赛艇划桨节奏遥控系统的研制

1、赛艇划桨节奏遥控系统的研制摘要：运用 MCS-51 单片机技术实时生成赛艇最佳划桨节奏训练参数并转换双音节奏的音响信号，又运用无线通讯技术将双音节奏的音响信号经无线发射器传送千米水域之外的无线接收器上，通过音响信号诱导赛艇运动员实现划桨节奏训练计划，解决了传统训练手段中无音响诱导赛艇运动员训练划桨节奏的难题。关键词：最佳划桨节奏；单片机技术；无线通讯技术中图分类号： TD676 文献标识码： A 文章编号：1009-3044(2011)16-3827-02The Development of Rowing Rhythm Control System LV Zhi-jian(Huazhong U

2、niversity of Science and Technology, Wuhan 430074, China)Abstract: Using MCS-51 single-chip microcomputer technology generates real-time parameters of the best training of rowing rhythm, and then translates them into DTMF (dual tone multi frequency) signals. Finally, transmitter would send these sig

3、nals to the wireless receiver at a distance of kilometers waters. This new program would solve the problem oftraditional training which without sounds to control the rowingrhythm.Key words: the best rowing rhythm; single-chipmicrocomputer technology; wireless communicationtechnology众所周知 ,节奏可以控制和诱导运动

4、员动作的频率和幅度 1 ，最佳节奏是周期性体育项目竞赛夺魁重要条件之一。赛艇是水上周期性体育项目，其传统训练手段是依靠运动员悟性领会教练员意图进行划桨节奏训练，往往事倍功半。因此本文旨在研制赛艇划桨节奏遥控系统（以下简称系统） ，更新传统训练手段。1 系统整体设计系统结构由单片机子系统和无线通讯子系统组成。赛艇划桨节奏分为划桨频率 （桨 / 分钟）与划桨周期， 划桨周期又分为拉桨时间与推桨时间。最佳划桨节奏是指最佳划桨频率和最佳的拉、推桨时间比例。划桨节奏训练时还需要用到其它参数，如： .训练周期（以分钟为单位） 、 .间歇时间（以分钟为单位）、 .重复训练次数。赛艇教练员在训练前要根据运动员

5、个体差异输入和修改不同划桨节奏训练参数，在训练中还要实时动态调节划桨节奏训练参数以达到最佳训练效果，划桨节奏训练参数经单片机子系统转换成双音节奏的音响信号，再由无线通讯子系统发送与接收，用音响信号诱导赛艇运动员实现划桨节奏训练计划。系统实物图形见图1 所示和系统整体设计方案见图2 所示。2 单片机子系统设计单片机子系统由硬件和软件两部分组成。2.1 硬件设计硬件结构示意图如图3 所示。单片机选择系统不仅需要对输入和修改划桨节奏训练参数处理，而且需要对数码管显示器监视和键盘监测，还需要对音频信号放大器和无线发射器控制，考虑上述需要及成本低廉，市场供应充分等因素， 系统决定采用40 支管脚的51

6、系列单片机。键盘与数码管显示器部分系统将 P0 口作为一组公共的数据线，把键盘、 LED数码管显示的数据都挂在P0 口上，利用 P1.0P1.3口为键盘的列选端， P1.4P1.7 口为 LED数码管显示的列选端，用 P0 口。这样不但在实现了功能的同时节省了CPU分时使I?MO 口资源2 。系统的显示器常在野外作业受到阳光照射，为使显示器清晰可见需要色彩明亮，系统采用 4 支 8 段高亮度 LED数码管。音频信号放大器从单片机 P2.0 和 P2.1 口分别输送推、拉桨数据指令，经不同频率变换器电路变换成不同音频信号，再经振幅放大器变成实时需要双音节奏的音响信号。2.2 软件设计本软件采用M

7、CS-51 汇编语言设计，将汇编源程序经编译后固化在程序存储器中，作为赛艇划桨节奏遥控系统的软件，软件由36 个程序或若干程序模块组成。主程序设计主程序完成的工作主要是程序的初始化及按键延时去抖动的工作，一旦按键有效时则进入相应的程序模块3 ，主程序流程图4 所示。划桨节奏训练程序模块设计划桨节奏训练程序模块包括划桨周期程序和划桨节奏训练程序。划桨周期程序设计主要是将划桨周期中拉、推桨时间变换为有序的不同的音频节奏程序。划桨节奏训练程序设计主要是将划桨频率×训练周期变换为划桨周期程序的循环次数，再将间歇时间连接为训练周期之后休整时间，组成一个完整训练周期，最后将重复训练次数变换为完整

8、训练周期的循环次数，形成划桨节奏训练计划。3 无线通讯子系统设计无线通讯子系统由无线发射器与无线接收器组成，采用了目前市场上成熟产品4 ，经过改装后测试其传送的有效距离为 3000M ，满足赛艇水域内遥控需要。单片机子系统与无线发射器之间信号传输方法是：用音频信号放大器的扬声器与无线发射器的送话器实现物理对接传输音响信号，这样既不改变成熟产品结构，又不需要考虑单片机子系统的接口问题，单片机子系统与无线发射器相对独立，设计周期短，维修方便。4 系统的屏蔽技术与防水技术在系统的仪器箱内整流电源设备与无线发射器产生的高强度电磁波干扰单片机子系统运行，为此利用金属罩将无线发射器和整流电源设备分别屏蔽起

9、来，公共地线接住在仪器箱的外壳上，外接的输电线则用屏蔽线，这就可使干扰大为降低，确保单片机子系统正常工作。在赛艇划桨节奏训练过程中无线接收器是放在赛艇上用音响信号诱导运动员训练，无线接收器难免遭受雨水侵蚀，为此制作了防止雨水渗透的不锈钢无线接收器外壳，有效解决无线接收器防水的问题，请见图1。5 结论本系统能实时设置和调节划桨节奏训练参数，还能将划桨节奏训练参数转换成音响信号诱导赛艇运动员在广阔水域上训练划桨节奏，经实验测试，对于初学赛艇运动员快速掌握节奏感，优秀赛艇运动员稳定最佳节奏，提高运动成绩有显著的效果。参考文献：1 马莉 ,田文斌 .运动节奏研究的探索与突破 J.北京体育大学学报 ,2007,22(4):558-569.2 孙育才 .MCS51 系列单片微型计算机及其应用M.南京 :东南大学出版社,2002.3 张明洋