一种跳绳人体基本耗能检测仪

投稿Chri
更新时间2015-09-23
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滕腾仲学军赵园园苗永康

（徐州工程学院，江苏徐州221018）

【摘要】跳绳是一种有效减肥的有氧运动，锻炼成本低，场地要求不高，所以这项运动拥有庞大的群众基础。通过传感器和单片机来实现跳绳计数及三种能量消耗的物理学原理，旨在帮助人们根据自己的实际情况制定锻炼计划，取得更好的健身效果。

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关键词跳绳；传感器；单片机；耗能

ABodyBasicEnergyDetectorofRopeSkipping

TＥＮＧＴengZＨＯＮＧXue－junZＨＡＯYuan－yuanMＩＡＯYong-kang

(XuzhouInstituteofＴechnology,XuzhouJiangsu221018,China)

【Abstract】Ropeskippingisakindofveryeffectiveexercisesforweightloss,lowercostandspacerequirementarenotverystrict,sothissporthasaverybroadmassbase.ThedesignusessensorandMCUtoachievethefunctionsofcountingandmeasuringthreemainenergyconsumptionsoastohelppeoplegetabetterworkoutplanofexercisesandreachbetterfitnessresultsaccordingtotheiractualsituation.

【Keywords】Ropeskipping;Ｓensor;MCU;Ｅnergyconsumption

０引言

随着生活水平的提高，人们开始追求高质量的生活，为了拥有健康的体魄，越来越多的人加入到了体育运动中来。跳绳是一种既能减肥又能健身的有氧运动，并且成本较低，场地要求也不高，所以跳绳这项运动拥有庞大的群众基础。所以我们设计了这款基于AT89C52单片机的智能跳绳人体基本耗能检测仪。

我们的设计旨在帮助人们更好的进行跳绳锻炼，通过人体基本耗能检测仪了解自己跳绳的数量及期间所消耗的卡路里，让人们能够根据自己的实际情况制定适合自己的跳绳计划。此项设计将运动与科技相结合，健身效果明显，切易于操作。

1设计方案

体能消耗的衡量一般是通过消耗的卡路里来计算的，然而卡路里的计算不能直接得到，需要通过能量与卡路里之间的转换。跳绳的能耗主要有三个方面的能耗，第一个能量消耗是人的重心升高能耗，第二个能量消耗在于两手臂的摆动能耗，第三个能量消耗在于跳绳的转动能量消耗。

本设计主要围绕上述三个方面的能耗进行设计，包括三个部分，分别为传感器部分、单片机控制部分和计数显示部分。采用三轴加速度传感器MMA7455将感应的信号送入单片机中进行处理，完成计数功能。跳绳次数和消耗的卡路里通过单片机的A/D转换，并用LCD12864显示。向RST引脚施加一定宽度的复位脉冲来实现复位功能。如图1所示。

1.1传感器部分工作原理

在本设计中，由于传感器是一个十分重要的元件，因此选择合适的传感器至关重要，它直接联系到测试的准确性。我们选用了MMA7455三轴加速度传感器。MMA7455是一款紧凑型的微机械电容式三轴加速度计，有着十分丰富的功能。它具有低通滤波器、信号调理、用于快速运动检测的脉冲检测、以及温度补偿、自测等功能。0g偏置和灵敏度不需要外部零件，都是出厂配置。使用者能对0g的偏置进行校准，可通过指定的g-Select量程和0g寄存器选择，量程可通过指定命令来选择3个加速度（2g/4g/8g），如图2所示。

1.2单片机控制部分

本设计采用AT89C52单片机，AT89C52单片机是一款CMOS8位单片机，它的系统可编程Flash，存储器有8k，3个16位定时器/计数器。AT89C52共有6个中断向量：两个外中断（INT0和INT1），3个定时器中断（定时器0、1、2）和串行口中断，如图3、图4所示。

1.3计数显示部分

本设计采用LCD12864液晶显示器，这是一款具备4位/8位并行的点阵图形液晶显示模块，它的接口方式有2线或者3线串行等多种，其中它还带有一级、二级简体中文字库，配置相当丰富，能够满足大部分输出显示。此模块还有一个优点，就是低电压和低消耗，与其他同类型的液晶显示屏相比，在硬件和软件方面都比较简洁明了，而且价格也比较实惠，如图5所示。