CN105013167A - 散打测力靶系统 - Google Patents

Abstract

这里介绍了一种散打测力靶系统，包括：前端测力靶模块、前端无线数据发射模块、后端无线数据接收模块，上位机软件。工作原理：当运动员击打测力靶模块时，微型称重传感器采集到模拟信号，通过单片机系统对该信号进行采样、模数转换，再传送给前端无线数据发射模块，由无线通道将数据发送给后端无线数据接收模块，通过USB转RS232将数据传给上位机测试软件处理。测试软件通过基于Visual？C++软件的MFC基本类库应用程序框架，通过C语言结合插件进行向导式开发完成。包括：击打力测试登陆界面、击打力测试显示界面、击打力查询所得列表，并以波形数据相结合的方式进行显示。系统方便小巧，简洁精确，直观准确，实时管理，功能齐全。

Description

散打测力靶系统

技术领域

本发明涉及的是一套能够测量散打运动员击打力参数，并能远距离实时显示测试结果的系统。

背景技术

目前，较为普遍的训练散打运动员力量的方法为教练讲解、运动员通过散打训练手靶、拳靶，吊挂式沙包，立式实心沙包，训练座、靶人等器材训练技术动作和击打力度，并由教练现场观察指导。但由于传统训练设备不能有效直观的体现运动员的训练成果，并以此制定针对于运动员特点的训练内容，极大限制散打运动员自身发展的同时也消耗了大量的人力、财力。目前的电子测力靶，虽然可以直观的显示运动员的击打力度，但反应速度慢、不能记录训练结果的弊端，致使其根本不能满足现代训练的需要。

发明内容

为克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种散打测力靶系统，该系统包括：前端测力靶模块、前端无线发射模块、后端无线接收模块、上位机软件。该系统不仅能够满足不同散打训练的需要，检测运动员的击打力度、力作用时间、击打频率，而且能够通过前端无线发送模块发送检测数据给处于较远位置的连接后端无线接收模块的上位机，之后，通过已经安装好的上位机程序将接收到的数据转化为对应的数据量和测力波形在上位机测力波形显示界面等其他显示界面上直观的显示出来。上位机软件部分在可以调整无线接收模块的串口参数的同时，亦可以进行模式选择、力度选择，同时对使用者的信息进行录入、自动保存、打印，以便后续通过这些数据确定运动员的训练成果并以此做出相应的训练调整。

本发明解决其技术问题所用的技术方案是：由安置在前端测力靶模块中的测力传感器拾取运动员的击打力信号，通过传感器信号变送盒，对传感器所采集的模拟信号进行整形、滤波、调制后，再传递给前端无线发射模块中的单片机，由单片机进行模数转换后将数据打包再向后将处理过的信号传输给前端无线发射模块中的无线数据发射模块，通过空中接口将打包好的数据传输给后端无线接收模块，接收到的打包数据再通过USB转RS232模块将打包数据传输给上位机软件，上位机软件通过传输协议将数据包解压后，依次通过相应指令进行显示、存储、注册、查找等动作。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：在有效检测运动员训练情况获得准确训练数据的同时有效的减小了教练员的干预及工作量。通过两部分无线传输模块可以将数据传输到较远位置的计算机端，而上位机软件的界面则通过软件程序将获得的数据通过数值、波形的方式及时、直观的将击打力的最大值、上升时间、击打力脉冲宽度、规定时间内的击打次数和击打力波形显示出来。此外，还可以完成不同使用者的多项信息注册、选择，历史或当前数据的查找、显示、打印，以便运动员或教练员根据这些数据对训练做出相应改进。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式做进一步说明。

图1测力靶模块结构图

图2前端无线发射模块示意图

图3后端无线接收模块示意图

图4系统整体结构图

图5击打力测试登陆界面图

图6击打力测试显示桌面图

图7击打力查询所得列表图

图8一种前端测力靶模块使用模式侧视图

图9一种前端测力靶模块使用模式俯视图

其中：1.微型称重传感器，2.传感器信号变送盒，3.三线接口，4.缓冲弹簧，5.受力钢板，6.螺杆，7.数据传输线，8.数据输出线，9.中层固定钢板，10.下层固定钢板，11.无线发射模块天线，12.电源开关，13.电源指示灯，14.欠压指示灯，15.输入接口，16.电池充电口，17.固定孔，18.无线接收模块天线，19.USB接口，20.接收盒，21.下位机，22.上位机，23.软件系统，24.信息录入窗口，25.系统参数窗口，26.姓名填写窗口，27.性别填写窗口，28.班级填写窗口，29.学号填写窗口，30.年龄填写窗口，31.波特率选择窗口，32.串口号选择窗口，33.模式选择窗口，34.力度选择窗口，35.开始测试按钮，36.测力数据，37.最大值显示窗口，38.上升时间显示窗口，39.击打脉宽显示窗口，40.一分钟内击打次数显示窗口，41.测力波形，42.测力波形显示界面，43.打印按钮，44.浏览文件夹按钮，45.开始查询按钮，46.测试结束按钮，47.编辑框，48.当次击打最大值显示窗口，49.当次击打脉冲宽度显示窗口，50.当次击打波形图，51.当次击打波形图显示界面，52.回调结束按钮，53.回调打印按钮。

具体实施方式

下面将结合图1-5对散打测力靶系统做进一步说明。

首先，由图4系统整体结构由下位机(21)部分、上位机(22)部分、软件系统(23)组成。而前端数据采集端及测力靶模块是根据运动员的击打力上限选取合适的微型称重传感器(1)，以螺杆(6)、螺母、三块特制钢板为基本材料搭建起来的。测力靶模块搭建时，首先以下层固定钢板(10)为基板，通过均匀分布在该钢板四边的六个漏孔安装六根螺杆(6)，并以此为支撑柱构建起底座，六根螺杆(6)上全部安装相同数目的螺母，但注意留出一定高度螺纹。之后通过中层固定钢板(9)四边的六个漏孔覆盖上中层固定钢板(9)，结束后在漏出的螺纹上分别安装一颗螺母，并拧紧固定，螺母任留出一定高度的螺纹。之后安装微型称重传感器(1)于中层固定钢板(9)四个角的对角线交叉点及中心处，并固定。再在之前预留出来的螺杆(6)上安装足够强度的缓冲弹簧(4)，并再次通过漏孔安装最上层的受力钢板(5)，并在漏出的螺纹上安装螺母，但上端螺母尽量使用内嵌型或圆顶螺母，且多余漏出的螺杆(6)要切割去掉，以保护运动员。微型称重传感器(1)输出端通过数据传输线(7)连接至传感器信号变送盒(2)，且该变送盒固定在下层固定钢板(10)上，传感器信号变送盒(2)对传感器所采集的模拟信号进行整形、滤波、调制后通过数据输出线(8)引出。在受力钢板(5)表面黏贴一定强度的缓冲材料(EVA泡沫材料、橡胶板)，并将整个测力靶模块装入护套(皮质)中，至此完成整个前端数据采集功能的测力靶模块。而由测力靶模块引出并通过三线接口(3)、输入接口(15)连接的无线数据发射模块，则通过铝盒封装，内部包括了：C8051F530单片机、12V蓄电池、HAC-UM384无线收发模块、欠压电路板、电源开关(12)、电源指示灯(13)、欠压指示灯(14)。C8051F530单片机和12V蓄电池与测力靶模块的传感器信号变送盒(2)相连，提供有效工作电压的同时接收来自微型称重传感器(1)的信号，再通过单片机模数转换后通过UATR0串口将处理后的数据传给HAC-UM384无线收发模块，而HAC-UM384无线收发模块则通过安装在铝盒外侧的无线发射模块天线(11)通过空中接口将数据传给无线数据接收模块，相应的HAC-UM384无线接收模块天线(18)也安装在无线接收模块铝盒的外侧。位于无线发射模块内的12V蓄电池是可以通过电池充电口(16)充电的，由电源指示灯(13)、欠压指示灯(14)来观察电池的工作情况，并根据需要进行对12V蓄电池充电以保证测力靶模块及无线数据发射模块正常工作。位于另一端的无线数据接收模块，一样使用铝盒封装及图示接收盒(20)，且将HAC-UM384无线收发模块的天线及无线接收模块天线(18)安装在铝盒的外侧。HAC-UM384无线收发模块的输出端连接USB转RS232模块后，通过USB接口(19)将接收来的数据传给上位机的同时，通过USB接口(19)为USB转RS232模块及HAC-UM384无线收发模块提供5V的工作电压。

上位机部分，通过基于Visual C++软件的MFC基本类库应用程序框架，通过C语言进行向导式开发。在软件系统整体框架的结构下，对Visual C++中的每一个标准控件在系统中都有与其对应的类。这样VC++程序中各控件的事件触发就转化为对相应系统类的方法调用。例如：击打力测试登陆界面对应的界面制作过程为：(1)新建一个APP Wizard(EXE)工程，命名为JiDaLiCeShiAnalyse，点击“OK”。(2)在Step1中选择Dialog Based，点击“下一步”。(3)Step2里是一些显示的功能和效果选项，在下面为对话框输入标题JiDaLiCeShiAnalyse，点击“下一步”。(4)Step3里是对话框注释模式和资源类，可以默认，点击“下一步”。(5)Step4里显示的是创建的类名、头文件、所创建类的基类、运行文件，点击“完成”。(6)最后一步显示的是工程的具体信息。点击“OK”即可。将静态文本框控件和MSCOMM控件拖入显示界面，然后利用MFC独特的类向导(ClassWizard)将每个控件的ID与成员变量实例关联起来。利用类向导(ClassWizard)添加了各相关控件成员变量后，再进行软件的具体实现。对应的其它显示界面的制作过程基本类似，最终将其封装为名为StrengthSystem.exe的文件并刻录至光盘。

系统整体使用时，首先将驱动盘放入计算机光驱，把驱动盘里的击打力测试软件StrengthSystem.exe文件拷贝到用户指定的路径。具体步骤为：用户双击电脑的DVD驱动器，复制光盘里的文件到用户指定的目录文件夹，并命名文件夹为“击打力测试系统”。如“D：\击打力测试系统”。根据提醒逐步安装完成该击打力测试软件。之后，连接前端测力靶模块与前端无线发射模块，将前端测力靶模块的数据输出线(8)与前端无线发射模块输入接口(15)连接。并将上位机(22)部分的后端无线接收模块USB接口(19)与计算机连接准确，并正确安装USB接口驱动，之后设置串行端口。并根据上位机系统属性(XP或win7)，添加USB转RS232驱动程序。检查各接口连接无误后，完成整个系统的下位机(21)部分与上位机(22)部分的安装工作。

双击打开已正确安装的击打力测试软件，在信息录入窗口(24)输入需要检测人员的信息，依次为姓名填写窗口(26)、性别填写窗口(27)、班级填写窗口(28)、学号填写窗口(29)，年龄填写窗口(30)，再在系统参数窗口(25)下依次在波特率选择窗口(31)、串口号选择窗口(32)、模式选择窗口(33)、力度选择窗口(34)下选择合适的参数值，并点击开始测试按钮(35)，准备接收来自下位机(21)的击打力测试信号。而对应之前的波特率选择窗口(31)选择其下拉菜单的“9600”选项，而串口号选择窗口(32)中的参数则通过右击“我的电脑”，单击“设备管理器”，双击“端口(COM和LPT)”，看到第一行的Prolific USB-to-SerialComm Port(COM1)后获得。记住括号里的状态，并在串口号选择窗口(32)对应的进行选择。之外，模式选择窗口(33)的下拉菜单里则有“一分钟自由击打”，“10秒钟自由击打”，“20秒钟自由击打”，“30秒钟自由击打”，“无时间限制自由击打”五个选项。对应每个选项都是在所提示的时间段内进行击打。时间到了以后击打力测试系统则会出现对话框提示“XX分钟已过，您已超时！”。此时运动员应停止击打。最后，力度选择窗口(34)的下拉菜单里有“50Kg级别”，“100Kg级别”，“150Kg级别”，“200Kg级别”四个选项。每个选项对应测试者击打力的最低值，当测试者击打过后如果没有达到所选择的力度，系统就会出现编辑框提示“您的击打没有达到您所设定的击打力度，请继续努力！”。

一切准备就绪后，打开下位机(21)部分的前端无线发射模块的开关，启动后可见绿色指示灯高亮，表明下位机(21)准备就绪。但在此值得注意的是，如果绿色和红色指示灯同时亮则表示电压不足，需要进行充电，可以边充电边使用，红灯亮时则不能使用。

由于之前已经填选好软件系统(23)的全部参数，测试者此时直接在下位机(21)部分的前端测力把模块部分进行击打力测试，并观察上位机测试显示界面，可以在击打力测试显示界面中看到当次击打的测力波形(41)，以及对应的最大值显示窗口(37)、上升时间显示窗口(38)、击打脉宽显示窗口(39)、一分钟内击打次数显示窗口(40)中的具体数值。也可以根据需要，重新选择、填写软件系统(23)的参数，重新测试或用于其他测试者的测试需求。测试结束后可以通过打印按钮(43)打印当次的测力数据或回读以前的测力数据。

通过点击浏览文件夹按钮(44)，可以找到程序安装的路径。在软件安装的时候我们默认软件路径为“D：\击打力测试系统”，那么当测试者有效击打前端测力把模块后，“击打力测力传感器”文件夹里就会出现一个以他学号命名的文件夹(前提是他在登陆界面上输入了学号)。双击该文件夹里面会有一个以当时击打日期命名的文件夹(年-月-日)，再双击该文件夹里面有一个以当时击打时间命名的文件夹(时-分-秒)。而如果没有在登陆界面上输入学号，那么计算机桌面上就会出现一个以当时击打日期命名的文件夹(年-月-日)。该文件夹里有一个以当时击打时间命名的文件(时-分-秒)。

要回读以前的测力数据，则需通过点击击打力测试显示界面的浏览文件夹按钮(44)后，再点击用户自己存放软件的文件路径。比如“D：\击打力测试系统”，找到当天击打日期的文件夹。并点击“确定”按钮，在编辑框(47)中出现选择的当天所击打的所有测试文件。点击开始查询按钮(45)，并双击需要回读的编辑框(47)中的任意一条条目，出现对应的如图7的击打力查询所得列表。

如需打印测力波形。当次击打的波形可以点击打印按钮(43)，通过外接打印机打印。而如果需要打印以前波形数据时，则可以通过回读以前数据操作，并点击击打力查询所得列表界面中的回调打印按钮(53)，由外接打印机进行打印。

但在此值得注意的是：在开始安装Strength Sensor击打力测试软件之前，为了满足上位机软件的正常使用，所使用的计算机必须满足以下的系统要求：奔腾三以上的处理器；64MB以上的内存；1024*768分辨率的显示器；24倍速CD-ROM或DVD-ROM驱动器；500M以上的可用硬盘空间；两个空余的串行通信端口；Windows95以上的操作系统。

对于整个散打测力靶系统前端测力靶模块的安装在此提出了一种使用模式，如图8和图9所示，但实际使用中并不局限于该型使用模式，对应使用模式下的前端测力靶模块结构也会做出相应的调整。

以上对散打测力靶系统的测力靶模块、无线数据发射模块、无线数据接收模块以及上位机软件部分的实现作了说明，但上述的例子并不限制于本发明。相反，本发明具有在相同使用原理及使用要求下各种改进型号和等效配置，其具体范围在法律容许下要被给予最宽泛的解释以便包含所有的改进型号和等效的配置。

Claims (8)

1.一种散打测力靶系统，包括：下位机、上位机、软件系统。

2.根据权利要求1，其中下位机部分包括：前端测力靶模块、前端无线发射模块，上位机部分包括：后端无线接收模块、RS232转USB接口，软件系统为上位机软件。

3.根据权利要求2，前端测力靶模块主要包括：三块特制钢板、螺杆、螺母、缓冲弹簧，以及根据运动员的击打力上限选取的合适的微型称重传感器，通过下层固定钢板、均匀分布在该钢板四边的六个漏孔安装的六根螺杆及一定数目的螺母构建起底座；之后加装中层固定钢板及缓冲弹簧；再安装微型称重传感器于中层固定钢板四个角的对角线交叉点处；最后再安装上层受力钢板并使用内嵌型或圆顶螺母固定；上层受力钢板表面黏贴一定强度的缓冲材料(EVA泡沫材料、橡胶板)后，将整个测力靶模块装入护套(皮质)中，构成整个前端测力靶模块。

4.根据权利要求2，其中前端无线发射模块由C8051F530单片机、12V蓄电池、HAC-UM384无线收发模块、欠压电路板、电源开关、电源指示灯，欠压指示灯组成；前端测力靶模块和前端无线发射模块通过前端测力靶模块引出的三线接口和前端无线发射模块输入接口连接。

5.根据权利要求2，其中后端无线接收模块由HAC-UM384无线收发模块和USB转RS232模块组成，后端无线接收模块天线安装于后端无线接收模块壳体外部，后端无线接收模块输出为USB接口，连接计算机传输数据的同时由计算机USB连接口为其提供稳定的工作电压。

6.根据权利要求2，其中上位机软件由基于Visual C++软件的MFC基本类库应用程序框架，并通过C语言进行向导式开发来实现。

7.上位机软件部分的主要功能包括：信息录入、系统参数选择、测力数据显示、测力波形显示、当次击打波形图显示、查询、打印。

8.上位机软件部分包括三个界面：击打力测试登陆界面、击打力测试显示界面、击打力查询所得列表界面；各界面主要包括：

击打力测试登陆界面包括：使用者姓名、性别、班级、学号、年龄信息的录入窗口，波特率、串口号、模式选择、力度选择的系统参数选择窗口，除此之外还包括开始测试按钮以使整个软件部分进入测试状态；

击打力测试显示界面包括：最大值、上升时间、击打脉宽、一分钟内击打次数显示窗口，测力波形显示界面，打印按钮、浏览文件夹按钮、开始查询按钮、测试结束按钮，编辑框内可以显示测试数据的保存路径并结合浏览文件夹按钮、开始查询按钮查找到以往测试结果；

击打力查询所得列表界面包括：当次击打最大值、当次击打脉冲宽度显示窗口、当次击打波形图显示界面、回调结束按钮、回调打印按钮，当双击击打力测试显示界面中编辑框内的任意一条文件保存路径即可出现对应的击打力查询所得列表界面及其具体测试结果。