T型跑考評系統的設計

付宇賢 王毅 吳洪銳 保松韌

摘 要 系統以STC89C52單片機為控制核心，通過LCD1602顯示屏顯示成績。系統主要包括紅外感應模塊、觸摸開關模塊、蜂鳴器報警模塊以及LCD1602顯示四個模塊。受訓者通過起跑處的紅外傳感器開始進行測試，起跑后用時實時顯示在LCD1602顯示屏上，受訓者必須按規定的路徑到達圓錐筒處并觸摸圓錐筒上的觸摸傳感器開關，否則蜂鳴器會報警提醒受訓者動作不規范或者沒完成，最后再次通過起跑處的紅外傳感器停止計時，最終成績顯示在LCD顯示屏上。

關鍵詞 單片機 觸摸傳感器 紅外傳感器 LCD1602

中圖分類號：TN915文獻標識碼：A

0引言

靈敏素質是評估官兵身體素質的一個重要方面，但很少有針對靈敏素質訓練的系統被開發和設計出來，主要是因為靈敏素質訓練的運動過程是快速而短暫的，對于儀器靈敏度和場地有很高的要求。因此，以實戰對抗中靈敏素質的重要性為出發點，結合當前武警部隊處置突發事件情況的多樣性，研發了一套能有效對基礎體能組合一的動作標準進行監測和成績進行測試的考評系統。既能提高武兵的訓練標準，又解決了人工計時的弊端。

1系統設計方案

本次方案主要解決T形跑過程中存在的兩個問題：一是受訓者沒有跑到指定位置;二是受訓者沒有完成觸摸圓錐筒的動作。通過設計，使受訓者必須正確完成動作要求才能算完成整個T形跑的過程，同時也實現了對受訓者成績的記錄功能。系統給主要由個電路部分組成，分別是單片機處理部分、電源電路部分、紅外對管人體檢測電路部分、LCD1602顯示器部分、蜂鳴器電路和LED指示燈電路部分。

2系統硬件的設計

2.1單片機最小系統

單片機作為本次設計的最主要部分，且是核心處理器部分，市面上現在主流的單片機是89系列的單片機，其能滿足大部分小設計的需求，且該系統設計的難度適中，所以選擇使用STC89C52單片機。其單片機的實物根據需要可以選擇貼片形式的和直插形式的，因為本次設計暫時不需要考慮到集成度的問題，所以使用了直插型的單片機。

2.2紅外人體檢測硬件設計

根據本次設計的實際情況，需要在每個樁上設置紅外對管來檢測被測人員是否到達該樁。系統采用Risym的傳感器，該傳感器屬于紅外傳感器。該感器通過發射一定頻率的紅外線，在被人體阻礙后反射回來接收并。經過比較器電路處理之后，紅外對管處的綠色指示燈會亮起，同時信號輸出接口輸出低電平信號，所選定的紅外傳感器模塊對環境光線適應能力強，探測距離可以通過電位器調節，具有干擾小、便于裝配、使用方便等特點。

2.3輕觸開關傳感器電路設計

系統中最重要的部分就是輕觸開關電路，受訓人員在到達每個樁的時候都需要通過手觸摸來表示到達該處并完成動作，這是一個快速的運動行進過程，觸碰的過程非常的短，所以決定采用高靈敏度的TTP223B觸摸傳感器，該傳感器是一個電容式點動型觸摸開關模塊。

2.4顯示器電路設計

系統采用字符型LCD1602液晶顯示器顯示系統的實時狀態，實時反映測試人員的成績。LCD1602液晶顯示器用于顯示數字和字符。屏幕有兩行，每行可以顯示16個字符。 核心芯片工作電壓為5V，工作電流為2.0mA（5.0V）。

3系統軟件的設計

本系統主要實現對參訓者完成動作的計時以及對參訓者動作是否標準進行監督。具體的系統總體程序流程圖如圖1所示。

4系統的制作和綜合調試

4.1硬件調試

在實現焊接前，需要對整個線路的連接方式和布局情況進行預先考慮。對于線路的焊接最好是無走線和飛線等情況。除此之外，元器件的穩定性也是很重要的，在一些必要的地方設計濾波等電路。再加上一些特殊器件的啟動需要較高的電流，所以要考慮到焊錫走線的粗細問題，設置好各個路線的預留空間。

4.2軟件的調試

系統的調試工作利用KEIL和SPC-ISP軟件來完成。具體為：在KEIL中新建工程，寫入程序，然后反復斟酌語法的正誤，并與仿真器配合完成軟件的編寫工作，接著用SPC-ISP寫入程序，進一步排查硬件的遺留問題。

5結束語

在設計和制作過程中，經過對各部分功能模塊嚴格的選型和充分的考慮，完成了對單片機模塊、顯示器模塊、觸摸傳感器模塊、人體感應模塊四個主要模塊的設計。所制作的實物有人體感應、實時顯示時間、利用蜂鳴器報警提醒受訓人員的功能。本次課題是針對基礎體能組合一練習的一套考評系統，主要用于規范受訓人員的動作標準，減輕教學和考核的人工保障壓力。

參考文獻

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