校園綜合體質測量儀

周玉潔

山東科技大學，山東 青島 266000

校園綜合體質測量儀

周玉潔

山東科技大學，山東 青島 266000

校園綜合體質測量儀由8位MCU為主控制器，先通過非接觸式讀卡器對校園卡進行讀卡，再通過AD0832對信號進行采樣，然后通過LCD將身高、體重、肺活量的進行顯示，最后通過GSM發送檢測的短信，同時串口接的Wi-Fi通過路由器發送檢測結果到平板電腦。該系統可精確測量人體身高、體重、肺活量，具有數據短信發送功能，個人體質指標全部發送到本人指定的手機上；無線傳輸功能所有的被測數據和刷卡信息無線傳輸到基于安卓平板電腦上，且數據可以導出；所有測量數據和被測人的信息在安卓的平板電腦顯示出來。此綜合體質儀能夠準確測量身高體重肺活量是校內理想的綜合體質測量儀的解決方案。

非接觸式讀卡器IC；氣流傳感器；拉繩傳感器；壓力傳感器；GSM；Wi-Fi

現在國家越來越重視學生的體育鍛煉，每年都要對學生進行體能測試，然而繁瑣的記錄，耗費了很多人力。本文就是專門針對校內學生進行體質測量，通過接觸校園卡，讀取學生信息，然后進行身高、體重、肺活量的測量，并直接可以得到學生的健康指數，直接顯示在LCD上，可以通過GSM將數據發送到學生的手機上，通過 Wi-Fi將信息發送到電腦上方便錄入學生的信息里[1]。

1 總體方案結構

校園綜合體質測量儀能夠讀取校園射頻卡的信息，學生進行身高、體重、肺活量的測量，并可以判斷此學生的體質是否合格。將學生所測的信息，通過WIFI上傳到平板電腦上，同時將測試數據通過 GSM發送到測試者的手機上。總體方案結構如圖1所示。

圖1 總體方案結構

2 各部分電路設計

2.1 校園卡讀卡電路

本系統中將MF RC522 的數據線接單片機的D0-D7，ALE接單片機的ALE，WR接單片機的P3.6，RD接單片機的P3.7，CS接單片機的P2.7，RST接單片機的P2.7。天線接口通過LC濾波后直接接天線。單片機通過數據線 D0-D7讀寫 RC522內部寄存器，由于 RC522支持MIFARE類卡的有關協議，因此在操作時只需要按照RC522寄存器的命令進行操作即可完成對卡片的讀寫。MF RC522非接觸式讀寫卡芯片如圖2所示[2]。

圖2 MF RC522非接觸式讀寫卡芯片

2.2 測試身高

系統采用的是拉繩式傳感器，它可以將位移變化量轉換成脈沖信號，這些脈沖信號是由增量式編碼器產生。在運動發生時，拉繩伸展和收縮，內部恒力彈簧保證拉繩的緊張度不變。輪轂帶動編碼器旋轉，輸出一個與拉繩移動距離成比例的電信號，測量輸出信號可以得出運動物體的位移、方向或速率。拉繩傳感器的精度高、它的測量范圍也很廣、壽命長、結構簡單、頻響特性好、能在惡劣條件下工作、易于實現小型化等的優點。

2.3 測量體重

系統采用雙孔懸臂平行梁應變式稱重傳感器。它是將應變片粘貼到受力的力敏型彈性元件上，當彈性元件受力產生相應的形變，轉化成電阻變化。力引起的電阻變化將轉換為測量電路的電壓變化，通過電子秤專用模擬/數字（A/D）轉換器芯片HX711，把模擬電壓轉化為數字量，再把數字量送給單片機，再通過換算即可得到所測量物體的重量。HX711內部電路圖如圖3所示。

圖3 HX711 內部電路圖

2.4 測量肺活量

系統采用AWM720P1大流量傳感器，將0～200 L/min收集到的氣流轉換為1～5 V的電壓值，通過模擬/數字（A/D）轉換器芯片ADC0832的第0通道轉換為數字量，把數字量送給單片機，再通過單片機顯示到LCD。利用定時器原理，0.5s定時一次，直到吹完，累加所有的肺活量，最終得到肺活量[3]。

2.5 傳輸檢測結果

采用TC35i無線GSM通信模塊，支持GPRS和短消息雙通道傳輸數據；支持多中心數據通信。通過該模塊將單片機發送過來的體重、身高、肺活量等信息發送到指定的手機上。平板電腦作為上位機，上位機通過Java語言，可以直接發出操控命令，通過Wi-Fi接收下位機傳來的身高、體重、肺活量和健康指數在平板電腦上顯示出來。

系統軟件流程圖如圖4。

圖4 系統軟件流程圖

3 測試方法和結果分析

我們選擇 3個同學參加測試，檢測整個系統是否可以正常工作，正常工作的同時還得檢測系統測試的數據是否精確。體質測量記錄表如表1所示。

表1 體質測量記錄表

體重59.60 59.65 68.58 68.57 50.74 50.76/kg肺活量4520.0 4520.5 3492.5 3492.9 2800.5 2801.3/mL體質 良好 不及格 良好卡號 161 320 028 161 330 002 161 330 046

通過表格我們可以發現，設計的校園綜合體質能夠較為準確地對學生的各個測量指標進行反饋，達到了預期效果，且測量儀的運行情況良好，能夠在實際應用中發揮很好的作用，幫助并方便學生進行體測，有效的減少了測量人員的工作量，提高了工作效率。

4 總結

本設計完成了可刷校園卡，在液晶上顯示對應卡號，可精確測量人體身高、體重、肺活量，具有數據短信發送功能，個人體質指標全部發送到本人指定的手機上，方便學生進行查閱，且無線傳輸功能所有的被測數據和刷卡信息無線傳輸到平板電腦上，且數據可以導出，提高了工作效率，也有利于學校對數據進行采集和整合，總之，校園綜合體質測量儀可以讓校園的體能測試更加方便和快捷，更好地滿足測量需求。

[1]程德福，王軍.傳感器原理及應用[M].北京：機械工業出版社，2007．

[2]郭天祥.51單片機C語言教程[M].北京：電子工業出版社，2009.

[3]桑勝舉，沈丁.單片機原理及應用[M].北京：中國鐵道出版社，2010.

Campus comprehensive physical measurement instrument

Zhou Yujie
Shandong University of Science and Technology, Shandong Qingdao 266000

The campus comprehensive physical measuring instrument by 8 MCU as the main controller, the contactless card reader on the campus card reader, then the signal is sampled by ad0832, and then through the LCD height, weight,vital capacity for display, and finally through the GSM sending SMS, and Wi-Fi through a serial connection the router transmits the detection result to the tablet computer.The system can accurately measure the body height, weight, vital capacity, has a data message sending function, personal physical indicators all sent to my designated mobile phone；wireless transmission function of some measured data and credit card information based on wireless transmission to the Android tablet computer, and all data can be exported；the measurement data and measured the information displayed in the Android tablet computer.This comprehensive physical instrument can accurately measure the height and weight of the vital capacity is a comprehensive physical ideal school The solution measuring instrument.

contactless reader IC; flow sensor; rope sensor; pressure sensor; GSM; Wi-Fi

R197.39

A

1009-6434（2017）3-0151-03