电路原理图。
图6导通传感器的结构原理图。
图7为图6中的海棉板的结构示意图。
图8为导通传感器电路原理图。
具体实施例方式
图1-图10中，1是码盘、2是支架、3是发光管、4是光电接受管、5是支架，6是支撑轴，7是薄钢板，8是海绵，9是薄钢板，电路图中，U1是传感器，U2是信号处理器，U3是单片机，U4是程序存储器，U5是数据存储器，U6是计算机，U7是命令键盘，U8是A/D转换器，U9是光电隔离器，U10是导通传感器。
如图1所示，本发明的体质体能自动测试装置，包括传感器U1、信号处理器U2、单片机U3、程序存储器U4、数据存储器U5、命令键盘U7和计算机U6。被测者通过命令键盘U7输入测试号，传感器U1接受被测人体的测试指标信号，单片机U3将该信号处理成十进制表示的数值，该数值存储在单片机的数据存储器U5内，当计算机U6读相应的测试数据值时，通过485通讯方式发出对应于单片机的信号，选通单片机的串口与计算机串口通信，这样相应的测试指标的数值就读入到计算机内，完成了相应的测量及数据自动传递。图1为体质体能自动测试装置工作原理简图。
上述体质体能自动测试装置中，其传感器可为力传感器，其电路原理如图2所示，它包括由四个电阻应变片组成的电桥、由三个三极管组成的二级信号放大器和一个A/D(U8)转换器，当作用在力传感器上的力发生变化时，根据电阻应变效应的原理，应变片变形后其阻值也发生变化，致使力传感器的电桥的输出电压也随之发生变化，其变化量的大小与作用在传感器上的外力成一定比例。测试时力传感器产生微伏电压信号，通过运算放大器放大到0-5V，再由A/D转换器变成0-FFH的数字信号，通过单片机的P0口读入单片机。
上述传感器也可为光电码盘传感器，图4为光电码盘传感器的电路原理图，图中1是码盘、2是支架、3是发光管、4是光电接受管、5是支架，6是支撑轴，这6个元件共同组成了光电码盘传感器，其中码盘为四周有均匀开槽的圆盘，结构示意简图如图3所示。如图4所示，光电码盘传感器的工作原理为码盘1旋转，发光管3发光，光电接受管4接受信号后产生一组电脉冲。测试时测试者按动命令键盘，单片机进入中断服务程序，开始计算电脉冲的个数，每个脉冲当量为1毫米，总数经公式换算即为测试长度数值，光电接受管4与光电隔离器(U9)相接。
上述传感器还可以为光电传感器。图5为光电传感器的电路原理图，它包括一个发光二级管HG、一个光敏三极管3DU、与之相连接的电路和一个光电隔离器U9，当3DU管有光照时，电阻非常小，电流经R2电阻使电流放大器BG1导通，输出低电平；当3DU管无光照时，电阻非常大，电流不能经R2电阻使BG1导通，输出高电平。测试时测试者按动命令键盘，单片机进入中断服务程序，开始计算光电传感器接受到两次信号的间隔时间。
上述传感器还可以为导通传感器，图6为导通传感器的结构简图，它包括薄金属板7、薄金属板9和一个放置与两片金属板之间的海绵8，其中该海面上打有均匀的大小适宜的圆孔(如图7所示)，两片薄金属板接入一个电路中，当有压力作用在导通传感器上时，在压力的作用下，两金属薄板通过海绵的圆孔接通，使与之相连的电路产生电信号。图8为导通传感器的电路原理图，U10为导通传感器，U9为光电隔离器，测试时测试者按动命令键盘，单片机进入中断服务程序，开始计算导通传感器电信号发生变化的间隔时间。
本发明设计的体质体能自动测试装置能用以测试人体的13个体质体能指标，具体指标是体重、身高、体前屈、纵跳高度、闭眼单脚站立时间、4*10米往返跑、台阶测试、手臂握力、背肌力、反应时、肺活量、俯卧撑、仰卧起坐。其中体重、手臂握力、背肌力通过力传感器进行测量，身高、体前屈通过光电码盘传感器进行测量，纵跳高度、4*10米往返跑、台阶测试、俯卧撑、仰卧起坐通过光电传感器进行测量，闭眼单脚站立时间通过导通传感器进行测量。
本发明的关键点是体质体能智能测试装置由于选用了合适的传感器、并研制了可靠、快捷、准确的数据采集系统、能够同时进行多个单片机与一台计算机之间的数据通讯系统和功能强大、使用方便、性能可靠的测评软件系统以及12台能够与计算机之间进行通讯的单机测试仪，从而组成了一个全新的包含软件和测试硬件的大型的智能化的测试装置。解决了目前全民体质普查中测试仪器落后的局面。
权利要求
1.一种体质体能自动测试装置，该装置包括传感器、信号处理器、单片机、单片机程序存储器和数据存储器、命令键盘及计算机；被测者通过命令键盘输入测试号，传感器接受被测人体的测试指标信号，单片机将该信号处理成十进制表示的数值，该数值存储在单片机的数据存储器内，计算机通过通讯方式发出对应于该单片机的信号，并选通单片机串口与计算机串口通信，相应的测试指标的数值就读入到计算机内，完成相应的测量及数据自动传递；其特征在于，其中所述的传感器为光电码盘传感器，包括码盘、发光管、光电接受管和光电隔离器，所述的码盘的四周为均匀开槽的圆盘，所述的发光二级管和光电接受器用支架固定在光电码盘开槽的两侧，光电接受器与光电隔离器相接。
全文摘要
本发明涉及一种体质体能自动测试装置，被测者通过命令键盘输入测试号，传感器接受被测人体的测试指标信号，单片机将该信号处理成十进制表示的数值，该数值存储在单片机的数据存储器内，计算机通过通讯方式发出对应于该单片机的信号，并选通单片机串口与计算机串口通信，相应的测试指标的数值就读入到计算机内，完成相应的测量及数据自动传递。其中的传感器为光电码盘传感器，包括码盘、发光管、光电接受管和光电隔离器，所述的码盘的四周为均匀开槽的圆盘，所述的发光二级管和光电接受器用支架固定在光电码盘开槽的两侧，光电接受器与光电隔离器相接。本发明的装置工作可靠、性能稳定、操作简便，适合面广。
文档编号A61B5/00GK1589731SQ03123069
公开日2005年3月9日 申请日期2001年3月9日 优先权日2001年3月9日
发明者傅水根, 王坦, 郑秀瑗, 谢京涛, 李生录, 刘静民, 洪亮, 张秀梅, 李睿, 陈乃钢 申请人:清华大学