CN112546538A - 一种智能跳绳垫 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种智能跳绳垫，包括柔性的垫子，所述的垫子的中间设置检测区域，所述的检测区域的垫子内部设置薄膜压力传感器，所述的垫子的前端区域的内部设置电子控制装置，所述的电子控制装置设置抗压外壳，所述的抗压外壳的内部设置处理器，与所述的处理器连接的蓝牙模块，信号处理电路，蜂鸣器和双色指示灯，所述的信号处理电路包括信号放大电路和滞回比较电路，还包括充电电池，与所述的充电电池连接电源开关；所述的薄膜压力传感器连接所述的信号处理电路，所述的检测区域的压力信号由所述的薄膜压力传感器采集，经过所述的信号处理电路放大、阈值处理，输出数字信号给所述的处理器，所述的处理器设置跳绳个数采集方法。

Description

一种智能跳绳垫
技术领域
本专利涉及一种智能跳绳垫，属于体育健身器材领域。
背景技术
跳绳是一项传统的锻炼项目，可以锻炼体能，提高身体协调能力，对身体处在生长阶段的青少年特别适合，并且跳绳对场地要求不高，也不需要队友。因此，为了提高青少年的身体素质，跳绳已经列入小学生的体育考核内容。为了取得好成绩，小学生们做完作业都会坚持练习。但是练习过程中，往往需要家长在旁边进行计时以及计数。同时，在实际操作过程中，对于高年级的学生，因为速度很快，经常会出现计数不准的情况，含含糊糊的计个大概，甚至开小差导致错计、漏计，影响练习效果。
发明内容
本专利的目的是为了解决上述问题，提供一种智能跳绳垫，材质柔软，可卷曲收纳，采用压力传感器检测跳绳的次数，替代人工计数，计数准确，操作方便。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种智能跳绳垫，包括柔性的垫子，所述的垫子的中间设置检测区域，所述的检测区域的垫子内部设置薄膜压力传感器，所述的垫子的前端区域的内部设置电子控制装置，所述的电子控制装置设置抗压外壳，所述的抗压外壳的内部设置进行集中控制的处理器，与所述的处理器连接的蓝牙模块，信号处理电路，蜂鸣器和双色指示灯，所述的双色指示灯包括红色LED灯和绿色LED灯，所述的信号处理电路包括信号放大电路和滞回比较电路，还包括充电电池，与所述的充电电池连接电源开关，当所述的电源开关接通以后，所述的充电电池向所述的电子控制装置中的其他部件进行供电；所述的薄膜压力传感器连接所述的信号处理电路，所述的检测区域的压力信号由所述的薄膜压力传感器采集，经过所述的信号处理电路放大、阈值处理，输出数字信号给所述的处理器，当所述的检测区域有人站立时，所述的信号处理电路输出逻辑低电平，当所述的检测区域无压力的时候，输出逻辑高电平；还包括与所述的蓝牙模块连接的智能手机，所述的智能手机设置跳绳应用程序，所述的处理器设置跳绳个数采集方法，所述的跳绳个数采集方法包括以下步骤：
(1) 用户的智能手机连接所述的蓝牙模块，打开所述的跳绳应用程序，点击开始，所述的处理器闪烁所述的双色指示灯的红色LED灯，进行5秒倒计时；计时结束后，所述的处理器控制所述的蜂鸣器发声，提示用户开始跳绳，同时所述的处理器控制所述的双色指示灯的绿色LED灯闪烁，进行60秒倒计时；
(2) 所述的处理器每隔时间间隔T检测所述的信号处理电路的输出信号，如果检测输出信号为逻辑高电平，则f(k)=1，否则f(k)=0，k=0,1,2,3...；如果f(k-1)=0同时f(k)=1，跳绳次数S加1；
(3) 当60秒倒计时结束，所述的处理器控制所述的蜂鸣器发声，提示用户跳绳结束，所述的处理器控制所述的双色指示灯熄灭，将跳绳次数S传输给所述的智能手机的跳绳应用程序进行显示。
所述的信号放大电路设置运放U1，所述的运放U1的同相端连接参考电压Vref1，反相端连接所述的薄膜压力传感器和电阻R1，所述的薄膜压力传感器另一端接地，所述的电阻R1另一端连接所述的运放U1的输出端，所述的滞回比较电路设置电阻R3连接所述的运放U1的输出端，所述的电阻R3的另一端连接运放U2的方向输入端，所述的运放U2的同相端连接电阻R2和电阻R4，所述的电阻R4的另一端连接参考电压Vref2，所述的电阻R2的另一端连接所述的运放U2的输出端，所述的运放U2的输出端连接所述的处理器，其中参考电压Vref2大于Vref1。
本发明的有益效果主要表现在：采用压力传感器检测跳绳的次数，替代人工计数，计数准确，避免错计、漏计。
附图说明
图1是专利实施提供的智能跳绳垫的外观示意图；
图2是本专利实施提供的智能跳绳垫的结构示意图；
图3是本专利实施提供的智能跳绳垫的控制原理图；
图4是本专利实施提供的智能跳绳垫的信号处理电路原理图。
具体实施方式
为了更好的理解本专利，下面结合附图对其具体说明。
参照图1－4，一种智能跳绳垫，包括柔性的垫子1，可以卷起来收纳，减少占用空间，并且易于携带。所述的垫子1的中间设置检测区域2，可涂上与所述的垫子1不同的醒目颜色，标注跳绳区域。所述的检测区域2的垫子1内部设置薄膜压力传感器3，所述的薄膜压力传感器3表现为可变电阻特性，施加压力越大，电阻值越小。
所述的垫子1的前端区域的内部设置电子控制装置4，为了抵抗偶尔的脚踏，所述的电子控制装置4设置抗压外壳，在所述的抗压外壳的内部设置进行集中控制的处理器5，与所述的处理器5连接的蓝牙模块7，信号处理电路6，蜂鸣器8和双色指示灯9，还包括充电电池11，与所述的充电电池11连接电源开关10，当所述的电源开关10接通以后，所述的充电电池11向所述的电子控制装置4中的其他部件进行供电。
为了降低功耗，所述的处理器5可采用低功耗性能突出的MSP430单片机。所述的双色指示灯9包括红色LED灯和绿色LED灯，可进行跳绳开始之前的5倒计时指示，以及跳绳器期间的60秒倒计时提示。
所述的信号处理电路6包括信号放大电路12和滞回比较电路13，所述的信号放大电路12将输入的微小电流信号转换为电压信号，并进行放大；所述的滞回比较电路13将所述的信号放大电路12输出的电压信号转换为逻辑电平。所述的薄膜压力传感器3连接所述的信号处理电路6，所述的检测区域2的压力信号由所述的薄膜压力传感器3采集，经过所述的信号处理电路6放大、阈值处理，输出数字信号给所述的处理器5。
所述的信号放大电路12设置运放U1，所述的运放U1的同相端连接参考电压Vref1，反相端连接所述的薄膜压力传感器3和电阻R1，所述的薄膜压力传感器3另一端接地，所述的电阻R1另一端连接所述的运放U1的输出端。由理想运放特性可知，经过所述的薄膜压力传感器3的电流与经过电阻R1的电流大小相等方向相同，设所述的薄膜压力传感器3的阻值为r，因此所述的运放U1的输出电压Vo1=Vref1+Vref1/r*R1。
所述的滞回比较电路13设置电阻R3连接所述的运放U1的输出端，所述的电阻R3的另一端连接运放U2的方向输入端，所述的运放U2的同相端连接电阻R2和电阻R4，所述的电阻R4的另一端连接参考电压Vref2，所述的电阻R2的另一端连接所述的运放U2的输出端，所述的运放U2的输出端连接所述的处理器5，其中参考电压Vref2大于Vref1。当所述的运放U2输出电压Vo2为高电平VCC时，所述的运放U2的同相端电压V2H+=Vref2+(VCC-Vref2)*R4/(R2+R4)，即(VCC*R4+Vref2*R2)/(R2+R4)，因此当Vo1>V2H+时，Vo2变化为低电平；当所述的运放U2输出为低电平0时，所述的运放U2的同相端电压V2L+=Vref2+(0-Vref2)*R4/(R2+R4)，即Vref2*R2/(R2+R4)，因此当Vo1<V2L+时，Vo2变化为高电平，显然V2H+大于V2L+，实现了滞回比较，具有抗干扰能力强的优点，减轻了软件滤波的负担。
因此，可以得出结论：当所述的检测区域2有人站立时，所述的信号处理电路6输出逻辑低电平，当所述的检测区域2无压力的时候，输出逻辑高电平。
为了实现所述的智能跳绳垫的轻便性，不设置显示界面，因此需要与所述的蓝牙模块7连接的智能手机，所述的智能手机设置跳绳应用程序，可以启动跳绳过程并进行跳绳个数显示。
所述的处理器5设置跳绳个数采集方法，所述的跳绳个数采集方法包括以下步骤：
(1) 用户的智能手机连接所述的蓝牙模块7，打开所述的跳绳应用程序，点击开始，所述的处理器5闪烁所述的双色指示灯9的红色LED灯，进行5秒倒计时；计时结束后，所述的处理器5控制所述的蜂鸣器8发声，提示用户开始跳绳，同时所述的处理器5控制所述的双色指示灯9的绿色LED灯闪烁，进行60秒倒计时；
步骤(1)是通过所述的智能手机启动跳绳过程，所述的处理器5以声音和闪光的方式与用户同步。
(2) 所述的处理器5每隔时间间隔T检测所述的信号处理电路6的输出信号，如果检测输出信号为逻辑高电平，则f(k)=1，否则f(k)=0，k=0,1,2,3...；如果f(k-1)=0同时f(k)=1，跳绳次数S加1；
所述的处理器5进行信号采集，并进行数据处理及判断，得出跳绳的次数。每次跳绳都有一个双脚离地的过程，因此只要判断f(k)中的信号正跳变就可以判断为一次跳绳。时间间隔T设置为小于用户双脚离地的时间常数。
(3) 当60秒倒计时结束，所述的处理器5控制所述的蜂鸣器8发声，提示用户跳绳结束，所述的处理器5控制所述的双色指示灯9熄灭，将跳绳次数S传输给所述的智能手机的跳绳应用程序进行显示。
结束一次跳绳过程。所述的跳绳应用程序可记录每次的跳绳次数S，基于历史的跳绳次数S可形成数据分析图表，为用户的锻炼计划提供参考。

Claims (2)

1.一种智能跳绳垫，包括柔性的垫子，其特征在于：所述的垫子的中间设置检测区域，所述的检测区域的垫子内部设置薄膜压力传感器，所述的垫子的前端区域的内部设置电子控制装置，所述的电子控制装置设置抗压外壳，所述的抗压外壳的内部设置进行集中控制的处理器，与所述的处理器连接的蓝牙模块，信号处理电路，蜂鸣器和双色指示灯，所述的双色指示灯包括红色LED灯和绿色LED灯，所述的信号处理电路包括信号放大电路和滞回比较电路，还包括充电电池，与所述的充电电池连接电源开关，当所述的电源开关接通以后，所述的充电电池向所述的电子控制装置中的其他部件进行供电；所述的薄膜压力传感器连接所述的信号处理电路，所述的检测区域的压力信号由所述的薄膜压力传感器采集，经过所述的信号处理电路放大、阈值处理，输出数字信号给所述的处理器，当所述的检测区域有人站立时，所述的信号处理电路输出逻辑低电平，当所述的检测区域无压力的时候，输出逻辑高电平；还包括与所述的蓝牙模块连接的智能手机，所述的智能手机设置跳绳应用程序，所述的处理器设置跳绳个数采集方法，所述的跳绳个数采集方法包括以下步骤：
(1) 用户的智能手机连接所述的蓝牙模块，打开所述的跳绳应用程序，点击开始，所述的处理器闪烁所述的双色指示灯的红色LED灯，进行5秒倒计时；计时结束后，所述的处理器控制所述的蜂鸣器发声，提示用户开始跳绳，同时所述的处理器控制所述的双色指示灯的绿色LED灯闪烁，进行60秒倒计时；
(2) 所述的处理器每隔时间间隔T检测所述的信号处理电路的输出信号，如果检测输出信号为逻辑高电平，则f(k)=1，否则f(k)=0，k=0,1,2,3...；如果f(k-1)=0同时f(k)=1，跳绳次数S加1；
当60秒倒计时结束，所述的处理器控制所述的蜂鸣器发声，提示用户跳绳结束，所述的处理器控制所述的双色指示灯熄灭，将跳绳次数S传输给所述的智能手机的跳绳应用程序进行显示。
2.如权力要求1所述的一种智能跳绳垫，其特征在于：所述的信号放大电路设置运放U1，所述的运放U1的同相端连接参考电压Vref1，反相端连接所述的薄膜压力传感器和电阻R1，所述的薄膜压力传感器另一端接地，所述的电阻R1另一端连接所述的运放U1的输出端，所述的滞回比较电路设置电阻R3连接所述的运放U1的输出端，所述的电阻R3的另一端连接运放U2的方向输入端，所述的运放U2的同相端连接电阻R2和电阻R4，所述的电阻R4的另一端连接参考电压Vref2，所述的电阻R2的另一端连接所述的运放U2的输出端，所述的运放U2的输出端连接所述的处理器，其中参考电压Vref2大于Vref1。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113648591A (zh) * 2021-08-24 2021-11-16 广州宏途教育网络科技有限公司 一种跳绳系统以及计数方法
CN114949722A (zh) * 2022-06-14 2022-08-30 首都体育学院 一种智能灵敏跳测试垫
CN115089949A (zh) * 2022-06-28 2022-09-23 首都体育学院 一种可计时和计数的移动模块

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