CN218553039U - 一种基于stc15微控制器的标准俯卧撑计数装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于STC15微控制器的标准俯卧撑计数装置。该装置包括第超声波测距模块，所述超声波测距模块用以采集人体与地面的距离，且其与微控制器连接，所述微控制器与供电单元、蜂鸣器、显示器和复位电路分别连接，所述供电单元包括电源适配器和连接在电源适配器与微控制器之间的电源接口，所述显示器用以显示当前合格的俯卧撑数量，所述复位电路用以对合格的俯卧撑数量进行复位清零。本实用新型具有成本低、性能可靠，可方便地用于测量监测人体俯卧撑的情况，并实时显示和上传数据，具有功耗低、集成度高、抗干扰能力强等优点。

Description

一种基于STC15微控制器的标准俯卧撑计数装置

技术领域

本实用新型涉及俯卧撑计数技术领域，具体涉及一种基于STC15微控制器的标准俯卧撑计数装置。

背景技术

俯卧撑是一种常见的体能锻炼项目，具有动作难度大，消耗能量多，锻炼效果全面等特点。一次标准中姿俯卧撑所消耗的热量大约是175焦耳(约41.825卡路里)，可以使人的心率在短时间内提升。

中姿俯卧撑的标准姿势具有以下要点：

1.身体保持从肩膀到脚踝成一条直线，两手相距略宽于肩膀；

2.手臂充分弯曲，最低点胸部距离地面2到3厘米，肘关节夹角呈90度；

3.大臂与躯干的夹角为75度左右，脊柱不得弯曲；

据悉，我国20到29岁年龄段男性人群中标准俯卧撑完成次数仅为14-16次，动作标准度较低，易造成关节挫伤，拉伤等运动损伤，在现今的体育课与健身场所中，为完成标准的俯卧撑训练，需专人在一旁监督并计数。基于纠正姿势和解放人力双重考虑，需要开发一套能够检测人体姿态、记录所做俯卧撑个数、时间等信息并实时显示与报警的装置。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对现有技术存在的不足，提供一种基于STC15微控制器的标准俯卧撑计数装置。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种基于STC15微控制器的标准俯卧撑计数装置，包括第超声波测距模块，所述超声波测距模块用以采集人体与地面的距离，且其与微控制器连接，所述微控制器与供电单元、蜂鸣器、显示器和复位电路分别连接，所述供电单元包括电源适配器和连接在电源适配器与微控制器之间的电源接口，所述显示器用以显示当前合格的俯卧撑数量，所述复位电路用以对合格的俯卧撑数量进行复位清零。

进一步的，所述超声波测距模块包括第一超声波测距模块和第二超声波测距模块，所述第一超声波测距模块和第二超声波测距模块用以分别采集人体的胸部和髋部与地面的距离，在人体的胸部和髋部与地面的距离均位于设定的低位阈值范围或设定的高位阈值范围时，所述微控制器控制蜂鸣器发出合格提示音，并对合格的俯卧撑数量计数加一，否则控制蜂鸣器发出改正姿势提示音。

进一步的，所述电源接口为USB接口，且其与微控制器之间还连接有电源滤波电路。

进一步的，所述电源滤波电路包括并联连接的电容C4、电容C5、电容C6和电容C7。

进一步的，所述复位电路包括一端与供电单元正极连接的电阻R1，所述电阻R1的另一端与复位按键K1的一端连接，所述复位按键K1的另一端与微控制器的复位管脚和电阻R2的一端连接，所述电阻R2的另一端接地。

进一步的，所述电阻R1和复位按键K1并联有电容C3。

进一步的，所述微控制器还连接有USB转串口模块，以与上位机进行通信，所述USB转串口模块的型号为CH340T。

进一步的，所述微控制器的型号为STC15W4K60S4。

进一步的，所述第一超声波测距模块和第二超声波测距模块的型号均为HC-SR04。

进一步的，所述显示器为LCD12864液晶显示器。

有益效果：本实用新型通过超声波测距模块来检测人体与地面之间的距离，从而实现对受测者做的俯卧撑进行检测和计数，并通过两个超声波测距模块分别测量胸部和髋部与地面的距离，并可判断当前受测着的姿态是否标准，具有成本低、性能可靠，可方便地用于测量监测人体俯卧撑的情况，并实时显示和上传数据，具有功耗低、集成度高、抗干扰能力强等优点。

附图说明

图1是基于STC15微控制器的标准俯卧撑计数装置的原理框图；

图2是第一超声波测距模块和第二超声波测距模块的原理图；

图3是本实用新型实施例的微控制器的管脚接线图；

图4是本实用新型实施例的电源接口的接线图；

图5是本实用新型实施例的蜂鸣器的控制原理图；

图6是本实用新型实施例的显示器的管脚接线图；

图7是本实用新型实施例的复位电路的原理图；

图8是本实用新型实施例的USB转串口模块的接线图；

图9是本实用新型实施例的电源滤波电路的原理图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本实用新型，本实施例在以本实用新型技术方案为前提下进行实施，应理解这些实施例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。

如图1至9所示，本实用新型实施例提供了一种基于STC15微控制器的标准俯卧撑计数装置，包括超声波测距模块，超声波测距模块的型号优选为HC-SR04，超声波测距模块用来采集人体与地面的距离。超声波测距模块优选为两个，分别为第一超声波测距模块1和第二超声波测距模块2，在使用时可将第一超声波测距模块1和第二超声波测距模块2别设置在人体的胸部与髋部下方，以分别采集人体的胸部和髋部与地面的距离，且其均与微控制器3连接。具体的，参见图2和图3，U3和U4的Trig和Echo引脚与微控制器3相连，微控制器3上电后，初始化阶段微控制器3将Trig1，Echo1，Trig2，Echo2端口都置低，运行过程中，微控制器3给U3，U4的Trig引脚发送10us的高电平脉冲后，U3，U4驱动RT1，RT3超声波发射头向外发送8个方波脉冲，频率为40KHZ，当RT2，RT4捕捉到回响信号后，U3，U4给Echo一段时间的高电平，当微控制器3捕捉到上升沿的同时，其内置定时器开始计时，其定时时间即为超声波在空气中运行的时间，按照距离＝(高电平时间*声速)/2算出人体与地面的距离。

微控制器3的型号优选为STC15W4K60S4，它有40个引脚，内置5路16位定时器与4个高速异步串行通信接口。微控制器3与供电单元4、蜂鸣器5、显示器6和复位电路7分别连接，其中，供电单元4用来向装置提供工作电压。参见图5，蜂鸣器5的正极与三极管Q1的集电极连接，其负极接地，三极管Q1的发射极与电源正极VCC连接，其基极与微控制器3连接，在人体的胸部和髋部与地面的距离均位于设定的低位阈值范围或设定的高位阈值范围时，微控制器3控制蜂鸣器5发出合格提示音，如“滴滴”声，此时，微控制器3并对合格的俯卧撑数量计数加一，否则，微控制器3控制蜂鸣器5发出改正姿势提示音，如输出频率为5KHZ方波使蜂鸣器鸣叫。当人体的胸部和髋部与地面的距离均位于设定的低位阈值时，表明下落姿势已到位，可以撑起身体；当人体的胸部和髋部与地面的距离均位于设定的高位阈值时，表明撑起姿势已到位，受测者一个标准的俯卧撑动作已完成。否则，意味着此时受测者此时处于俯身或者弓背姿势，即躯干未在一条直线上，此时蜂鸣器5可连续鸣响提醒受测者改正姿势，直至返回信息恢复正常后停止鸣响。

参见图6，显示器6优选采用LCD12864液晶显示器，用以显示当前合格的俯卧撑数量，此外，还可在微控制器3的控制下对第一超声波测距模块1和第二超声波测距模块2采集的距离信息、俯卧撑姿势是否标准进行显示，微控制器3与显示器6通过并行模式传输数据，装置启动后，MCU给显示器6发送使能信号，并将其设置为并行数据传输，不复位工作模式。当微控制器3检测到Echo引脚高电平持续时间达到指定时间，即手肘弯曲到一定角度后，微控制器3通过P1^0-P1^7端口向显示器6传送指令，显示器6显示合格的俯卧撑个数加一。复位电路7用以对合格的俯卧撑数量进行复位清零。

本实用新型实施例的供电单元4包括电源适配器和连接在电源适配器与微控制器之间的电源接口。具体可参见图4，电源接口优选采用USB接口，该USB接口的正极端子与电源正极VCC之间还可连接有电源开关S3，电源正极VCC还优选与电阻R3的一端连接，电阻R3的另一端与发光二极管D1的正极连接，发光二极管D1的负极和USB接口的负极端子均接地，当电源适配器的电源插头插入USB接口后，按下电源开关S3即可向装置供电，同时发光二极管D1亮起。为了提高输入电压的稳定性，还优选在电源接口与微控制器3之间还连接有电源滤波电路，参见图9，优选的电源滤波电路包括并联连接的电容C4、电容C5、电容C6和电容C7。

参见图7，本实用新型实施例的复位电路包括一端与供电单元正极连接的电阻R1，电阻R1的另一端与复位按键K1的一端连接，复位按键K1的另一端与微控制器的复位管脚和电阻R2的一端连接，电阻R2的另一端接地。按下复位按键K1后，所记录的俯卧撑个数即被清零，重新开始计数。还优选在电阻R1和复位按键K1的两端并联一个电容C3。

参见图8，为了将数据上传上位机，微控制器3还连接有USB转串口模块8，以与上位机进行通信，USB转串口模块的型号优选为CH340T，其6、7引脚与USB端口相连，将USB信号输入转化为串口输出，装置启动后，通过USB转串口模块8将采集到的信息实时发送给上位机进行显示，同时，也可以通过上位机发送指令控制装置的运行。还可预留对外扩展接口，对外扩展接口用于日后对功能的进一步扩展，以增加使用者的使用体验。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，其它未具体描述的部分，属于现有技术或公知常识。在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (9)

1.一种基于STC15微控制器的标准俯卧撑计数装置，其特征在于，包括超声波测距模块，所述超声波测距模块用以采集人体与地面的距离，且其与微控制器连接，所述微控制器与供电单元、蜂鸣器、显示器和复位电路分别连接，所述供电单元包括电源适配器和连接在电源适配器与微控制器之间的电源接口，所述显示器用以显示当前合格的俯卧撑数量，所述复位电路用以对合格的俯卧撑数量进行复位清零；

所述电源接口为USB接口，且其与微控制器之间还连接有电源滤波电路。

2.根据权利要求1所述的基于STC15微控制器的标准俯卧撑计数装置，其特征在于，所述超声波测距模块包括第一超声波测距模块和第二超声波测距模块，所述第一超声波测距模块和第二超声波测距模块用以分别采集人体的胸部和髋部与地面的距离，在人体的胸部和髋部与地面的距离均位于设定的低位阈值范围或设定的高位阈值范围时，所述微控制器控制蜂鸣器发出合格提示音，并对合格的俯卧撑数量计数加一，否则控制蜂鸣器发出改正姿势提示音。

3.根据权利要求1所述的基于STC15微控制器的标准俯卧撑计数装置，其特征在于，所述电源滤波电路包括并联连接的电容C4、电容C5、电容C6和电容C7。

4.根据权利要求1所述的基于STC15微控制器的标准俯卧撑计数装置，其特征在于，所述复位电路包括一端与供电单元正极连接的电阻R1，所述电阻R1的另一端与复位按键K1的一端连接，所述复位按键K1的另一端与微控制器的复位管脚和电阻R2的一端连接，所述电阻R2的另一端接地。

5.根据权利要求4所述的基于STC15微控制器的标准俯卧撑计数装置，其特征在于，所述电阻R1和复位按键K1并联有电容C3。

6.根据权利要求1所述的基于STC15微控制器的标准俯卧撑计数装置，其特征在于，所述微控制器还连接有USB转串口模块，以与上位机进行通信，所述USB转串口模块的型号为CH340T。

7.根据权利要求1所述的基于STC15微控制器的标准俯卧撑计数装置，其特征在于，所述微控制器的型号为STC15W4K60S4。

8.根据权利要求2所述的基于STC15微控制器的标准俯卧撑计数装置，其特征在于，所述第一超声波测距模块和第二超声波测距模块的型号均为HC-SR04。

9.根据权利要求1所述的基于STC15微控制器的标准俯卧撑计数装置，其特征在于，所述显示器为LCD12864液晶显示器。

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