CN110681100A - 一种基于物联网的跳绳测试仪、跳绳以及测试系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于物联网的跳绳测试仪、跳绳以及测试系统，该跳绳测试仪包括：主控单元、光电计数单元、NB‑IOT无线单元、显示单元、电源稳压单元以及电池；所述主控单元分别与所述光电计数单元、所述NB‑IOT无线单元、所述显示单元以及所述电源稳压单元电连接；所述电源稳压单元与所述电池电连接，所述主控单元可通过所述NB‑IOT无线单元将测试数据传输至物联网平台。该跳绳测试仪采用光电计数方式来计算跳绳次数，相对于机械开关来说，不存在机械磨损的问题；并且可通过NB‑IOT无线单元将测试数据上传至物联网平台，使得跳绳测试仪成为物联网中的传感器和数据采集装置，如此一来，实现对众多的跳绳运动者的运动数据的采集，可进行数据分析。

Description

一种基于物联网的跳绳测试仪、跳绳以及测试系统

技术领域

本发明涉及跳绳检测技术领域，尤其涉及一种基于物联网的跳绳测试仪、跳绳以及测试系统。

背景技术

对于跳绳运动者来说，通常希望可以获知自己的跳绳次数，因此，市面上出现了具有自动计数功能的跳绳仪器。市面上常见的跳绳仪器通常是通过手柄上设置的显示屏来显示跳绳次数，用户在运动过程中可以随时查看跳绳数据。由于现有的跳绳仪器中的存储容量有限，只能存储当前的跳绳数据或者最近几次跳绳数据，用户无法查看所有的历史数据。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种基于物联网的跳绳测试仪，其采用光电计数方式来计算跳绳次数，并且可通过NB-IOT无线单元将测试数据上传至物联网平台以使用户可通过物联网平台查询所有历史数据。

本发明的目的之二在于提供一种基于物联网的跳绳，其采用光电计数方式来计算跳绳次数，并且可通过NB-IOT无线单元将测试数据上传至物联网平台以使用户可通过物联网平台查询所有历史数据。

本发明的目的之三在于提供一种基于物联网的跳绳测试系统，其采用光电计数方式来计算跳绳次数，并且可通过NB-IOT无线单元将测试数据上传至物联网平台，用户可通过用户终端向物联网平台获取测试数据。

本发明的目的之一采用如下技术方案实现：

一种基于物联网的跳绳测试仪，包括：主控单元、光电计数单元、NB-IOT无线单元、显示单元、电源稳压单元以及电池；所述主控单元分别与所述光电计数单元、所述NB-IOT无线单元、所述显示单元以及所述电源稳压单元电连接；所述电源稳压单元与所述电池电连接，所述主控单元可通过所述NB-IOT无线单元将测试数据传输至物联网平台。

进一步地，还包括电源检测单元，所述电源检测单元分别与所述主控单元、所述电池电连接。

进一步地，还包括指示灯单元，所述指示灯单元与所述主控单元电连接。

进一步地，所述NB-IOT无线单元采用M5310-A模组。

进一步地，所述电池为可充电电池。

进一步地，所述光电计数单元包括红外线发射模块、红外线接收模块以及转动元件；所述红外线发射模块与所述主控单元连接，所述红外线接收模块具有第一脉冲信号输出端和第二脉冲输出端，所述第一脉冲信号输出端和所述第二脉冲信号输出端均与所述主控单元电连接，所述转动元件设置在所述红外线发射模块与所述红外线接收模块之间，当所述转动元件转动时可周期性阻挡所述红外线发射模块与所述红外线接收模块之间的红外线传输以使所述红外线接收模块产生周期性的脉冲信号输出；所述第一脉冲信号输出端与所述第二脉冲信号输出端存在相位差以使所述主控单元可根据所述第一脉冲信号输出端与所述第二脉冲信号输出端的脉冲信号的电平下降的先后顺序来判断正反转。

进一步地，各个电路单元集成在两块电路板上，其中，所述主控单元与所述显示单元集成在顶板上，所述光电计数单元、所述NB-IOT无线单元、电源稳压单元以及电池集成在底板上；所述顶板与所述底板通过排针接口进行通信。

进一步地，所述主控单元采用STM32LC8T6。

本发明的目的之二采用如下技术方案实现：

一种基于物联网的跳绳，包括：主手柄、副手柄、绳索以及如上所述的基于物联网的跳绳测试仪，所述跳绳测试仪设置在所述主手柄内部，所述主手柄通过绳索与所述副手柄连接。

本发明的目的之三采用如下技术方案实现：

一种基于物联网的跳绳测试系统，包括用户终端、物联网平台以及如上所述的基于物联网的跳绳，所述用户终端可与所述基于物联网的跳绳进行绑定以使所述用户终端可通过所述物联网平台获取所述跳绳的测试数据或者通过所述物联网平台与所述跳绳测试仪进行通信。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：

该基于物联网的跳绳测试仪采用光电计数方式来计算跳绳次数，相对于机械开关来说，不存在机械磨损的问题；并且可通过NB-IOT无线单元将测试数据上传至物联网平台以使用户可通过物联网平台查询所有历史数据，使得跳绳测试仪成为物联网中的传感器和数据采集装置，如此一来，实现对众多的跳绳运动者的运动数据的采集，可进行数据分析。

附图说明

图1为本发明提供的一种基于物联网的跳绳测试仪的结构框图；

图2为图1中的主控单元以及显示单元的电路结构图；

图3为图1中的光电计数单元的电路结构图；

图4为图1中的NB-IOT无线单元的电路结构图；

图5为图1中的电源稳压单元的电路结构图，电源稳压单元包括电源稳压模块以及电源控制开关模块；

图6为图1中的电源检测单元的电路结构图；

图7为图1中的指示灯单元的电路结构图；

图8为用于实现顶板和底板通信连接的排针接口的电路结构图；

图9为红外接收模块所输出的脉冲信号的波形图。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

请参阅图1至8，一种基于物联网的跳绳测试仪，包括：主控单元、光电计数单元、NB-IOT无线单元、显示单元、电源稳压单元以及电池；所述主控单元分别与所述光电计数单元、所述NB-IOT无线单元、所述显示单元以及所述电源稳压单元电连接；所述电源稳压单元与所述电池电连接，所述主控单元可通过所述NB-IOT无线单元将测试数据传输至物联网平台。

该基于物联网的跳绳测试仪采用光电计数方式来计算跳绳次数，相对于机械开关来说，不存在机械磨损的问题；并且可通过NB-IOT无线单元将测试数据上传至物联网平台，使得跳绳测试仪成为物联网中的传感器和数据采集装置，如此一来，实现对众多的跳绳运动者的运动数据的采集，可进行数据分析。

特别地，电源稳压单元包括电源稳压模块和电源控制开关模块，参阅图5，按下开关Key1，电压从电池VBAT流向电阻R20，经过二极管D20，经过开关Key1至地线端。P沟道场效应管Q20导通，输出3.7V电压至电源稳压模块。在电源稳压模块中，3.7V电压经过低压差稳压器HT7333后，稳定输出3.3V电压。从而使微处理器U1工作，微处理器U1的管脚10电平拉高，所述微处理器U1的管脚10与电源控制开关模块的电阻R21的一端连接，从而使三极管Q4导通，从而使电池VBAT流向电阻R20后，不经过开关Key1，直接接地，进而实现P沟道场效应管Q20在开关Key1断开之后保持持续导通，输出3.7V电压至电源稳压模块。

作为一种优选的实施方式，还包括电源检测单元，所述电源检测单元分别与所述主控单元、所述电池电连接。参阅图6，电源检测单元的一端连接电池VBAT，3.7伏电压经电阻R24分压，在连接线RAT_AD处，电压为例如3.3V(微处理器U1能够识别该电压值)，连接线RAT_AD与微处理器U1的管脚14连接，从而微处理器U1能够判断电池VBAT的电压的变化，以便确定电池电量是否足够，提醒及时充电或更换电池。

作为一种优选的实施方式，还包括指示灯单元，所述指示灯单元与所述主控单元电连接。参阅图7，指示灯单元通过LED连接线连接至排针插座500a的第7针，然后与微处理器U1的管脚15连接。在进行跳绳测试时，微处理器U1的管脚15的电平高低循环变化，从而驱动指示灯单元的发光二极管明暗交替变化。在不进行跳绳测试的静息状态时，微处理器U1的管脚15的电平保持低位，使得指示灯单元的发光二极管不发光，节省电能。

作为一种优选的实施方式，所述NB-IOT无线单元采用M5310-A模组。参阅图4，M5310-A模组负责与onenet平台(移动专用物联网平台)进行通信，该模组包括SIM卡电路模块、天线模块、模组复位模块、通讯嵌接电路以及NB-IOT芯片(M5310-A)。SIM卡提供物联网通信号码和信号，天线模块用于增益放大信号，模组复位模块用于保证整个物联网无线模块供电稳定，通讯嵌接电路用于保证NB-IOT芯片与SIM卡电路模块通讯稳定，减少串扰；NB-IOT芯片负责将微处理器U1处理的数据通过SIM卡电路模块上传至移动onenet平台。通讯嵌接电路一端与NB-IOT芯片400a的管脚10、12、13连接，另一端与SIM卡电路模块的管脚4、6、7连接。旁路电容C8一端连接SIM卡电路模块的管脚8，另一端连接SIM卡电路模块的管脚2。模组复位模块的连接线RST连接NB-IOT芯片的管脚15，模组复位模块的连接线M53_RST连接微处理器U1的管脚33，从而通过微处理器U1控制NB-IOT物联网无线模块的复位。SIM卡电路模块的管脚1与NB-IOT芯片的管脚8相连，SIM卡电路模块的管脚8与NB-IOT芯片的管脚11相连。

作为一种优选的实施方式，所述电池为可充电电池。采用可充电的锂电池，使得电池可以循环利用，无需更换电池。

作为一种优选的实施方式，所述光电计数单元包括红外线发射模块(IR908-7C)、红外线接收模块(PT2559B)以及转动元件；所述红外线发射模块与所述主控单元连接，所述红外线接收模块具有第一脉冲信号输出端和第二脉冲输出端，所述第一脉冲信号输出端和所述第二脉冲信号输出端均与所述主控单元电连接，所述转动元件设置在所述红外线发射模块与所述红外线接收模块之间，当所述转动元件转动时可周期性阻挡所述红外线发射模块与所述红外线接收模块之间的红外线传输以使所述红外线接收模块产生周期性的脉冲信号输出；所述第一脉冲信号输出端与所述第二脉冲信号输出端存在相位差以使所述主控单元可根据所述第一脉冲信号输出端与所述第二脉冲信号输出端的脉冲信号的电平下降的先后顺序来判断正反转。

转动元件采用码盘轮，码盘轮一圈例如有10个齿口，码盘轮在转动的时候会周期性地阻挡红外线，红外线接收模块将码盘轮的齿数计数转换为电平脉冲信号，计算出转动的圈数通过两根信号数据线Sig1、Sig2传送至微处理器U1的管脚42、43，然后微处理器U1将每10个脉冲计为一圈，并每3秒将计数值保存微处理器U1的内存中，按一确定的时间间隔或者人工触发指令上传数据给NB-IOT物联网无线模块，也就是通过微处理器U1的管脚21、22传输数据给NB-IOT芯片的管脚2、1，然后，NB-IOT芯片的管脚28将数据传输至天线模块，通过天线T将所述数据发送至移动onenet平台。

在测试过程中，码盘论会切割红外线造成R7、R8的Sig1_T2H2和Sig1_T1H2发生周期性的电平高低变化，而且IR1出传感器接收部分的两个接收晶片存在一定间隙，造成电平信号Sig1_T2H2和Sig1_T1H2有一定的相位差，依此作为正反转的判断依据，如图9所示，在码盘轮正转的时sigl_T1H2电平先下降低电平对应a处，此时sigl_T2H2为高电平记为正转，当在码盘论反转的时候sigl_T1H2后降为低电平对应b处，此时sigl_T2H2为低电平记为反转，有了正反转的信息，CPU就可以实时获取码盘轮的旋转状态，从而可以提高测量精度，CPU接收到该信号就会计算出相应的跳绳圈数，同时将圈数在LCD上显示出来，而且将数据通过顶板001的TX3发送至004的RX，最终U1把数据发送到onenet平台，其连接协议为LWM2M。

作为一种优选的实施方式，各个电路单元集成在两块电路板上，便于在较小空间中布置电子元器件；其中，所述主控单元与所述显示单元集成在顶板上，所述光电计数单元、所述NB-IOT无线单元、电源稳压单元以及电池集成在底板上；所述顶板与所述底板通过排针接口进行通信。底板和顶板是用1.27mm双排针相连，电池电源3.7V直接给M5310-A模组供电，模组再给贴片sim卡供电，保证信号稳定，天线部分用支持band-8的软板焊接式天线来替代之前的陶瓷天线。电源3.7v经过电源稳压单元降到3.3v给CPU及光电传感器供电，当底板的码盘轮转动脉冲计数时，CPU计算脉冲获得跳绳圈数值，最终CPU将数据传给M5310-A模组从而上传至iot平台。

作为一种优选的实施方式，所述主控单元采用STM32LC8T6，采用32位的微处理器，更容易编写程序，可存储程序的容量更大。

本发明还提供了一种基于物联网的跳绳，包括：主手柄、副手柄、绳索以及如上所述的基于物联网的跳绳测试仪，所述跳绳测试仪设置在所述主手柄内部，所述主手柄通过绳索与所述副手柄连接。

此外，本发明还提供了一种基于物联网的跳绳测试系统，包括用户终端、物联网平台以及如上所述的基于物联网的跳绳，所述用户终端可与所述基于物联网的跳绳进行绑定以使所述用户终端可通过所述物联网平台获取所述跳绳的测试数据或者通过所述物联网平台与所述跳绳测试仪进行通信。

跳绳需要与app端进行绑定才能使用，绑定流程具体为：1.在手机app端输入跳绳设备唯一码然后发送绑定指令到平台服务器请求绑定；2.平台服务器根据绑定指令中的跳绳设备唯一码生成对应的验证码(验证码即为设备ID，设备ID根据NB-IOT芯片的IME号和SIM卡电路模块的IMSI卡号生成，因此，跳绳ID号与IME号、IMSI卡号唯一对应)，并根据app中所输入的跳绳设备唯一码向跳绳设备发送验证码；3.跳绳设备接收到验证码并且显示在LCD屏幕上；4.在app中的设备绑定界面中输入跳绳设备所显示的验证码，完成绑定。测试者可以通过CPU使用AT指令来操作M5310-A模组，其中包括时间查询、设备入网、数据上报、接收平台命令、注销登录。具体地，通过AT指令集编程，生成时间查询程序函数、设备入网程序函数、数据上报程序函数、接收平台命令程序函数、注销登录程序函数，当用户需要执行相应的操作使，通过CPU将对应的功能函数发送至NB-IOT芯片，由NB-IOT芯片自行执行。SIM卡提供入网功能，模块固件可远程升级方便用户管理。数据传输格式可以自定义，例如，CPU通过M5310-A模组将数据上传到物联网平台的通信格式为：AT+MIPLNOTIFY＝0,0,3200,0,5750,1,xx,"{"StartTime":"xxxx-xx-xxxx:xx:xx","EndTime":"xxxx-xx-xxxx:xx:xx","JumpingFreq":"x,x,x,x,x,x,x......","TimeCost":"xx

该命令用于向平台上报指定资源的数据，其中第一个0是onenet设备的实例ID，第二个0是instance observe操作时下发的mID，3200是Object ID，0是Instance ID，5750是Resource ID，1是指定上报资源的数据类型，这里是string型，xx代表数据长度，StartTime为开始测试时间，EndTime为测试结束时间，TimeCost表示该次测试所用时间，JumpingFreq为每隔3秒钟的跳绳次数，故而间隔不定长，目前就分为：30、60、120、180秒，可变长度数据上传到平台服务器可以依此解析从而传到个人手机APP，从而绘制跳绳曲线来反映测试者每个时间段的整体运动和瞬时的爆发力度。

上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种基于物联网的跳绳测试仪，其特征在于，包括：主控单元、光电计数单元、NB-IOT无线单元、显示单元、电源稳压单元以及电池；所述主控单元分别与所述光电计数单元、所述NB-IOT无线单元、所述显示单元以及所述电源稳压单元电连接；所述电源稳压单元与所述电池电连接，所述主控单元可通过所述NB-IOT无线单元将测试数据传输至物联网平台。

2.如权利要求1所述的基于物联网的跳绳测试仪，其特征在于，还包括电源检测单元，所述电源检测单元分别与所述主控单元、所述电池电连接。

3.如权利要求2所述的基于物联网的跳绳测试仪，其特征在于，还包括指示灯单元，所述指示灯单元与所述主控单元电连接。

4.如权利要求1至3任一项所述的基于物联网的跳绳测试仪，其特征在于，所述NB-IOT无线单元采用M5310-A模组。

5.如权利要求1所述的基于物联网的跳绳测试仪，其特征在于，所述电池为可充电电池。

6.如权利要求1所述的基于物联网的跳绳测试仪，其特征在于，所述光电计数单元包括红外线发射模块、红外线接收模块以及转动元件；所述红外线发射模块与所述主控单元连接，所述红外线接收模块具有第一脉冲信号输出端和第二脉冲输出端，所述第一脉冲信号输出端和所述第二脉冲信号输出端均与所述主控单元电连接，所述转动元件设置在所述红外线发射模块与所述红外线接收模块之间，当所述转动元件转动时可周期性阻挡所述红外线发射模块与所述红外线接收模块之间的红外线传输以使所述红外线接收模块产生周期性的脉冲信号输出；所述第一脉冲信号输出端与所述第二脉冲信号输出端存在相位差以使所述主控单元可根据所述第一脉冲信号输出端与所述第二脉冲信号输出端的脉冲信号的电平下降的先后顺序来判断正反转。

7.如权利要求1所述的基于物联网的跳绳测试仪，其特征在于，各个电路单元集成在两块电路板上，其中，所述主控单元与所述显示单元集成在顶板上，所述光电计数单元、所述NB-IOT无线单元、电源稳压单元以及电池集成在底板上；所述顶板与所述底板通过排针接口进行通信。

8.如权利要求1所述的基于物联网的跳绳测试仪，其特征在于，所述主控单元采用STM32LC8T6。

9.一种基于物联网的跳绳，其特征在于，包括：主手柄、副手柄、绳索以及如权利要求1至8任一项所述的基于物联网的跳绳测试仪，所述跳绳测试仪设置在所述主手柄内部，所述主手柄通过绳索与所述副手柄连接。

10.一种基于物联网的跳绳测试系统，其特征在于，包括用户终端、物联网平台以及如权利要求9所述的基于物联网的跳绳，所述用户终端可与所述基于物联网的跳绳进行绑定以使所述用户终端可通过所述物联网平台获取所述跳绳的测试数据或者通过所述物联网平台与所述跳绳测试仪进行通信。

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