CN103768775A - 基于三轴加速度的跳绳计数装置及其计数方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了基于三轴加速度的跳绳计数装置，其特征在于，包括：设置在跳绳上的信号采集终端、与所述跳绳相分离的信号处理及显示终端，所述信号采集终端和所述信号处理及显示终端之间通过无线网络相连。本发明还公开了基于三轴加速度的跳绳计数装置的计数方法。本发明基于三轴加速度的跳绳计数装置及其计数方法实现了电子计数，手柄与数据处理设备分离，并能够在显示模块上准确显示计数值，满足各种跳绳比赛及中小学达标测试的需要。
Description
技术领域
本发明涉及一种跳绳计数装置，具体涉及一种基于加速度传感器的跳绳计数装置，本发明还涉及基于三轴加速度的跳绳计数装置的计数方法。
背景技术
跳绳是一项有益的健身运动，跳绳比赛增加了其中的趣味性，而跳绳计数关系到比赛的公平性。中小学中，体育达标测试既测试了学生体质健康水平，也是学生毕业的必须过程之一，因此中小学体育达标测试也成了每年必须的考核并已实施多年。
目前存在几种计数方法，但均存在一些问题。人工计数存在计数不准确的问题;机械式计数系统存在使用一段时间后机械连接容易失效的问题;电子计数目前很多跳绳已经在使用，大多是在手柄屏幕处设置及显示计数值，这就造成了比赛中容易误触动到设置按钮造成计数出错，同时计数显示在手柄处，跳绳过程中观众无法看到，不具有观赏性。
发明内容
为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供基于三轴加速度的跳绳计数装置及其计数方法。
为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：
基于三轴加速度的跳绳计数装置，其特征在于，包括：设置在跳绳上的信号采集终端、与所述跳绳相分离的信号处理及显示终端，所述信号采集终端和所述信号处理及显示终端之间通过无线网络相连。
前述的基于三轴加速度的跳绳计数装置，其特征在于，所述信号采集终端包括加速度传感器、单片微型机、无线发送模块，所述加速度传感器连接单片微型机，所述单片微型机连接无线发送模块，所述无线发送模块通过无线网络与所述信号处理及显示终端相连。
前述的基于三轴加速度的跳绳计数装置，其特征在于，所述加速度传感器为三轴加速度传感器。
前述的基于三轴加速度的跳绳计数装置，其特征在于，所述跳绳包括两个手柄和连接在两个手柄之间的绳子，所述加速度传感器设置在所述绳子的中心点上，所述单片机和无线发送模块设置在所述手柄上。
前述的基于三轴加速度的跳绳计数装置，其特征在于，所述信号处理及显示终端包括无线接收模块、数据处理模块，所述无线发送模块和无线接收模块之间通过无线网络相连，所述无线接收模块连接数据处理模块。
前述的基于三轴加速度的跳绳计数装置，其特征在于，还包括显示模块，所述显示模块连接所述数据处理模块。
前述的基于三轴加速度的跳绳计数装置，其特征在于，还包括报数器，所述报数器连接所述数据处理模块。
前述基于三轴加速度的跳绳计数装置的计数方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一：初始化；
步骤二：定义加速度传感器位于人体身后最远点的位置为第一点，定义加速度传感器位于人体头顶的位置为第二点，定义加速度传感器位于人体身前最远点的位置为第三点，定义加速度传感器位于人体脚底的位置为第四点，加速度传感器检测第一点时的x轴加速度和y轴加速度，加速度传感器检测第二点时的z轴加速度，加速度传感器检测第三点时的x轴加速度和y轴加速度，加速度传感器检测第四点时的z轴加速度；加速度传感器将其检测的数据传输给数据处理模块；
步骤三：数据处理模块接收到数据后，判断第一点时的x轴加速度或y轴加速度是否为0，如果为0，则转到步骤四，反之则继续判断第一点时的x轴加速度或y轴加速度是否为0；
步骤四：数据处理模块判断第二点时的z轴加速度是否为0，如果为0，则转到步骤五，反之则转到步骤三；
步骤五：数据处理模块判断第三点时的x轴加速度或y轴加速度是否为0，如果为0，则转到步骤六，反之则转到步骤三；
步骤六：数据处理模块判断第四点时的z轴加速度是否为0，如果为0，则将跳绳的计数值加1，反之则转到步骤三。
前述基于三轴加速度的跳绳计数装置的计数方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤七：数据处理模块判断跳绳是否结束，如果结束，则显示计数值，反之则转到步骤三。
前述基于三轴加速度的跳绳计数装置的计数方法，其特征在于，所述步骤一的初始化包括对数据处理模块和无线接收模块的初始化。
本发明的有益之处在于：本发明基于三轴加速度的跳绳计数装置及其计数方法实现了电子计数，手柄与数据处理设备分离，并能够在显示模块上准确显示计数值，满足各种跳绳比赛及中小学达标测试的需要。
附图说明
图1是本发明基于三轴加速度的跳绳计数装置的装配结构图；
图2是本发明基于三轴加速度的跳绳计数装置的结构框图；
图3是本发明基于三轴加速度的跳绳计数装置的跳绳过程示意图；
图4是本发明基于三轴加速度的跳绳计数装置的计数方法的流程图。
图中附图标记的含义：
1、第一个手柄，2、第二个手柄，3、绳子，4、导线，5、电池，6、无线发送模块，7、单片微型机，8、加速度传感器，9、第一点，10、第二点，11、第三点，12、第四点。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作具体的介绍。
参照图1所示，本发明基于三轴加速度的跳绳计数装置，其特征在于，包括：设置在跳绳上的信号采集终端、与跳绳相分离的信号处理及显示终端，信号采集终端和信号处理及显示终端之间通过无线网络相连。图1中，信号采集终端用于收集跳绳的动作数据，并把动作数据发送给信号处理及显示终端。信号处理及显示终端用于实现对动作数据的处理，从而实现对跳绳的计数，并对动作数据的处理结果进行显示。由于信号采集终端设置在跳绳上，因此能够有效准确地检测跳绳的动作数据，二信号处理及显示终端与跳绳相互分离，因此一方面不会如现有技术在比赛中误触动到设置按钮造成计数出错，另一方面使得跳绳的计数可以在显示屏等显示设备上进行显示，具有很好的观赏性。
如图2所示给出了信号采集终端和信号处理及显示终端的具体设计示意图。其中，信号采集终端包括加速度传感器、单片微型机、无线发送模块，加速度传感器连接单片微型机，单片微型机连接无线发送模块，无线发送模块通过无线网络与信号处理及显示终端相连。信号采集终端中加速度传感器收集跳绳手柄的动作数据，单片微型机通过无线发送模块把收集到的动作数据发送出去。信号处理及显示终端包括无线接收模块、数据处理模块，无线发送模块和无线接收模块之间通过无线网络相连，无线接收模块连接数据处理模块。此外还包括显示模块，显示模块连接数据处理模块。进一步还包括报数器，报数器连接数据处理模块。信号处理及显示终端中无线接收模块接收信号采集终端发送的动作数据，传输到数据处理模块，经过数据处理模块进一步处理，提取出计数值，显示在LED屏或电脑屏幕等显示模块上并进行报数，报数器可实现语音报数。
如图1给出了上述部件的优选安装示意图。如图1所示，一种基于加速度传感器的跳绳计数装置，信号采集终端包括两个手柄，即第一个手柄和第二个手柄，还包括连接在两个手柄之间的绳子，且电池、无线发送模块、单片微型机放置在第一个手柄中，加速度传感器设置在绳子的中心点上，并通过导线连接到单片微型机。此外，加速度传感器优选为三轴加速度传感器，其能够检测x轴加速度、y轴加速度和z轴加速度。
如图3所示，跳绳时跳绳在绕人体一周中经过四个特殊点，头顶第二点和脚底第四点以及身前最远点第三点及身后最远点第一点，一般跳绳者是把跳绳放到身后，向前开始跳绳。据此可以得到计数方法的核心思想如下：当跳绳经过使用者头顶或脚底时，z轴加速度为0；当跳绳经过使用者身前或身后最远处时，x或y轴加速度为0；一圈经过以上所述四个特殊点，通过对收集数据的逐个对比匹配，可以计算出所跳圈数。
如图4所示，本发明跳绳计数装置的计数方法包括如下步骤：
步骤一：初始化，这里包括对数据处理模块和无线接收模块的初始化；
步骤二：定义加速度传感器位于人体身后最远点的位置为第一点，定义加速度传感器位于人体头顶的位置为第二点，定义加速度传感器位于人体身前最远点的位置为第三点，定义加速度传感器位于人体脚底的位置为第四点，加速度传感器检测第一点时的x轴加速度和y轴加速度，加速度传感器检测第二点时的z轴加速度，加速度传感器检测第三点时的x轴加速度和y轴加速度，加速度传感器检测第四点时的z轴加速度；加速度传感器将其检测的数据传输给数据处理模块；
步骤三：数据处理模块接收到数据后，判断第一点时的x轴加速度或y轴加速度是否为0，如果为0，则转到步骤四，反之则继续判断第一点时的x轴加速度或y轴加速度是否为0；检测判断第一点的加速度是否为0，以下可以分别简称。
步骤四：数据处理模块判断第二点时的z轴加速度是否为0，如果为0，则转到步骤五，反之则转到步骤三；
步骤五：数据处理模块判断第三点时的x轴加速度或y轴加速度是否为0，如果为0，则转到步骤六，反之则转到步骤三；
步骤六：数据处理模块判断第四点时的z轴加速度是否为0，如果为0，则将跳绳的计数值加1，反之则转到步骤三。
在执行步骤六后，为了判断判断跳绳是否结束，可以增加下面的步骤：
步骤七：数据处理模块判断跳绳是否结束，如果结束，则显示计数值，反之则转到步骤三。
本发明中不限制数据处理模块判断跳绳是否结束的方法，比如其可以通过人工通过按钮等发出指令给数据处理模块的形式，令数据处理模块判断跳绳是否结束，还可以通过数据处理模块自身判断的形式进行。比如数据处理模块检测到加速度传感器发过来的数据中在设定的时间（比如1秒）的时间内，加速度传感器无论x轴、y轴或者z轴的加速度均保持为0，此时可以判断人们没有进行跳绳运动，跳绳处于静止状态，因此判断跳绳结束。当然还可以有其他方式进行判断，本发明并不加以限定。
此外，本发明的数据处理模块能够实现定时功能，以此，可以实现对跳绳在设定时间内的计数，比如跳绳在1分钟内的计数。
由此，本发明基于三轴加速度的跳绳计数装置及其计数方法能够准确实现跳绳比赛的自动计数、显示及报数，手柄与数据处理设备分离，满足各种跳绳比赛及中小学达标测试的需要，能够体现比赛的公开性、公平性及趣味性。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，上述实施例不以任何形式限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1. 基于三轴加速度的跳绳计数装置，其特征在于，包括：设置在跳绳上的信号采集终端、与所述跳绳相分离的信号处理及显示终端，所述信号采集终端和所述信号处理及显示终端之间通过无线网络相连。
2. 根据权利要求1所述的基于三轴加速度的跳绳计数装置，其特征在于，所述信号采集终端包括加速度传感器、单片微型机、无线发送模块，所述加速度传感器连接单片微型机，所述单片微型机连接无线发送模块，所述无线发送模块通过无线网络与所述信号处理及显示终端相连。
3. 根据权利要求2所述的基于三轴加速度的跳绳计数装置，其特征在于，所述加速度传感器为三轴加速度传感器。
4. 根据权利要求3所述的基于三轴加速度的跳绳计数装置，其特征在于，所述跳绳包括两个手柄和连接在两个手柄之间的绳子，所述加速度传感器设置在所述绳子的中心点上，所述单片机和无线发送模块设置在所述手柄上。
5. 根据权利要求1至4任一项所述的基于三轴加速度的跳绳计数装置，其特征在于，所述信号处理及显示终端包括无线接收模块、数据处理模块，所述无线发送模块和无线接收模块之间通过无线网络相连，所述无线接收模块连接数据处理模块。
6. 根据权利要求5所述的基于三轴加速度的跳绳计数装置，其特征在于，还包括显示模块，所述显示模块连接所述数据处理模块。
7. 根据权利要求6所述的基于三轴加速度的跳绳计数装置，其特征在于，还包括报数器，所述报数器连接所述数据处理模块。
8. 权利要求1所述基于三轴加速度的跳绳计数装置的计数方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一：初始化；
步骤二：定义加速度传感器位于人体身后最远点的位置为第一点，定义加速度传感器位于人体头顶的位置为第二点，定义加速度传感器位于人体身前最远点的位置为第三点，定义加速度传感器位于人体脚底的位置为第四点，加速度传感器检测第一点时的x轴加速度和y轴加速度，加速度传感器检测第二点时的z轴加速度，加速度传感器检测第三点时的x轴加速度和y轴加速度，加速度传感器检测第四点时的z轴加速度；加速度传感器将其检测的数据传输给数据处理模块；
步骤三：数据处理模块接收到数据后，判断第一点时的x轴加速度或y轴加速度是否为0，如果为0，则转到步骤四，反之则继续判断第一点时的x轴加速度或y轴加速度是否为0；
步骤四：数据处理模块判断第二点时的z轴加速度是否为0，如果为0，则转到步骤五，反之则转到步骤三；
步骤五：数据处理模块判断第三点时的x轴加速度或y轴加速度是否为0，如果为0，则转到步骤六，反之则转到步骤三；
步骤六：数据处理模块判断第四点时的z轴加速度是否为0，如果为0，则将跳绳的计数值加1，反之则转到步骤三。
9. 根据权利要求8所述基于三轴加速度的跳绳计数装置的计数方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤七：数据处理模块判断跳绳是否结束，如果结束，则通过显示模块显示计数值，反之则转到步骤三。
10. 根据权利要求9所述基于三轴加速度的跳绳计数装置的计数方法，其特征在于，所述步骤一的初始化包括对数据处理模块和无线接收模块的初始化。
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