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pcb抄板SPCE061A单片机的髋作用力测试仪设计

已有 919 次阅读2012-8-29 17:21 |个人分类:产品案例

髋作用力测试仪需要测量和显示的数据主要包括髋作用力、与作用力相应的瞬时速度值和功率值。其中，髋作用力数据的采集由力传感器和配套变送器完成，瞬时速度的采集由光电编码器和鉴相电路完成。功率则可由作用力和速度的乘积求得。
    髋作用力测量
    髋作用力由力传感器采集，其模拟电压信号经变送器放大和线性化处理后，送至SPCE061A内部集成的ADC完成数模转换。
    力传感器工作原理
    本测试仪采用电阻应变式力传感器完成髋作用力采集。电阻应变式力传感器由弹性敏感元件和电阻应变片组成。当弹性敏感元件受到被测力作用时，将产生位移和应变，同时使粘贴在弹性敏感元件上的电阻应变片的阻值发生变化。因此，通过测量电阻应变片的阻值变化，就可以确定被测作用力的大小。
    作用力采集电路将髋作用力以模拟量的形式传递至单片机I/O口。通过单片机自身集成的10位高速A/D转换器，将力量值转化为控制系统可用的数字量。速度采集电路由光电编码器和鉴相电路组成。光电编码器输出的数字脉冲量经单片机运算处理后，pcb抄板得出作用力的实时线速率，鉴相电路则向单片机提供了该作用力的方向。微控制器采用凌阳16位单片机SPCE061A，其最高工作频率为49.15MHz，32位可编程多功能I/O端口方便连接各种外设，片内集成7通道 10位电压模数转换器（ADC）和单通道声音模数转换器，并具有丰富的中断资源，特别适用于实时性要求严格的控制系统。串口电平转换电路完成RS232电平标准和单片机电平标准的转换，以实现测试仪和上位机的实时全双工数据通信。用户可通过上位机控制程序实时观测和保存训练数据，并能够设定测试仪的相关参数。
    随着体育训练科学化水平的不断提高，人体专项力量训练的必要性日益受到重视。电路板克隆通过对大量实际运动测试数据的总体分析发现，所有从事跑、跳运动项目和以跑、跳为基础运动项目的运动员，其向后蹬伸力量均明显小于向下或向前蹬伸力量。而向后蹬伸力量恰恰是跑、跳运动产生动力所必需的专项力量。因此，设计开发一套实用准确的髋作用力测试仪，对于教练精确量化运动员的训练效果，以及合理制定有针对性的训练方案，进而最终提高运动员比赛成绩，有着极其重要的参考价值。
    本文所介绍的髋作用力测试仪以凌阳公司推出的16位单片机SPCE061A为核心部件，综合借鉴现有技术，通过对测试仪软硬件设计的合理规划，充分发挥单片机自身集成众多系统级功能单元的优势，有效降低了硬件成本，具有很高的可靠性和稳定性。
    该髋作用力测试仪主要实现以下功能：
    （1）测量运动员腿部下蹬作用力实时力量值；
    （2）测量运动员腿部与下蹬作用力同步的实时速度值；
    （3）通过上位机实时显示上述作用力、速度以及功率的具体数值和曲线；
    （4）具备数据复现功能。可以保存并比对测试数据