CN103316445B - 多功能计数呼啦圈 - Google Patents
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Abstract
多功能计数呼啦圈，包括呼啦圈，所述呼啦圈内安装有可沿其内部空间滑动的圈数采集器，所述圈数采集器与显示数据的健身终端连接；所述圈数采集器包括用于计数用的三维电子罗盘，所述三维电子罗盘与进行数据处理的单片机MCU处理模块连接，所述单片机MCU处理模块上连接有用于与健身终端通讯用的第一2.4G无线模块；所述健身终端包括用于测量步数的三轴加速度传感器，所述三轴加速度传感器与单片机MCU控制电路连接，所述单片机MCU控制电路上连接有用于与圈数采集器通讯用的第二2.4G无线模块和用于显示数据的OLED显示模块。本发明的优点在于：功能多样化，计数准确。
Description
技术领域
本发明涉及一种多功能计数呼啦圈。
背景技术
呼啦圈又称健身圈，由于其轻便美观，练习活动占地不大，很快成为一项老少皆宜的运动项目。
这项运动对素质要求不高，练习的身体各关节的运动幅度不超出正常的生理活动范围，属自然性动作，适合不同年龄的人。呼拉圈运动趣味性强，形式生动活泼，既能培养练习者灵敏、协调等身体素质，又能陶冶情操、磨练意志。
现在市面上现有的大部分呼啦圈产品都没有计数功能，或者有计数功能的呼啦圈基本都是通过一些简单的机械结构等来进行计数，这种方式往往在实际使用过程会产生比较大的误差，从而使得计数功能形同虚设。
发明内容
本发明的目的在于提供一种结构简单、使用方便，既能计数又能计步的多功能计数呼啦圈。
为达到发明目的本发明采用的技术方案是：
多功能计数呼啦圈，包括呼啦圈，其特征在于：所述呼啦圈内安装有可沿其内部空间滑动的圈数采集器，所述圈数采集器与显示数据的健身终端连接；
所述圈数采集器包括用于计数用的三维电子罗盘，所述三维电子罗盘与进行数据处理的单片机MCU处理模块连接，所述单片机MCU处理模块上连接有用于与健身终端通讯用的第一2.4G无线模块；
所述健身终端包括用于测量步数的三轴加速度传感器，所述三轴加速度传感器与单片机MCU控制电路连接，所述单片机MCU控制电路上连接有用于与圈数采集器通讯用的第二2.4G无线模块和用于显示数据的OLED显示模块。
进一步，所述圈数采集器还包括供电用的电源模块，所述电源模块通过电源控制芯片模块与单片机MCU处理模块连接，所述电源控制芯片模块上连接有控制其开关状态的转动检测感应模块。
进一步，所述三维电子罗盘的感应模块包括用于测量地球磁场强度的三维磁阻传感器和用于在非水平状态时进行补偿的加速度传感器。
进一步，所述健身终端还包括用于各项数据显示之间切换的按键控制电路模块和用于电池充电或固件更新的MICRO-USB接口电路，所述按键控制电路模块和MICRO-USB接口电路均与单片机MCU控制电路连接。
进一步，所述健身终端的电源模块采用锂电池供电。
本发明的原理是圈数采集器安装在呼啦圈内部，由于呼啦圈内部空间贯通，圈数采集器可以在进行呼啦圈运动时自由地在呼啦圈内部进行滑动，由物体做圆周运动时会产生离心现象可知，当人们使用呼啦圈的时候，由于离心现象，圈数采集器会始终处于远离人体的一端，因此圈数采集器的运动圈数就会与实际运动中呼啦圈的运动圈数保持一致，通过统计圈数采集器的运动圈数就可以准确的得到实际的运动圈数，从而实现计数功能。
出于低功耗的功能要求，用转动检测感应模块来控制电源模块的开关状态，圈数采集器处于静止不动时，电源模块处于关闭状态，整机休眠，降低功耗。当圈数采集器处于运动状态时，转动检测感应模块的开关打开，控制电源模块上电，整机工作，进行运动计数。
圈数采集器采用三维电子罗盘进行计数，根据三维电子罗盘在运行时，可以提供3轴方向上的磁场强度变化，并可以进一步计算得出与某一标准方向上的夹角，由于圈数采集器在做圆周运动，因此相对于某一标准方向上的方向角存在着周期性的变化，根据这个周期性变化也就可以得到实际运动圈数的计数结果，并且通过第一2.4G无线模块把数据发送到健身终端。
健身终端佩戴于使用者身上，可以接收圈数采集器的无线信号数据，经过单片机MCU控制电路处理之后，显示相应的数据于OLED显示模块的OLED显示屏上，并且同时具备计步器功能，采用三轴加速度器传感器，可以准确，快速地检测使用者的步数。并且健身终端采用常用的MICRO-USB接口，可以非常方便连接电脑进行充电以及固件更新。
本发明的有益效果：功能多样化，计数准确。
附图说明
图1是本发明的呼啦圈的结构图；
图2是本发明的圈数采集器的电路原理图；
图3是本发明的健身终端的电路原理图。
具体实施方式
下面结合具体实施例来对本发明进行进一步说明，但并不将本发明局限于这些具体实施方式。本领域技术人员应该认识到，本发明涵盖了权利要求书范围内所可能包括的所有备选方案、改进方案和等效方案。
参照图1-3，多功能计数呼啦圈，包括呼啦圈1，所述呼啦圈1内安装有可沿其内部空间滑动的圈数采集器2，所述圈数采集器2与显示数据的健身终端3连接；
所述圈数采集器2包括用于计数用的三维电子罗盘21，所述三维电子罗盘21与进行数据处理的单片机MCU处理模块22连接，所述单片机MCU处理模块22上连接有用于与健身终端3通讯用的第一2.4G无线模块23；
所述健身终端3包括用于测量步数的三轴加速度传感器31，所述三轴加速度传感器31与单片机MCU控制电路32连接，所述单片机MCU控制电路32上连接有用于与圈数采集器2通讯用的第二2.4G无线模块33和用于显示数据的OLED显示模块34。
所述圈数采集器2还包括供电用的电源模块24，所述电源模块24通过电源控制芯片模块25与单片机MCU处理模块22连接，所述电源控制芯片模块25上连接有控制其开关状态的转动检测感应模块26。
所述三维电子罗盘21的感应模块包括用于测量地球磁场强度的三维磁阻传感器和用于在非水平状态时进行补偿的加速度传感器。
所述健身终端3还包括用于各项数据显示之间切换的按键控制电路模块35和用于电池充电或固件更新的MICRO-USB接口电路36，所述按键控制电路模块35和MICRO-USB接口电路36均与单片机MCU控制电路32连接。
所述健身终端3的电源模块采用锂电池供电。
本发明的原理是圈数采集器2安装在呼啦圈1内部，由于呼啦圈1内部空间贯通，圈数采集器2可以在进行呼啦圈1运动时自由地在呼啦圈1内部进行滑动，由物体做圆周运动时会产生离心现象可知，当人们使用呼啦圈1的时候，由于离心现象，圈数采集器2会始终处于远离人体的一端，因此圈数采集器2的运动圈数就会与实际运动中呼啦圈的运动圈数保持一致，通过统计圈数采集器2的运动圈数就可以准确的得到实际的运动圈数，从而实现计数功能。
出于低功耗的功能要求，用转动检测感应模块26来控制电源模块24的开关状态，圈数采集器2处于静止不动时，电源模块24处于关闭状态，整机休眠，降低功耗。当圈数采集器2处于运动状态时，转动检测感应模块26的开关打开，控制电源模块24上电，整机工作，进行运动计数。
圈数采集器2采用三维电子罗盘21进行计数，三维电子罗盘21的感应模块包括三维磁阻传感器、加速度传感器。三维磁阻传感器用来测量地球磁场强度，加速度传感器是在非水平状态时进行补偿。三维电子罗盘是采用三个互相垂直的磁阻传感器，每个轴向上的传感器检测在该方向上的地磁场强度。向前的方向称为X方向的传感器检测地磁场在X方向的矢量值；向左或Y方向的传感器检测地磁场在Y方向的矢量值；向下或Z方向的传感器检测地磁场在Z方向的矢量值。每个方向的传感器的灵敏度都已根据在该方向上地磁场的分矢量调整到最佳点，并具有非常低的横轴灵敏度。传感器产生的模拟输出信号进行放大后送入内部MCU进行处理并输出。当使用者开始进行呼啦圈1运动时，圈数采集器2在呼啦圈1内开始工作，通过三维磁阻传感器得到X,Y,Z三个方向上的磁场强度，由于圈数采集器2并不是处在水平状态，因此需要通过加速度传感器得到三轴加速度值来计算出对应X，Y轴和水平面的夹角θ和γ，并根据公式
得到方位角Φ，由于圈数采集器2在做圆周运动，因此方位角Φ的变化存在着明显的周期性，根据方位角Φ周期性的变化，就可以准确地得到呼啦圈的实际运动圈数。
单片机MCU处理模块22根据方位角Φ的变化的，计算得出运动圈数，并且把数据发送到第一2.4G无线模块23，经过第一2.4G无线模块的处理，把数据通过2.4G无线信号发送到健身终端3上。
健身终端3佩戴于使用者身上，可以通过第二2.4G无线模块接收圈数采集器2的无线信号数据，经过单片机MCU控制电路32处理之后，显示相应的数据于OLED显示模块34的OLED显示屏上，并且同时具备计步器功能，采用三轴加速度器传感器31，可以准确，快速地检测使用者的步数。并且健身终端3采用常用的MICRO-USB接口36，可以非常方便连接电脑进行充电以及固件更新。
健身终端3使用3.7V锂电池供电，采用了锂电池充电管理芯片，兼容电脑USB接口以及市面上绝大多数5V输出电压的USB充电器。
健身终端3可以存储一周之内的各项检测数据，通过按键控制电路模块35在各项数据显示之间进行切换。
健身终端3采用三轴加速度传感器31用于步数测量。无论如何穿戴健身3终端，总有至少一个轴具有较大的周期性加速度变化，根据这个原理就可以采用峰值检测和针对所有三个轴上的加速度的动态阈值决策算法来计算使用者步行或跑步的周期。
Claims (5)
1.多功能计数呼啦圈，包括呼啦圈，其特征在于：所述呼啦圈内安装有可沿其内部空间滑动的圈数采集器，所述圈数采集器与显示数据的健身终端连接；
所述圈数采集器包括用于计数用的三维电子罗盘，所述三维电子罗盘与进行数据处理的单片机MCU处理模块连接，所述单片机MCU处理模块上连接有用于与健身终端通讯用的第一2.4G无线模块；
所述健身终端包括用于测量步数的三轴加速度传感器，所述三轴加速度传感器与单片机MCU控制电路连接，所述单片机MCU控制电路上连接有用于与圈数采集器通讯用的第二2.4G无线模块和用于显示数据的OLED显示模块。
2.根据权利要求1所述的多功能计数呼啦圈，其特征在于：所述圈数采集器还包括供电用的电源模块，所述电源模块通过电源控制芯片模块与单片机MCU处理模块连接，所述电源控制芯片模块上连接有控制其开关状态的转动检测感应模块。
3.根据权利要求1或2所述的多功能计数呼啦圈，其特征在于：所述三维电子罗盘的感应模块包括用于测量地球磁场强度的三维磁阻传感器和用于在非水平状态时进行补偿的加速度传感器。
4.根据权利要求3所述的多功能计数呼啦圈，其特征在于：所述健身终端还包括用于各项数据显示之间切换的按键控制电路模块和用于电池充电或固件更新的MICRO-USB接口电路，所述按键控制电路模块和MICRO-USB接口电路均与单片机MCU控制电路连接。
5.根据权利要求4所述的多功能计数呼啦圈，其特征在于：所述健身终端的电源模块采用锂电池供电。
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