电子的摸高测量仪地研制

1、哈尔滨师范大学学年论文题 目纵跳摸高测量仪的研制学生何远航指导教师 张铐年级2010级专业通用技术专业系别物理系学 院物理与电子工程学院哈尔滨师范大学2013年5月论文提要随着体育事业的发展，各种各样的体育器材也随之兴盛起来。又因为电子业的不断开发，体育器材与电子技术结合已经成为了必然。各种电子体育器材相继进入了人们的世界，如羽毛球训练仪、臂力测量器、跑步机等等。篮球运动员、排球运动员等为提高弹跳力，纵跳高度的训练是不可 缺少的，那么如何才能测量纵跳摸高的高度呢？原始的测量方法很简单，运动员直接用沾有颜色的涂料的手触摸篮板，再用米尺进行测量。但是传统的摸高器材具有测量误差大、需要人为的读数、

2、使用不方便缺点。电子摸高器是一种新型的先进的体质测试、体能锻炼测试仪器，采用一体化结构，操作者很容易将摸高器固定在室内或室外的某一合适位置，基准高度值任意设置；测试人员起跳后，只要将手摸到触摸板，在显示窗口便立即准确地显示和报出所触摸的最高高度。纵跳摸高测量仪适用于篮球、 排球、跳高、跳远等项目运动员选材、训练效果检测，公安机关录用人民警察体能测评，学生体能训练及中考、高考达标测试及国民素质测试等，可广泛用于学校学生体质测试、体能锻炼；运动员专业训练、人才选拔；健身场所；体育科研等场合；该产品将人工测量摸高方式转化为电子自动测量摸高 方式。电子摸高测量仪的研制何远航摘要：电子摸高器的主要区别在

3、于触摸板的不同，本文通过对四种触摸板的优缺点进行比较选择最优方案进行设计。电子摸高器的控制单元采用AT98C52控制整个系统的运行，用EEPROM进行数据存储，采用扫描键盘的方式获取键值，但外部有按键时，AT89C52立刻对按键做出响应并计算相应键值；同将键值送往数码管显示，由语音芯片XF-S3011合成语音并报数。摸高器有便于操作、快捷、准确等优点，是一种新型的先进的体质测试、体能锻炼测试仪器。关键词：摸高测量仪 AT89C52单片机传感器方案的选择电子摸高器主要在于触摸板的不同，有以下几种触摸方式可以进行比较：1 压力传感器式触摸屏：压力式传感器主要是通过人手触摸接触触摸板，对触摸板产生压

4、力，再经过单片机将压力点转化成摸高的高度值。由于人纵跳摸高到达最高点时，不一定会触摸到感应屏，测量值可能会低于实 际值，导致测量结果不准确。2 电阻式传感器式触摸屏电阻式传感器的触摸屏和大多数电阻式触屏手机的原理一样，手触摸屏后，该触摸点的阻值发生变化，进而改变了输出电压，再经由单片机将电压改变点转化成高度值输出。但是电阻触摸屏是 一块4层的透明的复合薄膜屏， 最下面是玻璃或有机玻璃构成的基层，最上面是一层外表面经过硬化处理从而光滑防刮的塑料层，中间是两层金属导电层。我们使用过程中会经常触摸最上面的塑料 层，很快就会产生细小的裂纹，而裂纹一旦产生，原流经该处的电流被迫绕裂纹而行，本该均匀分 布

5、的电压随之遭到破坏，触摸屏就有了损伤，表现为裂纹处点不准。随着裂纹的加剧和增多，触摸 屏慢慢就会失效，因此使用寿命不长是电阻触摸屏的主要问题。3 光纤维传感器式触摸屏这种触摸屏通过对光的强度的感应来确定被测量的变化。当人手遮挡光感应条后，光感纤维感 受光的强度发生变化，再通过其他敏感电阻确定被遮光最高处数值，即摸高值。但是这种屏对光的 强弱非常敏感，如果有除人手以外的物体经过屏前时也会产生阴影，进而影响测量结果。4 电容传感器式触摸屏电子触摸板与压力传感器、电阻传感器不同，触摸板内部由120个感应线条组成，采用11*11的矩阵式排列，均匀的布置在触摸板内部。当手接触或接近触摸屏时，电容改变，通

6、过确定纵轴坐 标的方式确定触摸高度。这样既降低了由于经常触摸而导致产品的损害程度，又减少了由于外界因素引起测量结果发生变化的可能性。通过对上面四种方案的对比可见，电容传感器式触摸屏更加适合做电子摸高器的触摸板，所以我选择电容传感器式触摸屏。二、电子摸高测量仪的设计要求1 . 1-50cm有效感应屏2 .尺寸：高 0.7m，宽 0.3m，厚 0.12m。3 .材料：钢板成型喷塑4 .电源：AC 220V5. 功率：20W6 .基准高度：150cm7 .功能要求：液晶显示摸高值，女音播报，电池供电，手指前段接近/触摸有效，触摸区分辨率为1cm，屏保5分钟，触摸激活。三、电子摸高测量仪的结构。电子摸

7、高器采用 AT89C52控制单元，控制整个系统的运行。采用扫描键盘的方式获取键值, 但外部有按键时，AT89C52立刻对按键做出响应并计算相应键值；同将键值送往数码管显示，由 语音芯片XF-S3011合成数音并报数。其结构如图下所示。1 .电源：电子摸高测量仪外接220V电源电压，内置6V直流电源。2 . LED显示灯：当开关打开后，LED显示灯点亮，显示灯是绿色时为正常工作状态，当显示灯是绿色闪烁时为设置功能时刻，当显示灯为红色时为内置电源电量不足。3 .功能键：功能键由两个按键够成，分别为设置、清零。a.设置键：由于摸高器针对不同人群，所以高度不定，设置键就是对测量高度的调节。设置 键可调

8、设三个高度，第一个150cm200cm、第二个200cm250cm、第三个250cm300cm 。电源接通后为第一个高度值(1500cm200cm ),按下“设置”键，高 度值增加，当到达第三个高度值后，再按“设置”键回到第一个高度值。b.清零键：数值显示读取后会停留在LED显示屏上，按“清零”键数值归零。4 .摸高信号扫描屏：接受外界信号，通过外界对屏的影响将变化点传入到AT89C52单片机中。5 . AT89C52单片机：AT89C52单片机通过对触摸板信号的采集，再经过计算将信号传出。6. LED显示屏：将单片机中传出的数据显示出来。7 .语音播报器：将传出数据通过语音播报出来。四、电子

9、摸高测量仪的工作过程将摸高器固定在墙上，底边刻度距离地面高度可为150cm、200cm、250cm，固定好后接通电源指示灯亮起，根据距地面的高度，按“设置”键调节摸高器的测量范围，调节完成后即可进行 测量。测量过程中，感应屏接受触摸信号，将信号传入到AT98C52单片机中，经过处理将高度值输出，显示在LED显示屏上，并且通过语音软件读出数值。五、总结对于我来说电子摸高测量仪是一个全新的事物，当看到论文题目时，对于电子摸高器我一点 概念都没有，但是我选择了这个题目， 我想通过对未知事物的了解和研究可以使我掌握更多的专业 知识，对于提高自我知识修养有很大的帮助。经过老师的讲解，我逐渐对电子摸高测量

10、仪有了一定的概念，脑海里逐渐浮现出一些关于摸 高器的设计片段，但是这些都是不完整不准确的，那么我首先应该做的就是材料的收集与整理。收 集材料的路径有很多，如向老师请教，访问有关人员，借助因特网，查阅图书资料等。材料的收集 首先要做到全面性，其次要做到真实准确性。由于关于电子摸高器的直接文献比较少，所以我只能 查找一些相关文献。这个过程是繁琐复杂的，有的时候阅读很多文献才能找到一点相关资料，但是 这个过程又是令人愉悦的，在查找资料的过程中我对单片机、传感器、LED显示管等元件有了更深层次的了解，丰富了我的知识面。特别是对手机触屏的了解，让我不再只是一个会用却不懂得原理 的使用者了。电子摸高器的研制过程我是分步设计的。我首先考虑的是电子摸高器的设计要求，包括外观、 材质、功能及使用。这一步很简单。其次是触摸屏的选择，一定的传感器原理知识是不可或缺的。 然后就是控制单元及其内部存储器、晶振电路的选择，这就需要单片机的知识。通过对电子摸高测量仪的研制我发现我还有很多不足的地方，对基础知识掌握不扎实