发明内容
本发明的目的在于为克服现有技术的缺陷,而提供一种能实时对跳绳成绩进行显示,或实时对跳绳进行计数的控制装置。
本发明的进一步目的在于提供一种无线式电子跳绳控制系统,利用无线通讯模块将电子跳绳结构上检测的跳绳计数实时发送至控制装置,进行显示。
本发明的进一步目的在于提供一种不共地的接触式电磁波通信的电子跳绳控制系统,控制装置与电子跳绳结构之间采用不共地的接触式电磁波通信。
本发明的进一步目的在于提供一种触压式电子跳绳控制系统,利用带有触压式开关的跳毯进行跳绳计数。
为实现上述目的,本发明采用以下技术方案:一种电子跳绳的控制装置,包括处 理器,及与处理器联接的电源模块、控制按钮、存储器、发送接收模块和显示屏,所述的发送接收模块与电子跳绳结构通讯联接,还包括跳毯。
其进一步技术方案为:所述的发送接收模块为无线通讯模块;或,所述的跳毯为导电跳毯,所述的导电跳毯与发送接收模块电性联接,所述的发送接收模块包括接收放大电路和发射电路,所述的导电跳毯与电子跳绳结构的带电绳子为不共地的接触式电磁波通信,所述导电跳毯传递的电信号为800k~2MHz的脉冲电信号;或,所述的跳毯中设有若干个触压式开关,所述的触压式开关与处理器联接。
其进一步技术方案为:还包括用于容置处理器、存储器的滚筒,滚筒上设有前述的显示屏,滚筒外周处联接有前述的跳毯,还包括设于滚筒两端的支座,滚筒的两端与支座为旋转式活动联接。
其进一步技术方案为:所述的滚筒内设有电路板和用于支撑电路板的托板,所述的电路板上设有前述的显示屏、处理器和存储器,所述的滚筒上设有用于察看显示屏信息的显示窗,滚筒内还设有与电源模块联接的电池盒,其中的一个支座上设有外接端口,所述滚筒的一端设有外接端口电联接的电接环或弹压片式连接器。所述的外接端口包括电源接口和通讯接口。
其进一步技术方案为:还包括与处理器电联接的操作台,所述的操作台包括可调式的支架和设于支架上端的操作面板,所述的操作面板内设有微控制器、存储器和电源模块,所述的操作面板上设有与微控制器联接的控制按钮和显示屏。
其进一步技术方案为:所述的支架包括可折叠的三脚支架和与三脚支架联接的联接座,所述联接座的前端与前述的操作面板联接,所述联接座的后端与三脚支架的上端为带有锁紧手柄的铰链联接;所述的三脚支架包括中心支杆、套设于中心支杆上的活动联接套、与活动联接套铰链联接的三个支脚,及三个铰链式联接于支脚与中心支杆下端之间的联接杆;所述的中心支杆为伸缩杆结构。
无线式电子跳绳控制系统,包括电子跳绳结构和前述的电子跳绳控制装置,所述的电子跳绳结构包括二个跳绳手柄和设于二个跳绳手柄之间的绳子,所述的跳绳手柄包括用于跳绳者手握的固定手柄和与固定手柄活动联接的旋转体,旋转体与前述的绳子联接,固定手柄上设有控制电路,所述的控制电路包括微控制器,及与微控制器联接的电源模块、存储器、发送接收模块、控制按钮、显示屏和蜂鸣器,所述的旋转体与固定手柄之间设有用于计数的传感点和检测点,微控制器包括与检测点联接的计数电路,所述的发送接收模块与导电的绳子电联接,所述的检测点至少设有二个,所述 的发送接收模块为无线通讯模块。
不共地的接触式电磁波通信的电子跳绳控制系统,包括电子跳绳结构和前述的电子跳绳控制装置,所述的电子跳绳结构包括二个跳绳手柄和设于二个跳绳手柄之间的绳子,所述的跳绳手柄包括用于跳绳者手握的固定手柄和与固定手柄活动联接的旋转体,旋转体与前述的绳子联接,固定手柄上设有控制电路,所述的控制电路包括微控制器,及与微控制器联接的电源模块、存储器、收发电路、控制按钮、显示屏和蜂鸣器,所述的旋转体与固定手柄之间设有用于计数的传感点和检测点,微控制器包括与检测点联接的计数电路,所述的收发电路与导电的绳子电联接,所述的检测点至少设有二个。
触压式电子跳绳控制系统,包括跳绳结构和前述的电子跳绳控制装置,所述的跳绳结构包括二个跳绳手柄和设于二个跳绳手柄之间的绳子,所述的跳绳手柄包括用于跳绳者手握的固定手柄和与固定手柄活动联接的旋转体,旋转体与前述的绳子联接。
本发明与现有技术相比的有益效果是:本发明电子跳绳控制装置能实时地通过显示屏将跳绳者的成绩向观众和考官进行显示,具有很强的公正性,有利跳绳运动的推广和普及,可以广泛用于跳绳的运动、比赛和考试中。本发明电子跳绳控制装置还采用了跳毯结构、利用带有支座的滚筒式结构,利于收纳和搬运,占用空间少。还采用了独立的操作台结构,可以通过通讯端口的并行联接关系,利用一个操作台,能够同时操作多台控制装置,能实现比赛时的同时启动、同时结束的同步控制。本发明电子跳绳控制系统,可以采用多种形式的通讯方式,对跳绳次数进行计数,具有结构简单,计数可靠,易于生产与安装的特点。
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步描述。
附图说明
图1为本发明一种电子跳绳的控制装置具体实施例的方框原理图;
图2为本发明一种电子跳绳的控制装置具体实施例的立体结构图;
图2A为本发明一种电子跳绳的控制装置具体实施例的立体爆炸结构图;
图3为本发明一种电子跳绳的控制装置具体实施例之操作台的立体结构图;
图3A为图3的另一方向的立体爆炸结构图;
图4为本发明不共地的接触式电磁波通信的电子跳绳控制系统具体实施例的立体结构示意图;
图5为本发明不共地的接触式电磁波通信的电子跳绳控制系统具体实施例的方框原理图;
图6A为图5所示实施例的控制装置的电路原理图一;
图6B为图5所示实施例的控制装置的电路原理图二;
图6C为图5所示实施例的控制装置的电路原理图三;
图7A为图5所示实施例的操作台电路原理图一;
图7B为图5所示实施例的操作台电路原理图二;
图7C为图5所示实施例的操作台电路原理图三;
图8A为图5所示实施例的电子跳绳结构的电路原理图一;
图8B为图5所示实施例的电子跳绳结构的电路原理图二;
图9为本发明无线式电子跳绳控制系统(并设有带触压式开关的跳毯)具体实施例的方框原理图;
图10A为图9所示实施例的控制装置的电路原理图一;
图10B为图9所示实施例的控制装置的电路原理图二;
图11为图9所示实施例的电子跳绳结构的电路原理图。
附图标记说明
1A、1B 跳绳手柄 10 固定手柄
11 旋转体 10A、10B、10C 检测点
2 绳子 3 微控制器
31 计数电路 32 存储器
33 收发电路 34 控制按钮
35 显示屏 4 电子跳绳控制装置
41 处理器 42 电源模块
43 控制按钮 44 存储器
45 发送接收模块 46 显示屏
5 导电跳毯 1 电子跳绳结构
3A 微控制器 31A 计数电路
32A 存储器 33A 无线通讯模块
34A 控制按钮 35A 显示屏
5A 电子跳绳控制装置51A 处理器
52A 电源模块 53A 控制按钮
54A 存储器 55A 无线通讯模块
56A 显示屏 57A 触压式开关
50 跳毯(非导电) 2A 绳子(非导电)
58A 读卡器
6 滚筒 60 显示窗
61A、61B 支座 62 电路板
63 托板 64 电池盒
65 外接端口 7 操作台
71 支架 711 三脚支架
712 联接座 713 锁紧手柄
714 中心支杆 715 活动联接套
716 支脚 717 联接杆
72 操作面板 721 微控制器
722 存储器 723 电源模块
724 控制按钮 725 显示屏
73 操作台信号线 66 电源线
671 跳毯压条 672 上压条
673 下压条 601 亚克力保护面板
726A 面板前盖 726B 面板后盖
727 亚克力保护面板 728 电池
729 电池压条
具体实施方式
为了更充分理解本发明的技术内容,下面结合具体实施例和说明书附图对本发明的技术方案进一步介绍和说明,但不局限于此。
图1至图3A为本发明一种电子跳绳控制装置的具体实施例,本发明一种电子跳绳的控制装置4,包括处理器41,及与处理器41联接的电源模块42、控制按钮43、存储器44、发送接收模块45和显示屏46,发送接收模块45与电子跳绳结构通讯联接,还包括跳毯,跳毯有可能是导电跳毯5,也有可能是跳毯(非导电)50。
还包括用于容置处理器41、存储器44的滚筒6,滚筒6上设有前述的显示屏46,滚筒6外周处联接有前述的跳毯,还包括设于滚筒6两端的支座61A、61B,滚筒6的两端与支座61A、61B为旋转式活动联接。滚筒6内设有电路板62和用于支撑电路板62的托板63,电路板62上设有前述的显示屏46、处理器41和存储器44,滚筒6上设有用于察看显示屏信息的显示窗60,滚筒6内还设有与电源模块42(设于电路板上的稳压电路)联接的电池盒64,其中的一个支座61B上设有外接端口65,滚筒6的一端设有外接端口电联接的电接环或弹压片式连接器(图中未示出,该连接器可以实现滚筒在旋转状态保持外接端口65与电路板62的电性联接)。外接端口65包括电源接口和通讯接口(也可以分别设在二个支座中,即一个支座设有电源接口,另一个支座设有通讯接口,如图4所示)。还包括与处理器41(即滚筒6内的处理器41)电联接的操作台7(二者的信号可以同步),操作台7包括可调式的支架71和设于支架71上端的操作面板72,操作面板72内设有微控制器721、存储器722和电源模块723,操作面板72上设有与微控制器721联接的控制按钮724和显示屏725。支架71包括可折叠(或称为可收缩)的三脚支架711和与三脚支架711上端联接的联接座712,联接座712的前端与前述的操作面板72联接,联接座712的后端与三脚支架711的上端为带有锁紧手柄713的铰链联接;三脚支架711包括中心支杆714、套设于中心支杆714上的活动联接套715、与活动联接套715铰链联接的三个支脚 716,及三个铰链式联接于支脚716与中心支杆714下端之间的联接杆717;其中的中心支杆714为伸缩杆结构。电子跳绳的控制装置的主体结构采用了滚筒式结构,易于收纳、搬运,设有的操作台也采用了易收缩的三脚支架结构,也有利于收纳和搬运。
上述实施例中,还会设有常用的蜂鸣器,用于提示操作者(管理者)和跳绳者。
图4至图8B为本发明电子跳绳控制系统采用不共地的接触式电磁波通信方式的具体实施例。其电子跳绳结构的电路方面包括:微控制器3内设有与检测点联接的计数电路31,还包括与微控制器3联接的存储器32、收发电路33、控制按钮34、显示屏35和蜂鸣器,收发电路33通过导线105与绳子2电联接。收发电路33包括与微控制器3联接的接收放大电路和单线发射IC芯片,接收放大电路为多级的三极管放大电路,单线发射IC芯片SN8P2501-8型芯片;微控制器3为HT46R62型芯片。整个电子跳绳控制系统包括电子跳绳控制装置4和前面所述的电子跳绳结构,电子跳绳控制装置4包括处理器41,及与处理器41联接的电源模块42、控制按钮43、存储器44、发送接收模块45、显示屏46和蜂鸣器,电子跳绳控制装置4还联接有与发送接收模块45联接的导电跳毯5,导电跳毯5与绳子2为不共地的接触式电磁波通信,导电跳毯5和绳子2之间所传递的信号为频率在800k~2MHz之间的脉冲电信号。其中,脉冲电信号的发送和接收都是单独进行的,例如:脉冲电信号的频率为1MHz,导电跳毯先发送15个脉冲电信号(占用15us),停止15us之后,再发送15个脉冲电信号,再停止30us(此期间导电跳毯不发送肪冲电信号,处于接收状态),如此不断地重复,当绳子与导电跳毯接触时,在绳子上会产生相应的脉冲电信号(很弱小的),跳绳手柄上的电路板对这个弱小的脉冲电信号进行检波放大,送到微控制器中进行计数处理,判断手柄上是否检测到绳子旋转了一周,有的话则发送相同的脉冲电信号至绳子,绳子再传递给导电跳毯,即在绳子与导电跳毯接触的时间完成这样一次发射和接收的过程。脉冲电信号也可以采用其它的样式进行。只要二个单片机能够相似识别即可,以避免其它干扰信号对跳绳计数造成误差。
导电跳毯和跳绳手柄之间使用的单线不共地数据双向传输控制,通信过程如下:
1、电子跳绳控制装置的主芯片IC3HT46R22通过PA6使IC1单片机SN8P2501的P5.4脚发出频率1Mhz振幅5V占空比50%的方波。如果IC3单片机HT46R22的PA6脚输出低电平,IC1单片机SN8P2501的P5.4脚输出低电平,不产生频率。按此方法通过IC3单片机HT46R62的PA6输出高和低电平就会产生一组调制交流信号,优选频率为1MHz。
2、交流信号通过导电跳毯CN3和跳绳手柄的J9-5P的接触使手柄上的接收放大电 路感应电压。感应电压经过LC检波放大整形电路变成以下信号电平,幅值为5V。
跳绳手柄上的收发电路:
导电跳绳接到J9的第5脚上,输入端口为SINGIN。SINGIN端口感应得到跳毯的交流电压信号。交流电压信号通过L6和C64、C65检出1MHz信号。1MHz信号经过Q26、Q24放大进入Q25、Q27整形得到脉冲电信号发送至跳绳IC1单片机HT46R62的PA5。
如果跳绳手柄检测到绳子转了一圈(即三个检测点连续地检测到有一个信号输入时代表转了一圈)就立即回传相应的脉冲信号到导电跳毯;如果跳绳手柄未检测到绳子转了一圈就不回传任何信息。电子跳绳控制装置中的发送接收模块就接收到跳绳手柄发出的数据进行计分处理并显示出来。
其中的跳绳手柄的电路原理说明:
1、手柄上使用了IC1单片机HT46R62,这个微处理器带有液晶驱动,可以通过液晶显示器CON2显示得分、消耗的热量、秒表计数显示、时钟等可视内容。
2、手柄上使用了5个轻触开关,可以进行不同功能设定。
3、手柄使用两节7号电池供电,供电接口J8。
4、手柄使用节能技术,平时工作在睡眠状态,只有按下轻触开关和跳绳转动时候才唤醒处理。使用了Q23使比赛功能在平时不工作(IC1单片机HT46R62的PA1输出高电平关闭接收电路电源)节省电量。
5、手柄使用导电滑环进行跳绳圈数的3段检测,每一触点角度相差120度,防止检测误判。
6、手柄使用升压技术(U2PT1301)增强跳绳数据发送能力。
7,手柄使用蜂鸣器LS2,可以用声音提示手柄工作状态。
8、手柄使用了存储技术(IC9AT24C01)进行用调识别码和跳绳得分存储。
9、手柄使用单线不共地传输技术和跳毯进行数据控制。
其中电子跳绳控制装置的电路原理说明:
1、电子跳绳控制装置使用了5个轻触开关,可以进行不同功能设定。
2、供电部分采用6V5A铅酸免维护电池和DC24V双供电。系统使用IC2TL494对电池控制进行恒流充电和浮充功能,LED1双色LED指示充电状态。
3、主供电使用U1LM2575-ADJ输出5V电压到整个计分控制系统。当LM2575-ADJ输出电压低于4.7v,N1B772导通加强电压输出,保证电子跳绳控制装置在4.7v以上电压稳定运行。
4、显示器使用数码管显示。IC3单片机HT26R22通过74HC595串行数据转并行数据输出驱动数码管显示得分和时间等内容。
5、电子跳绳控制装置使用BZ1有源蜂鸣器用声音提示系统工作状态。
6、电子跳绳控制装置使用单线不共地传输技术和跳绳手柄进行数据控制。
7、电子跳绳控制装置具有和操作台通信能力。通信接口CN5,发送和接收操作台数据,使显示屏的内容相同。
8、电子跳绳控制装置有通过CN2控制第二个电子跳绳控制装置的功能。
9、电子跳绳控制装置有通过CN1被前一个电子跳绳控制装置控制的功能。
本发明的系统,还可以增加一个与电子跳绳控制装置同步信号也可以同步控制的操作台。这个操作台的显示与操作功能的相关说明:
1、操作台使用了5个轻触开关,可以进行不同功能设定。
2、供电部分采用12V5A铅酸免维护电池和DC24V双供电。系统使用IC2TL494对电池控制进行恒流充电和浮充功能,LED1双色LED指示充电状态。
3、显示屏使用U1LM2575-ADJ输出10V电压到数码管系统。当LM2575-ADJ输出电压低于9.5v,N1B772导通加强电压输出,保证数码管系统在9.5v以上电压稳定运行。由IC17805提供5v电压给微处器控制系统。
4、IC3单片机HT26R22通过74HC595串行数据转并行数据输出驱动数码管显示得分和时间等内容。
5、操作台使用BZ1有源蜂鸣器用声音提示系统工作状态。
6、使用CN2和电子跳绳控制装置通信,保持和电子跳绳控制装置的数据同步。
图9到图11为本发明无线式电子跳绳控制系统(并设有带触压式开关的跳毯)具体实施例(即本实施例中结合了无线式电子跳绳控制系统和触压式电子跳绳控制系统的特点)。该实施例中采用了无线通讯模块的通信方式(在本实施例中,使用的是具有触压式开关的跳毯)。由于采用是无线通讯模块(优选2.4G无线模块),所以不需要采用绳子作为通信方式。其中的电子跳绳结构的电路方面为:微控制器3A包括与检测点 联接的计数电路31A,还包括与微控制器3A联接的存储器32A、无线通讯模块33A、控制按钮34A、显示屏35A和蜂鸣器,无线通讯模块33A与电子跳绳控制装置5A无线联接。整个电子跳绳控制系统,包括电子跳绳控制装置5A和前面所述的电子跳绳结构,电子跳绳控制装置5A包括处理器51A,及与处理器51A联接的电源模块52A、控制按钮53A、存储器54A、无线通讯模块55A和显示屏56A。其工作原理是:其中一个的跳绳手柄上装有带计数功能的微控制器(即单片机),利用三个检测点的方式进行跳绳子计数,并将跳绳次数的信号实时地通过无线通讯模块(优选现有的2.4G模块)发送至电子跳绳控制装置。由于每一副跳绳手柄在使用之前,必须与电子跳绳控制装置建立联接关系。因此可以按需要在电子跳绳控制装置上增设与处理器51A联接的读卡器58A。在每次跳绳之前进行读卡识别。
其中,用无线通讯模块的通信方式的实施例中的跳毯中应该设有若干个(矩阵式均匀地分布在跳毯上)与处理器51A联接的触压式开关57A,当跳绳者每次落地均会产生一次电信号,以此作为计数的一种方式。触压式开关57A可以采用类似于键盘之类产品的设在FPC柔性线路板的开关。由于跳绳(即绳子)也会触压跳毯,因此跳毯中的触压式开关不能是简单的并列关系,而必须为每个触压式开关指定一个编号或ID,只有当产生信号的触压式开关在跳毯中的位置呈近似于脚印的形状时才能判断为落地动作。而当产生信号的触压式开关在跳毯中的位置呈近似于弧线的形状时可以判断定跳绳(即绳子)打在跳毯上。作为本发明技术的进一步创新应用,可以单独采用这种设有多个触压式开关的跳毯进行跳绳的计数,即以绳子击打在跳毯上时产生的开关信号,进行计算分析,当其形状近于绳子与跳毯的接触轨迹线时,进行计数,如若是呈现为人的脚印形状或其它形状时均不计数。为了提高跳绳计数的检测精度,触压式开关的间路不能太大,为了降低生产成本,触压式开关的数量不宜太多,一般为触压式开关的间距保持在1至5厘米左右为佳。为了简化电路结构和跳毯的制作成本,还可以将跳毯进行区域划分,指定一个区域为跳绳者的落脚区,另外一个区域为绳子的触碰区。
由于跳绳比赛及跳绳考试的样式是比较多的,无线通讯方式以2.4GHz频率的电磁波信号进行计数通信的,而不共地的接触式单线通信方式则采用的是800KHz至2MHz的低频率零距离的电磁波通信。前者可以用于花样跳绳比赛,比如,跳绳者跳起来一次时,需要将绳子转动二圈、三圈、四圈或更多次的跳绳比赛。
于其它的实施例中,也可以采用只具有无线通讯模块而不需要带有跳毯的结构,即利用跳绳手柄进行计数并通过无线通讯模块发送至电子跳绳控制装置,而对跳绳者的落地不进行计数。也可以采用只具有带触压式开关的跳毯,即不需要跳绳手柄的计 数功能,仅以绳子打落在跳毯上的进行跳绳计数(在这种实施例中,当跳绳者发生中途停顿,可以不再计数,也可以累积计数,这些可以通过对微控制器等单片机类的芯片进行控制程序上的修改,而实现相应的功能)。
综上所述,本发明电子跳绳控制装置能实时地通过显示屏将跳绳者的成绩向观众和考官进行显示,具有很强的公正性,有利跳绳运动的推广和普及,可以广泛用于跳绳的运动、比赛和考试中。本发明电子跳绳控制装置还采用了跳毯结构、利用带有支座的滚筒式结构,利于收纳和搬运,占用空间少。还采用了独立的操作台结构,可以通过通讯端口的并行联接关系,利用一个操作台,能够同时操作多台控制装置,能实现比赛时的同时启动、同时结束的同步控制。本发明电子跳绳控制系统,可以采用多种形式的通讯方式,对跳绳次数进行计数,具有结构简单,计数可靠,易于生产与安装的特点。
以上所述仅以实施例来进一步说明本发明的技术内容,以便于读者更容易理解,但不代表本发明的实施方式仅限于此,任何依本发明所做的技术延伸或再创造,均受本发明的保护。本发明的保护范围以权利要求书为准。