基于PTR2000的運動反應測量系統設計

　　運動檢測模塊選用了美國ADI公司生產的單片加速度傳感器ADXL105作為運動檢測傳感器，內含加速度傳感器和信號調理器。這是一種差容式力平衡加速度傳感器，利用變間隙的方法，把被測的加速度轉換為電容器的電容量變化。內部的電容分壓電路，提供與加速度大小成正比的模擬輸出電壓，其相位則取決于加速度的方向，無需外加任何有源器件即可接到ADC的輸入端。既可以用來測量靜態加速度(如重力加速度或傾角等)，又可用來測量動態加速度(如振動等)。

　　由于ADXL105可直接輸出模擬信號，因此只需要通過比較器將ADXL105的輸出電壓與閾值電壓相比較，當加速度大于某一閾值時輸出高電平。其原理電路如圖3所示。LM339的OUT3腳輸出運動檢測信號，接單片機的P1.4口;OUT4腳輸出運動自檢信號，接單片機的P1.5口。

　　圖3 運動檢測模塊電路原理圖

　　無線數傳模塊

　　本系統中采用基于RF芯片nRF401的無線數傳PTR2000模塊。nRF401是NORDIC公司最新推出的單片無線收發一體的芯片，包括高頻發射、高頻接收、PLL合成、FSK調制、FSK解調及多頻道切換等部件，是目前集成度最高的一種無線數傳芯片。PTR2000既可與80C51、89C2051、68HC08、PIC等各種單片機的串口或I/O口直接連接，也可通過電平轉換芯片MAX232與PC機進行串口通信。

　　系統軟件設計

　　根據本系統的設計要求，將系統軟件劃分為發射端軟件和接收端軟件兩部分分別進行設計。

　　發射端軟件

　　單片機部分的軟件主要可以分為以下幾個模塊：自檢模塊、發射模塊和計時模塊。單片機主程序流程圖如圖4所示。

　　圖4 單片機端主程序流程圖

　　接收端軟件

　　在本系統中接收端為PC機，采用VB語言進行編程。在標準RS-232串口通信方面，VB提供了具有強大功能的通信控件Mscomm。該控件可設置串行通信的數據發送和接收，對串口狀態及串口通信的信息格式和協議進行設置。這是一個標準的10位串口通信，包括8位數據、1位起始位和1位停止位。在發送或接收數據過程中觸發OnComm事件，通過編程訪問CommEvent的屬性了解通信事件的類型，進行各自的處理。每個通信控件對應一個串口，可以設計多個通信控件來訪問多個通信口。控件提供了功能完善的串口數據的發送和接收功能，Mscomm控件具有兩種處理方式：事件驅動方式，由Mscomm控件的OnComm事件捕獲并處理通信錯誤及事件;查詢方式，通過檢查CommEvent屬性的值來判斷事件和錯誤。在本系統中采用的是事件驅動方式。

　　通過VB編程工具強大的圖形編程方法，可以實現運動員反應曲線圖的繪制。并可對圖形進行放大、縮小以及移動，方便地顯示出運動員反應時的變化趨勢。基于以上各個程序模塊的設計，本軟件實現了對數據的實時采集與發射/接收以及穩定顯示，使得整個系統具有很高的實用價值。

　　結語

　　　　本測量系統采用的方法在國內處于領先水平，與之前的起跑反應時模擬測定儀相比，不但可以在運動場上直接、精確地測定運動員的起跑反應時，而且可以對反應時進行分析和綜合，促進對運動員反應時的研究以及提高運動員的訓練水平，為運動員的選材和訓練提供科學的參考依據。