CN107510464B

CN107510464B - 一种基于无线通信的反应速度测试装置及其控制方法

Info

Publication number: CN107510464B
Application number: CN201710800081.7A
Authority: CN
Inventors: 杨林
Original assignee: Zibo Vocational Institute
Current assignee: Zibo Vocational Institute
Priority date: 2017-09-07
Filing date: 2017-09-07
Publication date: 2019-06-25
Anticipated expiration: 2037-09-07
Also published as: CN107510464A

Abstract

本发明提供了一种基于无线通信的反应速度测试装置及其控制方法，所述基于无线通信的反应速度测试装置包括机械模块、控制模块和检测模块；机械模块包括底座，环形运动带，形状形成单元，磁力盘、拼版、回收轨道、回收槽和顶盖；控制模块包括微控制器，第一驱动单元、第二驱动单元和行列驱动单元；检测模块包括第一无线单元，微型轻触开关，电池、控制单元和第二无线单元，和显示屏。本发明提供的反应速度测试装置全智能化和自动化；竞技或选拔时，能快速输出成绩；因其便捷性、简单性、趣味性，也非常适用于对反应速度的锻炼。

Description

一种基于无线通信的反应速度测试装置及其控制方法

技术领域

本发明涉及测试装置，尤其涉及一种基于无线通信的反应速度测试装置及其控制方法。

背景技术

很多工作中，对于反应速度的要求都比较高，比如教师、医生、司机、操作工等等；并且随着产业分工越来越细，人才选拔越来越严格，因此提供一个科学的仪器来挑选合适人才是很重要的。除此之外，人的反应快慢不仅与天生因素有关，还和后天锻炼密不可分。现有的反应速度测试仪器要么特别庞大、特别复杂且不直观，要么精度不高、实现不了全自动化，更不适用于对反应速度的锻炼。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种基于无线通信的反应速度测试装置及其控制方法，不仅能用作选拔人才时测试使用者的反应速度，还能用于竞技比赛，决出谁的反应速度更快，因其便捷性、简单性、趣味性还适用于反应速度的锻炼，包括对儿童反应速度的锻炼，其具体采用的技术方案如下：

一种基于无线通信的反应速度测试装置，包括机械模块、控制模块和检测模块；

其中，所述机械模块包括底座、环形运动带、多个形状形成单元、磁力盘、拼版、回收轨道、回收槽和顶盖；

所述环形运动带安装于所述底座上，所述形状形成单元位于所述环形运动带上；

所述形状形成单元包括多个用于呈现具体形状的顶针；

所述顶盖用于遮挡所述具体形状的形成过程，且留有拼插缺口和吸取缺口；

所述拼版与所述具体形状相匹配，所述拼版顶部包含永磁材料且底部设计有与所述顶针相匹配的凹槽；

所述磁力盘用于吸取所述拼版，并将所述拼版放入所述回收轨道，所述回收轨道具有坡度，所述拼版经所述回收轨道落回所述回收槽；

所述控制模块包括微控制器，第一驱动单元、第二驱动单元、行列驱动单元和拼插时间设置单元；

所述微控制器用于控制所述第一驱动单元、所述第二驱动单元、所述行列驱动单元和所述拼插时间设置单元；

所述第一驱动单元用于驱动所述环形运动带运动；

所述第二驱动单元用于驱动所述磁力盘转动；

所述行列驱动单元用于驱动所述顶针上下运动形成所述具体形状；

所述拼插时间设置单元用于设定所述具体形状运动到拼插缺口时，所述环形运动带停止时间；

所述检测模块包括置于所述底座内的第一无线单元，置于所述凹槽内的微型轻触开关，置于所述拼版内的电池、控制单元和第二无线单元，和显示屏；

所述电池用于为所述控制单元、所述第二无线单元和所述微型轻触开关供电；

所述微型轻触开关用于验证所述拼版是否与所述具体形状相匹配，并将结果发送至所述控制单元，所述控制单元通过第二无线单元将所述结果发送至所述第一无线单元；

所述第一无线单元与所述微控制器互相通信，微控制器根据所述第一无线单元接收到的所述结果，控制显示屏；

所述显示屏用于显示拼插难度等级和/或正确拼插个数。

优选的，所述磁力盘设置有线圈、铁芯和磁传感器。

优选的，每个所述形状形成单元包含所述顶针数量为M*N个，并以M行N列的形式排列于所述形状形成单元区域内，其中M和N均为大于1的正整数，每个所述顶针都包含一个电动伸缩机构。

优选的，所述控制模块还包括初始位置检测开关，所述初始位置检测开关置于所述磁力盘对应位置的底座上，第一列所述顶针对应的环形运动带的位置上设置有凸起结构，用于所述第一列所述顶针运动到所述初始位置检测开关所述位置时，对所述基于无线通信的反应速度测试装置进行复位。

优选的，还包括语音提示模块和LED灯指示模块。

一种基于无线通信的反应速度测试装置的控制方法，适用于如上所述的基于无线通信的反应速度测试装置，包括以下步骤：

控制环形运动带运动；

在顶盖遮挡部分，控制形状形成单元形成具体形状；

所述具体形状随着所述环形运动带运动到拼插缺口；

控制所述环形运动带停止运动；

判断凹槽内的微型轻触开关是否都被按压；

若都被按压，表示拼插正确；所述拼版通过第二无线单元将结果发送至第一无线单元；

控制所述环形运动带再次运动；

磁力盘将所述正确拼插的拼版吸取放入回收轨道。

优选的，所述磁力盘将所述正确拼插的拼版吸取放入回收轨道为，

当所述正确拼插的拼版运动到吸取缺口时，所述磁力盘的磁传感器输出信号产生跳变，此时，微控制器控制环形运动带停止运动，同时，令所述磁力盘的线圈得电，所述磁力盘生磁，将所述正确拼插的拼版吸取；

当所述正确的拼版被吸取后，所述微控制器控制所述磁力盘转动到回收轨道上方，旋转之后，微控制器控制所述线圈失电，所述磁力盘去磁，所述正确拼插的拼版掉入所述回收轨道。

优选的，控制形状形成单元形成具体形状为，

通过随机函数，从形状码库中随机选择形状码，在一个或多个形状形成单元，微控制器根据所述形状码通过行列驱动单元命令所述形状形成单元的第i-j行、第k-l列顶针的电动伸缩机构伸出，其余顶针的电动伸缩机构维持缩进，得到与所述形状码对应的具体形状；

其中，i,j<＝M，k,l<＝N，i、j、k、l、M、N均为正整数。

与现有技术相比，本技术方案的有益效果是，机械模块美观，在控制模块的控制下，具体形状多样化，通过顶盖的遮挡使得具体形状更具神秘性，增加了趣味性，检测模块采用智能化检测，整个装置具有智能化、自动化，简单便捷、趣味性等优点；用作选拨或竞技时能快速获取成绩；用作锻炼时，使用简单、趣味性高，提高了使用者的锻炼兴趣，因此也适用于对儿童反应速度的锻炼。

附图说明

图1是本发明提供的一种基于无线通信的反应速度测试装置的机械模块结构图；

图2是一种基于无线通信的反应速度测试装置的一个实施例的形状形成单元排布示意图；

图3是一种基于无线通信的反应速度测试装置的一个实施例的形状形成单元结构示意图；

图4是一种基于无线通信的反应速度测试装置的控制模块框图；

图5是一种基于无线通信的反应速度测试装置的检测模块框图；

图6是一种基于无线通信的反应速度测试装置工作过程中的一个状态图；

图7是一种基于无线通信的反应速度测试装置工作过程中的另一个状态图；

图8是一种基于无线通信的反应速度测试装置的控制方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图，通过具体实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述。

一种基于无线通信的反应速度测试装置，包括机械模块1、控制模块2和检测模块3；机械模块1、控制模块2和检测模块3分别如图1、图2和图3所示；

其中，所述机械模块1包括底座11、环形运动带12、多个形状形成单元13、磁力盘14、拼版15、回收轨道16、回收槽17和顶盖18；

所述环形运动带12安装于所述底座11上，所述形状形成单元13位于所述环形运动带12上；

所述形状形成单元13包括多个用于呈现具体形状的顶针；

所述顶盖18用于遮挡所述形状形成单元，且留有拼插缺口和吸取缺口；

所述拼版15与所述具体形状相匹配，所述拼版顶部包含永磁材料且底部设计有与所述顶针相匹配的凹槽；

所述磁力盘14用于吸取所述拼版15，并将所述拼版15放入所述回收轨道16，所述回收轨道16具有坡度，所述拼版15经所述回收轨道16落回所述回收槽17；

所述控制模块包括微控制器21，第一驱动单元22、第二驱动单元23、行列驱动单元24和拼插时间设置单元25；

所述微控制器21用于控制所述第一驱动单元22、所述第二驱动单元23、所述行列驱动单元24和所述拼插时间设置单元25；

所述第一驱动单元22用于驱动所述环形运动带12运动；

所述第二驱动单元23用于驱动所述磁力盘14转动；

所述行列驱动单元24用于控制所述形状形成单元13形成所述具体形状；

所述拼插时间设置单元25用于设定所述具体形状运动到拼插缺口时，所述环形运动带停止时间；

所述检测模块3包括置于所述底座内的第一无线单元31，置于所述凹槽内的微型轻触开关35，置于所述拼版内的电池34、控制单元36和第二无线单元37，和显示屏32；

所述电池34用于为所述控制单元36、所述第二无线单元36和所述微型轻触开关35供电；

所述微型轻触开关35用于验证所述拼版15是否与所述具体形状相匹配，并将结果发送至所述控制单元36，所述控制单元36通过第二无线单元37将所述结果发送至所述第一无线单元31；

所述第一无线单元31与所述微控制器21互相通信，微控制器根据所述第一无线单元31接收到的所述结果，控制显示屏32；

所述显示屏32用于显示拼插难度等级和/或正确拼插个数。

具体的，图1为本发明提供的一个实施例中机械模块1的结构图，它包括底座11，环形运动带12，形状形成单元13，磁力盘14、拼版15、回收轨道16、回收槽17和顶盖18；拼版15与具体形状相对应，在图1中并未表示；拼版15具体参见图7。图1中并未清楚地展现环形运动带，只是标识性地指出了环形运动带的存在和大概位置。形状形成单元13位于环形运动带12上，随着环形运动带的运动而运动，并在顶盖18的遮挡部分形成具体形状，随后随着环形运动带的运动运动到拼插缺口，此时，控制环形运动带停止一定时间，该时间段内，幼儿或者使用者根据具体形状拼插拼版。

为了实现拼版15和具体形状的匹配，拼版15底部设计有与对应顶针形状相匹配的凹槽；进一步的，为了判断拼版是否被正确拼插，每个凹槽内都设有微型轻触开关；只有当拼版正确拼插时，拼版上的每个凹槽才会被顶针相应地填入，此时凹槽内的所有微型轻触开关都被按压。

图2示出了一个实施例中形状形成单元13和环形运动带12的关系。本实施例中，共有3个形状形成单元，分别为131、132、133，它们均匀的排布在环形运动带12上。每个形状形成单元都包括用于形成具体形状的顶针，如图3所示。

图4为本发明提供的一个实施例中控制模块2的框图，它包括微控制器21，第一驱动单元22、第二驱动单元23、行列驱动单元24和拼插时间设置单元25；微控制器21为主控单元，第一驱动单元22用于驱动环形运动带12，具体的，当启动或复位基于无线通信的反应速度测试装置时，第一驱动单元22在微控制器21的控制下驱动环形运动带12转动；优选的，第一驱动单元22包含步进电机，环形运动带12在步进电机的驱动下运动；进一步的，环形运动带12的速度和转向可调，具体通过微控制器21发送给第一驱动单元22的控制信号改变步进电机的驱动速度和转向，从而实现环形运动带12的速度和转向的调节。

第二驱动单元23用于驱动磁力盘14转动，在正常情况下磁力盘14位于环形运动带12正上方；只有当磁力盘14将拼版15吸起后，第二驱动单元23驱动磁力盘14转动到回收轨道16正上方，如图7；当磁力盘14将拼版15释放后，第二驱动单元23驱动磁力盘转回到环形运动带正上方；同样，磁力盘14的转动也可以利用步进电机来实现，即第二驱动单元23也包含步进电机。

在一个实施例中，所述磁力盘14设置有线圈、铁芯和磁传感器；按下基于无线通信的反应速度测试装置的启动按键或复位后，微控制器21一直读取磁传感器的输出信号，当检测到其输出信号有跳变时(设拼版未运动到磁力盘下方时，磁传感器输出高电平，拼版运动到磁力盘下方时，则磁传感器输出低电平)，即认为拼版15运动到了磁力盘14正下方，于是微控制器21令第一驱动单元22的步进电机停止，则环形运动带12停止运动；同时令磁力盘14的线圈得电，磁力盘14生磁，产生吸力，将拼版15从形状形成单元13上吸起。随后通过行列驱动单元24，控制形成具体形状的顶针全部缩进。

行列驱动单元24用于驱动所述形状形成单元内的顶针上下运动形成具体形状130；如图6所示，本实施例中，具体形状130为心形；下面对心形的形成做具体的说明。

形状形成单元上共设置有M行N列顶针，如图3所示。每个顶针都包含电动伸缩机构，比如，微型电动丝杆或者微型推杆电机，在行列驱动单元的驱动下，形成心形的顶针伸出，如图3所示黑色填充的顶针伸出，其余保持缩进状态；具体为通过随机函数，从形状码库中随机选择一个形状码，微控制器根据所述形状码通过行列驱动单元命令第i-j行、第k-l列顶针的电动伸缩机构伸出，其余顶针的电动伸缩机构维持缩进，得到与所述形状码对应的具体形状；

其中，i,j<＝M，k,l<＝N，i、j、k、l、M、N均为正整数。

拼插时间设置单元25用于设定所述具体形状运动到拼插缺口时，所述环形运动带停止时间。如图6所示，当心形130运动到拼插缺口时，微控制器通过第一驱动单元22控制环形运动带12停止运动，环形运动带的停止时间为达到拼插时间设置单元25设置的时间或者用户正确拼插拼版的时间；优选的，当用户正确拼插拼版时间小于拼插时间设置单元25设置的时间时，环形运动带停止时间为用户正确拼插拼版的时间。当拼插时间设置单元25设置的时间或者用户正确拼插拼版的时间到达时，微控制器再次通过第一驱动单元22控制环形运动带12再次运动。因此，拼插时间设置单元设置的时间长短决定了拼插难易程度：时间越短，拼插难度越大；时间越长，拼插难度越小。

图5为本发明提供的一个实施例中检测模块3的框图，它包括置于所述底座11内的第一无线单元31，置于所述凹槽内的微型轻触开关35，置于所述拼版15内的电池34、控制单元36和第二无线单元37，显示屏32；

所述显示屏32用于显示拼插难度等级和/或正确拼插个数。

检测过程为，当拼版15正确套上形成具体形状的顶针时，拼版15的所有凹槽中的所有微型轻触开关才都被按压，拼板内置控制单元36检测到拼版15的所有微型轻触开关都被按压后，判断出拼版15正确拼插，然后再通过拼版15上的第二无线单元37将拼插结果传递给底座11上的第一无线单元31，而后微控制器21根据所述第一无线单元31接收到的拼插结果，控制所述显示屏32。拼版15上的任何一个微型轻触开关未被按压都表示拼插错误。

假设，本次正确的拼版为心形拼版，用户看到此具体形状为心形后，应从所有拼版中，尽快挑选出心形拼版，嵌入到心形的顶针上面，只有心形拼版的凹槽才与心形的具体形状相对应，即，心形拼版的所有微型轻触开关可以同时被按压；而其它形状的拼版无法完美地嵌入形成心形的所有顶针上，即使其它形状拼版的某几个凹槽能嵌入到形成心形的部分顶针上，其它形状拼版的所有微型轻触开关也不能被同时按压，即表示拼插错误。

优选的，本发明还提供了一种基于无线通信的反应速度测试装置，它还包括语音提示模块和LED灯指示模块。在用户正确或者错误拼插拼版时，同时语音提示模块和LED灯指示模块发出不同的声光提示。比如，若在一个完整的拼插过程中用户拼板一直错误，则套入不能成功(没有任何拼版的所有微型轻触开关同时被按压)，语音提示模块和LED灯指示模块提示游戏失败。当微控制器重新读取到初始位置检测开关的复位信号时，表明复位成功，语音提示模块和LED灯指示模块发出开始提示，下一轮游戏重新开始。

需要说明的是，本发明提供的一种基于无线通信的反应速度测试装置，它包括机械模块、控制模块和检测模块，三者配合工作，组成一个全自动基于无线通信的反应速度测试装置，必不可少的，它还包括电源模块和启动按键。优选的，所述控制模块还包括初始位置检测开关，所述初始位置检测开关置于所述磁力盘对应位置的底座上，第一列顶针对应的环形运动带的位置上设置有凸起结构，当所述第一列顶针运动到所述初始位置检测开关所处位置时，对所述基于无线通信的反应速度测试装置进行复位。某种程度上，复位相当于重按启动按键，即复位后，装置重回初始状态，随后微控制器控制环形运动带运动，再控制顶针形成具体形状，即进行下一轮测试或游戏。所述第一列顶针为某一个形状形成单元的第一列顶针。

在一个实施例中初始位置检测开关为轻触开关，即底座对应位置有轻触开关，当上述第一列顶针运动到初始位置检测开关上方时，初始位置检测开关被压下，微控制器读取到初始位置检测开关信号，进入初始状态：第一列处于初始位置检测开关上方，形状形成单元准备形成具体形状。特别的，本实施例中，当设定“用户正确拼插拼版时间小于拼插时间设置单元25设置的时间时，环形运动带停止时间为用户正确拼插拼版的时间”时，本实施例能计算出某段时间内正确拼插拼版的数量。比如，预先设定5分钟，5分钟内，每当第一列顶针运动到初始位置检测开关的位置时，装置复位，重新形成具体具体形状，当具体形状运动到拼插缺口时，用户继续拼插拼版，一到正确拼插完成或者拼插时间设置单元设置的时间达到时，装置继续运行，因此能计算出固定时间内用户正确拼插拼版的个数，并将具体个数显示在显示屏上。

优选的，为了增加多样性和趣味性拼版具有几类主题，比如有动物类(猫、狗，鸡、鸭等等)，水果类(香蕉、苹果、芒果等等)，卡通人物类(比如米老鼠、唐老鸭等等)，相应的微控制器的形状码库中也要存储相同多的形状码，以便控制行列驱动单元驱动顶针形成对应的具体形状，同样的，要有相应的拼版，即形状码、具体形状、拼版一一对应；优选的，每一个形状形成单元对应一种主题。

优选的，所述基于无线通信的反应速度测试装置还设置有模式选择按键，用户通过模式选择按键和显示屏，可选择想要的主题。比如，用户选择了动物主题，那么，顶针就会生成猫狗鸡鸭等形状。

本发明还提供了一种基于无线通信的反应速度测试装置的控制方法，适用于上述基于无线通信的反应速度测试装置，参见图8，该方法具体包括以下步骤：

S11，控制环形运动带运动；微控制器通过第一驱动单元控制环形运动带运动。

S12，形成具体形状：在顶盖遮挡部分，控制形状形成单元形成具体形状；

S13，所述具体形状随着所述环形运动带运动到拼插缺口；

S14，控制所述环形运动带停止运动；给幼儿或者使用者拼插时间，在设定的拼插时间内，完成拼插；控制环形运动带停止，也保证了幼儿的拼插安全，降低了拼插难度。

S15，判断凹槽内的微型轻触开关是否都被按压；拼版的控制单元判断所述拼版的所有凹槽内的所有微型轻触开关是否都被按压。

S16，若都被按压，表示拼插正确；所述拼版通过第二无线单元将结果发送至第一无线单元；控制单元将结果通过拼版内的第二无线单元将结果发送至底座上的第一无线单元，第一无线单元再将结果传送至微控制器。

S17，控制所述环形运动带再次运动；具体形状和拼插在具体形状上的拼

版随着环形运动带一起运动到顶盖遮挡部分。

S18，将正确的拼版放入回收轨道；磁力盘将所述正确拼插的拼版吸取放入回收轨道；当具体形状和环形运动带运动到吸取缺口时，磁力盘将拼版吸起，放入回收轨道。

优选的，步骤S18：所述磁力盘将所述正确拼插的拼版吸取放入回收轨道为，

优选的，微控制器内设随机函数和形状码库，本实施例中，步骤S12：在顶盖遮挡部分，控制形状形成单元形成具体形状为，

其中，i,j<＝M，k,l<＝N，i、j、k、l、M、N均为正整数。需要说明的是，第i-j行、第k-l列的顶针不限个数，也可不连续，只要能形成具体形状即可，也就是说每个形状码对应一批顶针伸出，当形状码选取后，行列驱动单元控制根据形状码对应的该批形成具体形状的顶针伸出即可。而每个形状码对应哪一批顶针伸出为事先设置的，在设备研发或者出厂中已然写入微处理器中，而第i-j行、第k-l列代表该批伸出的顶针。

本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。

Claims

1.一种基于无线通信的反应速度测试装置，其特征在于，包括机械模块、控制模块和检测模块；

所述形状形成单元包括多个用于呈现具体形状的顶针；

所述第一驱动单元用于驱动所述环形运动带运动；

所述第二驱动单元用于驱动所述磁力盘转动；

所述显示屏用于显示拼插难度等级和/或正确拼插个数。

2. 根据权利要求 1 所述的一种基于无线通信的反应速度测试装置，其特征在于，所述磁力盘设置有线圈、铁芯和磁传感器。

3. 根据权利要求 2 所述的一种基于无线通信的反应速度测试装置，其特征在于，每个所述形状形成单元包含所述顶针数量为 M*N 个，并以 M 行 N 列

的形式排列于所述形状形成单元区域内，其中 M 和 N 均为大于 1 的正整数，每个所述顶针都包含一个电动伸缩机构。

4. 根据权利要求 3 所述的一种基于无线通信的反应速度测试装置，其特征在于，所述控制模块还包括初始位置检测开关，所述初始位置检测开关置于所述磁力盘对应位置的底座上，第一列顶针对应的环形运动带的位置上设置有凸起结构，当所述第一列顶针运动到所述初始位置检测开关所处位置时，对所述基于无线通信的反应速度测试装置进行复位。

5.根据权利要求 4 所述的一种基于无线通信的反应速度测试装置，其特征在于，还包括语音提示模块和 LED 灯指示模块。

6.一种基于无线通信的反应速度测试装置的控制方法，适用于如权利要求1-5 中任一项所述的一种基于无线通信的反应速度测试装置，其特征在于，包括以下步骤：

控制环形运动带运动；

在顶盖遮挡部分，控制形状形成单元形成具体形状；

所述具体形状随着所述环形运动带运动到拼插缺口；

控制所述环形运动带停止运动；

判断凹槽内的微型轻触开关是否都被按压；

若都被按压，表示拼插正确；通过第二无线单元将结果发送至第一无线单元；

控制所述环形运动带再次运动；

磁力盘将正确拼插的拼版吸取放入回收轨道。

7.根据权利要求 6 所述的一种基于无线通信的反应速度测试装置的控制方法，其特征在于，所述磁力盘将所述正确拼插的拼版吸取放入回收轨道为，当所述正确拼插的拼版运动到吸取缺口时，所述磁力盘的磁传感器输出信号产生跳变，此时，微控制器控制所述环形运动带停止运动，同时，令所述磁力盘的线圈得电，所述磁力盘生磁，将所述正确拼插的拼版吸取；

8.根据权利要求 7 所述的一种基于无线通信的反应速度测试装置的控制方法，其特征在于，控制形状形成单元形成具体形状为，

通过随机函数，从形状码库中随机选择形状码，在一个或多个形状形成单元中，微控制器根据所述形状码通过行列驱动单元命令所述形状形成单元的第 i-j 行、第 k-l 列顶针的电动伸缩机构伸出，其余顶针的电动伸缩机构维持缩进，得到与所述形状码对应的具体形状；

其中，i,j<＝M，k,l<＝N，i、j、k、l、M、N 均为正整数。