CN110507979B - 一种虚实结合的反应时运动时测试实验装置 - Google Patents
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Abstract
一种虚实结合的反应时运动时测试实验装置，包括虚拟测试装置、实体测试装置、测试笔、单片机和控制及其测试结果输出面板；虚拟测试装置、实体测试装置、测试结果输出面板分别与单片机交互数据连接；在虚拟测试装置中，虚拟测试底板上布置有虚拟测试显示界面；当测试笔分别接触固定测试点和移动测试点接触时，虚拟测试装置向单片机输出测试过程的开始与结束信号；在实体测试装置中装有固定测试块、移动测试块和固定限位块，固定限位块上连接步进电机，步进电机的输出轴连接螺杆；当测试笔分别接触固定测试块与移动测试的块，实体测试装置向单片机输出测试过程的开始与结束信号。
Description
技术领域：
本发明涉及一种用于测试反应时运动时个体能力的实验装置。
背景技术：
个人能力测试，特别是个体的反应时和运动时能力的相关数据获取，并对数据进行分析，能有效促进人机系统的整体优化，减少人为失误概率行之有效的方法之一。
目前对反应时运动时测试基本以实体装置测试且运动距离确定的情况加以测试；同时测试源一般为音量确定的声和颜色单一的光。在反应时间测试时未能有效检测测试者在不同分贝下的声音刺激和不同颜色光刺激下的测试情况，同时由于测试距离恒定，故在运动时间测试时也无法考察在随机测试距离情况的运动时间。
发明内容：
本发明要克服现有技术的上述不足，提出了一种可以虚拟和实体单独测试，也可以虚实结合测试，并能提供多种刺激源，测试距离可随机调整的反应时运动时测试实验装置。
本发明的一种虚实结合的反应时运动时测试实验装置，包括虚拟测试装置1、实体测试装置2、测试笔3、单片机4和控制及其测试结果输出面板5；虚拟测试装置1、实体测试装置2、测试结果输出面板5分别与单片机4交互数据连接；
在虚拟测试装置1中，虚拟测试底板13上布置有虚拟测试显示界面16；在虚拟测试显示界面16上设置有作为测试起始点的固定测试点15与作为测试终止点的移动测试点14，当测试笔3分别接触固定测试点15和移动测试点14接触时，虚拟测试装置1向单片机4输出测试过程的开始与结束信号；在虚拟测试显示界面的另一侧是虚拟测试刺激源显示界面11与虚拟测试距离方式选择界面12；虚拟测试刺激源显示界面11显示当次测试所采用的外部刺激；虚拟测试距离方式选择界面12显示在试验过程中测试者选择的测试模式；
在实体测试装置2中，在实体测试底板21上装有作为测试起始点的固定测试块22、作为测试终止点的移动测试块29和固定限位块27，三者通过螺杆26与轨道直杆25连接，固定限位块27上连接步进电机28，步进电机28的输出轴连接螺杆26；在固定测试块22和移动测试块29上设置有接触反应区域，当测试笔3分别接触固定测试块22与移动测试的块29的相应区域，实体测试装置2向单片机4输出测试过程的开始与结束信号；移动测试块29在不同的测试模式下位置有变化，而移动的实现依靠的是固定在固定限位块27上的步进电机28实现动力输出，然后通过螺杆26实现在直线轨道上的位置移动；在固定测试块22的一侧有着与虚拟测试装置一样功能的实体测试刺激源显示界面23与实体测试距离方式选择界面24；
控制及其结果输出面板5的最上方是装置的电源开关51、启动按钮52和复位开关53，启动按钮52给与被测者一个开始动作的信号；在开关的下方位置是测试模式选择单元54，测试模式选择单元54由虚拟测试按钮和实体测试按钮组成，分别选择虚拟测试装置和实体测试装置进行对反应与运动的时间的测量；测试棒3与指定测试区域进行接触时，接触棒接触指示灯510发光表示测试棒3在指定位置就绪；在控制及其结果输出面板5的中央位置设置有刺激源选择界面55、声音刺激选择单元56与色光选择刺激单元57；在控制及其结果输出面板5上还设置有距离模式选择单元58，对虚拟测试装置1与实体测试装置2中的两个测试点之间的直线距离进行模式设计；在控制及其结果输出面板5上还设置有测试结果输出界面59，显示实验过程中被测者所接受到的刺激类别，测试在接受到信息到做出反应的时间以及做出反应后将测试笔从起始测试区域移动到终止测试区域的运动时间。
单片机4包括运动控制模块、数值计算模块和数据记录模块；其中，运动控制模块针对实体测试装置2中步进电机的运动控制，实现移动测试模块29在直线轨道上的移动，而数值计算模块对测试结果进行区间分析并将分析结果输出在数据记录模块。
在刺激选择界面55上显示的选项包括声音或光刺激；声音刺激选择单元56包括声音按钮与音量大小显示界面，光选择刺激单元57是由光选择按钮与不同光显示界面组成；距离模式选择单元58的距离方式选择包括确定模式、随机模式。
本发明的优点是：可以结合虚拟和实体测试两种模式对测试者进行反应时与运动时的测试，且在刺激源的设计上比同类型的实验测试装置更加丰富，并通过随机调整测试距离实现对测试者在不确定测试距离下的运动时间，使实验探究过程更加丰富且有效。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是本发明的实体测试装置结构示意图。
具体实施方式：
下面结合附图进一步说明本发明的技术方案。
本发明装置主要结构如上图1、2所示，包括：1.虚拟测试装置11.虚拟测试刺激源显示界面12.虚拟测试距离方式显示界面13.虚拟测试底板14移动测试点(终止起始点)15.固定测试点(测试起始点)16.虚拟测试显示界面2.实体测试装置21.实体测试底板22.固定测试块23.实体测试刺激源显示界面24.实体测试距离方式显示界面25.轨道直杆26.螺杆27固定限位块28.步进电机29.移动测试块3.测试笔4.MCS-51单片机5.控制及其测试结果输出面板51.电源开关52.启动按钮53.复位开关54.测试模式选择单元55.刺激源选择界面56.声音刺激选择单元57.色光刺激选择单元58.距离模式选择单元59.测试结果输出界面510.接触棒接触指示灯
一种虚实结合的反应时运动时测试实验装置主要由五部分组成，分别是虚拟测试装置1、实体测试装置2、测试笔3、单片机4和控制及其测试结果输出面板5。在虚拟测试单元1中，虚拟测试底板13上布置有虚拟测试显示界面16。在虚拟测试显示界面16上设置有固定测试点(测试起始点)15与移动测试点(测试终止点)14，当测试笔3与固定测试点15接触时，控制及其测试结果输出面板5上的接触棒接触指示灯510亮起，此时虚拟测试装置1进入工作状态。在虚拟测试显示界面的另一侧是虚拟测试刺激源显示界面11与虚拟测试距离方式选择界面12。虚拟测试刺激源显示界面11主要功能是为测试提供外部刺激，在本发明中主要是不同颜色的光与不同分贝的声音。而虚拟测试距离方式选择界面12主要显示在试验过程中测试者选择的测试模式。
在实体测试装置2中，不同于虚拟测试装置1中依靠触摸屏显示来进行交互实验，在该装置依靠的是机械结构来实现对被测者反应能力的测试。在实体测试底板21上装有固定测试块(测试起始点)22、移动测试块(测试终止点)29和固定限位块27，三者的连接通过螺杆26与轨道直杆25实现。在固定测试块22和移动测试块29上设置有接触反应区域，与上述固定测试点15功能相同，当测试笔3分别接触固定测试块22与移动测试的块29的相应区域，标志着测试过程的开始与结束状态。移动测试块29在不同的测试模式下位置是不固定的，而移动的实现依靠的是固定在固定限位块27上的步进电机28实现动力输出，然后通过螺杆26实现在直线轨道上的位置移动。在固定测试块22的一侧有着与虚拟测试装置一样功能的实体测试刺激源显示界面23与实体测试距离方式选择界面24。
控制及其结果输出面板5主要实现控制命令的输入与测试结果的输出。在面板的最上方是装置的电源开关51、启动按钮52和复位开关53，电源开关51实现装置的开启与关闭的功能，启动按钮52给与被测者一个开始动作的信号，复位开关53则是在每一次实验测试结束后实现移动测试装置回归到测试设置的初始位置。在开关的下方位置是测试模式选择单元54，该单元由虚拟测试按钮和实体测试按钮组成，通过两个按钮可以分别选择不同的测试装置进行对反应与运动的时间的测量。其下方位置是接触棒接触指示灯510，只有测试棒3与指定测试区域进行接触时，指示灯才会发光表示测试棒3在指定位置就绪。在面板的中央位置是刺激源选择界面55、声音刺激选择单元56与色光选择刺激单元57。在刺激选择界面55上显示的是测试者选择的不同的声音与光刺激。声音刺激选择单元56是由声音按钮与音量大小显示界面组成，光选择刺激单元57是由光选择按钮与不同光显示界面组成。在面板的下方位置是距离模式选择单元58，该单元是由确定按钮、随机按钮和距离方式选择显示界面构成的，测试者可以对虚拟测试装置1与实体测试装置2中的两个测试点之间的直线距离进行两种模式的设计。在面板的最下方是测试结果输出界面59，该界面主要显示实验过程中被测者所接受到的刺激类别，测试在接受到信息到做出反应的时间以及做出反应后将测试笔从起始测试区域移动到终止测试区域的运动时间。
在本发明中，单片机MCS-51主要封装在测试装置底板中，连接着测试装置与控制及其测试结果输出面板5。在功能实现过程中，单片机MCS-51主要包括了运动控制模块、数值计算模块和数据记录模块。其中，运动控制模块主要针对实体测试装置2中步进电机的运动控制，实现移动测试模块29在直线轨道上的移动。而数值计算模块和数据记录模块应用于对测试结果进行区间分析并输出在面板的测试结果输出单元中。
本发明可以通过两个不同的模式对测试者进行反应时间和运动时间的测试。测试开始前，首先需要通过控制及测试结果输出面板5中的电源开关51进行装置的启动，然后通过测试模式选择单元54选择测试模式，虚拟测试或实体测试。在选定测试模式之后，进行实验刺激源的设选择：声刺激和光刺激，声刺激由高、中、低三种声音模式；光刺激由红、绿、黄三种颜色模式。还可以根据实验的要求对不同测试距离方式进行设置，确定和随机。
本发明的实验过程需要两位人员协同进行，一位为主测者，负责在被测者在做好相关准备的情况下随机给与测试开始的信号，另一位为实验的被测者，即实验的被测对象，主要负责在接收刺激信号后将测试笔3从某一指定区域移动到另一指定区域。
当实验装置选择为虚拟测试装置1时，按下测试模式选择单元54中的虚拟测试按钮，此时虚拟测试界面16开始显示相关界面内容，同时出现固定测试点15与移动测试点14。其中，固定测试点15在每一次测试开始时都保持相同的位置，而移动测试点14位置则根据距离模式选择单元58中相关距离方式的设置有着不同的情况，如果选定的是确定按钮，则两个测试点之间的直线距离在实验过程中始终保持相同，而如果选定的是随机按钮，则移动测试点14的位置在每次测试过程中都发生着变化，且选择的结果都会在虚拟测试距离方式显示界面上显示。在距离方式确定之后，被测者需要将测试笔3与固定测试点15进行接触，此时接触棒接触指示灯510亮起，表示测试进入准备状态。此时需要实验的主测者随机按下启动按钮52，虚拟测试界面16一侧的虚拟测试刺激源11会发出设定好的外部刺激，而被测者在接收到刺激反应后需要依据自己的反应迅速将在固定测试点的测试笔15转移到移动测试点14，当测试笔3与移动测试点14接触时，此时实验装置会记录下两个时间，第一个时间为测试者接受外部刺激到抬起测试笔3所用的时间，该时间为实验认定的反应时间。第二个时间为测试者抬起测试笔3到接触到移动测试点位置所用时间，该时间为实验认定的测试人员的运动时间。
当实验装置选择为实体测试装置2时，按下测试模式选择单元54中的实体测试按钮，此时移动测试块29会根据距离模式选择单元58的设定情况通过螺杆26移动相应的位置，选择的结果在实体测试距离方式显示界面24上显示。测试者将测试笔3与固定测试块22的接触反应区域接触时，与虚拟测试装置基本相似，接触棒接触指示灯510亮起，通过主测者按下启动按钮52，实体测试刺激源显示界面23发出相应设置外部刺激，被测者接收该刺激后需要将测试笔3从固定测试块22相应的接触区域移动到移动测试块29的相应接触区域。同样的装置会记录下测试者看到指示灯变化所做出反应的时间和手臂动作的运动时间。
本发明设计了虚拟和实体两种不同模式下的测试装置，根据实验的设计可以单独或结合使用该两种不同测试装置，利用两种测试装置不同的优势提高测试结果的精度。且本发明增加了外部刺激源的种类，摆脱传统实验测试装置单一刺激源的缺点，并通过随机调整测试距离实现对测试者在不确定测试距离下的运动时间，测试结果可以暂存并对其进行分析处理，对人机设计有着重要的指导作用。
Claims (2)
1.一种虚实结合的反应时运动时测试实验装置，其特征在于：包括虚拟测试装置(1)、实体测试装置(2)、测试笔(3)、单片机(4)和控制及其测试结果输出面板(5)；虚拟测试装置(1)、实体测试装置(2)、控制及其测试结果输出面板(5)分别与单片机(4)交互数据连接；
在虚拟测试装置(1)中，虚拟测试底板(13)上布置有虚拟测试显示界面(16)；在虚拟测试显示界面(16)上设置有作为测试起始点的固定测试点(15)与作为测试终止点的移动测试点(14)，当测试笔(3)分别接触固定测试点(15)和移动测试点(14)接触时，虚拟测试装置(1)向单片机(4)输出测试过程的开始与结束信号；在虚拟测试显示界面(16)的另一侧是虚拟测试刺激源显示界面(11)与虚拟测试距离方式选择界面(12)；虚拟测试刺激源显示界面(11)显示当次测试所采用的外部刺激；虚拟测试距离方式选择界面(12)显示在试验过程中测试者选择的测试模式；
在实体测试装置(2)中，在实体测试底板(21)上装有作为测试起始点的固定测试块(22)、作为测试终止点的移动测试块(29)和固定限位块(27)，三者通过螺杆(26)与轨道直杆(25)连接，固定限位块(27)上连接步进电机(28)，步进电机(28)的输出轴连接螺杆(26)；在固定测试块(22)和移动测试块(29)上设置有接触反应区域，当测试笔(3)分别接触固定测试块(22)与移动测试块(29)，实体测试装置(2)向单片机(4)输出测试过程的开始与结束信号；移动测试块(29)在不同的测试模式下位置有变化，而移动的实现依靠的是固定在固定限位块(27)上的步进电机(28)实现动力输出，然后通过螺杆(26)实现在直线轨道上的位置移动；在固定测试块(22)的一侧有着与虚拟测试装置一样功能的实体测试刺激源显示界面(23)与实体测试距离方式选择界面(24)；
控制及其结果输出面板(5)的最上方是装置的电源开关(51)、启动按钮(52)和复位开关(53)，启动按钮(52)给与被测者一个开始动作的信号；在开关的下方位置是测试模式选择单元(54)，测试模式选择单元(54)由虚拟测试按钮和实体测试按钮组成，分别选择虚拟测试装置(1)和实体测试装置(2)进行对反应与运动的时间的测量；测试笔(3)与指定测试区域进行接触时，接触棒接触指示灯(510)发光表示测试笔(3)在指定位置就绪；在控制及其结果输出面板(5)的中央位置设置有刺激源选择界面(55)、声音刺激选择单元(56)与色光选择刺激单元(57)；在控制及其结果输出面板(5)上还设置有距离模式选择单元(58)，对虚拟测试装置(1)与实体测试装置(2)中的两个测试点之间的直线距离进行模式设计；在控制及其结果输出面板(5)上还设置有测试结果输出界面(59)，显示实验过程中被测者所接受到的刺激类别，测试在接受到信息到做出反应的时间以及做出反应后将测试笔从起始测试区域移动到终止测试区域的运动时间；
单片机(4)包括运动控制模块、数值计算模块和数据记录模块；其中，运动控制模块针对实体测试装置(2)中步进电机的运动控制，实现移动测试模块(29)在直线轨道上的移动，而数值计算模块对测试结果进行区间分析并将分析结果输出在数据记录模块。
2.如权利要求1所述的虚实结合的反应时运动时测试实验装置，其特征在于：在刺激选择界面(55)上显示的选项包括声音或光刺激；声音刺激选择单元(56)包括声音按钮与音量大小显示界面，光选择刺激单元(57)是由光选择按钮与不同光显示界面组成；距离模式选择单元(58)的距离方式选择包括确定模式、随机模式。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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