專利名稱：場(chǎng)地自行車訓(xùn)練智能化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種場(chǎng)地自行車訓(xùn)練智能化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
伴隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，體育運(yùn)動(dòng)場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)也逐漸演化為科學(xué)技術(shù)的較量。 要提高比賽成績(jī)，拿到更多獎(jiǎng)牌，僅僅靠運(yùn)動(dòng)員自身素質(zhì)及能力的培養(yǎng)和艱苦訓(xùn)練是不 夠的。怎樣才能提高訓(xùn)練水平？要有科學(xué)的訓(xùn)練指導(dǎo)，要求在平時(shí)的訓(xùn)練中更加合理的 安排好訓(xùn)練的量和強(qiáng)度，因此訓(xùn)練監(jiān)控就顯得極其重要。因此，具有高科技含量的運(yùn)動(dòng) 訓(xùn)練設(shè)備的支持必不可少。以場(chǎng)地自行車競(jìng)賽為例，這是我們國(guó)家最接近國(guó)際先進(jìn)水平的自行車項(xiàng)目之 一，屬于短距離比賽項(xiàng)目。該項(xiàng)目的特點(diǎn)賽程短(500米)，時(shí)間短(34秒左右)，速度 是第一指標(biāo)。要想提高速度，一個(gè)重要的問題是教練員要對(duì)整個(gè)比賽過程中運(yùn)動(dòng)員的實(shí) 際競(jìng)技狀態(tài)心中有數(shù)。包括起跑預(yù)備、起跑過程、賽程中、沖刺階段等，教練員只有實(shí) 時(shí)了解運(yùn)動(dòng)員在各階段的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)、體能消耗等信息后，才能有針對(duì)性的調(diào)整訓(xùn)練方案 和計(jì)劃，正確分配訓(xùn)練強(qiáng)度，科學(xué)指導(dǎo)運(yùn)動(dòng)員確定最佳的發(fā)力時(shí)機(jī)，取得最好的成績(jī)。賽程中表征運(yùn)動(dòng)員競(jìng)技狀態(tài)的最主要參數(shù)是運(yùn)動(dòng)員心跳速率及其騎行速度。訓(xùn) 練強(qiáng)度的變化會(huì)通過心率很明顯地顯示出來。眾多研究表明，運(yùn)動(dòng)時(shí)心率的快慢與運(yùn)動(dòng) 強(qiáng)度有關(guān)。強(qiáng)度越大，心率越快，運(yùn)動(dòng)成績(jī)?cè)礁?。?dāng)以同樣的運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度持續(xù)運(yùn)動(dòng)超過 2 10分鐘，心率就留在一定水平上(穩(wěn)定狀態(tài))。在達(dá)到“穩(wěn)定狀態(tài)”之前，心率與 運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度之間基本呈線性關(guān)系。騎行速度則反映了運(yùn)動(dòng)員在對(duì)應(yīng)的訓(xùn)練強(qiáng)度下(心跳速 率)，具有的運(yùn)動(dòng)能力和水平。要對(duì)運(yùn)動(dòng)員的訓(xùn)練心中有數(shù)，就要有能夠?qū)\(yùn)動(dòng)員心跳速 率、騎行速度實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)及運(yùn)動(dòng)員狀態(tài)分析的裝置，為現(xiàn)場(chǎng)的教練員訓(xùn)練指導(dǎo)提供科學(xué)的 數(shù)據(jù)分析，以達(dá)到最好的訓(xùn)練效果。目前國(guó)內(nèi)無法提供此類設(shè)備，所以一種全新的場(chǎng)地 自行車訓(xùn)練智能化監(jiān)測(cè)分析系統(tǒng)，急需被研制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)以上問題的提出，而研制一種場(chǎng)地自行車訓(xùn)練智能化監(jiān)測(cè)分析系 統(tǒng)。本發(fā)明采用的技術(shù)手段如下一種場(chǎng)地自行車訓(xùn)練智能化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于包括心率檢測(cè)系統(tǒng)、速度 測(cè)量系統(tǒng)、電源電路、監(jiān)測(cè)分析系統(tǒng)和電壓調(diào)整電路；所述心率檢測(cè)系統(tǒng)包括心率檢測(cè)傳感器、心率檢測(cè)系統(tǒng)主控制器、心率檢測(cè) 系統(tǒng)存儲(chǔ)模塊和心率檢測(cè)系統(tǒng)數(shù)字整形電路；所述心率檢測(cè)傳感器，用于檢測(cè)運(yùn)動(dòng)員的心率信號(hào)；所述心率檢測(cè)系統(tǒng)數(shù)字整形電路，用于對(duì)心率檢測(cè)傳感器檢測(cè)到的心率信號(hào)進(jìn) 行整形、濾波；所述心率檢測(cè)系統(tǒng)存儲(chǔ)模塊，用于存儲(chǔ)運(yùn)動(dòng)員的基本參數(shù)，即運(yùn)動(dòng)員的基礎(chǔ)心率、安靜時(shí)心率、運(yùn)動(dòng)中和運(yùn)動(dòng)后心率；所述心率檢測(cè)系統(tǒng)主控制器，根據(jù)所述心率檢測(cè)系統(tǒng)存儲(chǔ)模塊存儲(chǔ)的運(yùn)動(dòng)員基 本參數(shù)獲得該運(yùn)動(dòng)員不同階段有效的心跳脈沖寬度ti和心率周期Ti的范圍，對(duì)心率檢測(cè) 系統(tǒng)數(shù)字整形電路傳回的心率信號(hào)進(jìn)行對(duì)比判斷，即對(duì)心率檢測(cè)系統(tǒng)數(shù)字整形電路傳回 的兩次以上的相鄰心跳脈沖寬度ti和心率周期Ti進(jìn)行判斷，判斷運(yùn)動(dòng)員此時(shí)心率信號(hào)屬 于心率檢測(cè)系統(tǒng)存儲(chǔ)模塊所存儲(chǔ)的相應(yīng)階段，并獲取該階段合理的心跳脈沖寬度ti和心 率周期Ti的范圍，對(duì)于心率檢測(cè)系統(tǒng)數(shù)字整形電路在上述階段中傳回的心率信號(hào)中小于 上述獲取該階段合理的心跳脈沖寬度ti和心率周期Ti的范圍的心跳脈沖寬度ti+2和心率 周期Ti+2進(jìn)行剔除處理；同時(shí)將獲取的有效心率周期Ti通過數(shù)據(jù)線發(fā)送到速度測(cè)量系統(tǒng) 主控制器中；所述速度測(cè)量系統(tǒng)包括速度測(cè)量電路、速度測(cè)量系統(tǒng)主控制器、速度測(cè)量系 統(tǒng)存儲(chǔ)模塊和速度測(cè)量系統(tǒng)無線發(fā)射模塊；所述速度測(cè)量電路包括霍爾傳感器、磁鐵和信號(hào)處理單元，所述速度測(cè)量電路 設(shè)置在自行車鏈條傳動(dòng)平面上，且霍爾傳感器位于磁鐵和自行車鏈條之間，用于感應(yīng)磁 鐵同自行車鏈條之間的磁力信號(hào)，所述信號(hào)處理單元將霍爾傳感器傳回的類正弦波信號(hào) 轉(zhuǎn)化為方波信號(hào)；所述速度測(cè)量系統(tǒng)主控制器通過ECT 口接收速度測(cè)量電路方波信號(hào)，并根據(jù)周 期個(gè)數(shù)與自行車行駛路程的關(guān)系計(jì)算得出自行車的速度、行駛的路程；同時(shí)對(duì)心率檢測(cè) 系統(tǒng)主控制器發(fā)送過來的有效心率周期Ti進(jìn)行處理；所述速度測(cè)量系統(tǒng)存儲(chǔ)模塊用于存儲(chǔ)上述自行車的速度、行駛的路程及當(dāng)前用 時(shí)的數(shù)據(jù)；所述速度測(cè)量系統(tǒng)無線發(fā)射模塊用于將上述自行車的速度、行駛的路程、當(dāng)前 用時(shí)及有效心率周期Ti傳至監(jiān)測(cè)分析系統(tǒng)中；所述速度測(cè)量電路的I/O 口同速度測(cè)量系統(tǒng)主控制器ECT 口相連接，所述速度 測(cè)量系統(tǒng)主控制器分別與速度測(cè)量系統(tǒng)無線發(fā)射模塊和速度測(cè)量系統(tǒng)存儲(chǔ)模塊相連接；所述電壓調(diào)整電路同電源電路相連接為上述心率檢測(cè)系統(tǒng)和速度測(cè)量系統(tǒng)提供 電源；所述監(jiān)測(cè)分析系統(tǒng)包括無線接收模塊、主機(jī)和顯示單元；所述無線接收模塊，用于接收速度測(cè)量系統(tǒng)無線發(fā)射模塊傳回的運(yùn)動(dòng)員心率信 息和自行車的速度信息；所述主機(jī)根據(jù)運(yùn)動(dòng)員實(shí)時(shí)心率、速度數(shù)據(jù)繪制出心率、速度隨時(shí)間變化的曲 線，并通過顯示單元進(jìn)行顯示。所述心率檢測(cè)傳感器安置于運(yùn)動(dòng)員胸前，心率檢測(cè)傳感器的電極與運(yùn)動(dòng)員胸部 皮膚直接接觸，心率檢測(cè)傳感器輸出的心率信號(hào)無線傳輸給心率檢測(cè)系統(tǒng)數(shù)字整形電路 進(jìn)行整形。所述心率檢測(cè)傳感器安置于自行車的手把上，運(yùn)動(dòng)員雙手握把時(shí)與所述心率檢 測(cè)傳感器的電極接觸，心率檢測(cè)傳感器輸出的心率信號(hào)通過導(dǎo)線傳輸給心率檢測(cè)系統(tǒng)數(shù) 字整形電路進(jìn)行整形。所述心率檢測(cè)系統(tǒng)主控 制器，還用于對(duì)心率檢測(cè)系統(tǒng)數(shù)字整形電路在上述階段中傳回的心率信號(hào)中大于上述獲取該階段合理心率周期Ti范圍的心率周期Ti+2進(jìn)行插值 處理，即在大于合理心率周期Ti范圍的心率周期Ti+2中插入心率信號(hào)，使插入心率信號(hào) 的心率周期Ti+Ι在合理心率周期Ti范圍內(nèi)。所述心率檢測(cè)系統(tǒng)主控制器和所述速度測(cè)量系統(tǒng)主控制器為AT89C2051單片機(jī) 和MC9S12單片機(jī)。所述主機(jī)中裝有該運(yùn)動(dòng)員的競(jìng)賽過程心率、速度數(shù)據(jù)庫，及國(guó)內(nèi)外一流運(yùn)動(dòng)員 的心率與速度變化規(guī)律的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫，同運(yùn)動(dòng)員實(shí)時(shí)心率、速度數(shù)據(jù)繪制出心率、速度 隨時(shí)間變化的曲線同時(shí)通過顯示單元進(jìn)行顯示?！N利用上 述分析系統(tǒng)的場(chǎng)地自行車訓(xùn)練智能化監(jiān)測(cè)方法，其特征在于包括心 律檢測(cè)系統(tǒng)、速度檢測(cè)系統(tǒng)和監(jiān)測(cè)分析系統(tǒng)對(duì)有關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理傳輸?shù)牟襟E；所述心律檢測(cè)包括如下步驟Sl 心率檢測(cè)傳感器將感應(yīng)到的運(yùn)動(dòng)員的心律信號(hào)以無線或有線方式傳輸給心 率檢測(cè)系統(tǒng)數(shù)字整形電路；S2心率檢測(cè)系統(tǒng)數(shù)字整形電路對(duì)接收的脈沖信號(hào)進(jìn)行整形、濾波處理，并將 隔離后的信號(hào)送到心率檢測(cè)系統(tǒng)主控制器；S3心率檢測(cè)系統(tǒng)主控制器，根據(jù)心率檢測(cè)系統(tǒng)存儲(chǔ)模塊存儲(chǔ)的運(yùn)動(dòng)員基本參 數(shù)獲得該運(yùn)動(dòng)員不同階段有效的心跳脈沖寬度ti和心率周期Ti的范圍，對(duì)心率檢測(cè)系統(tǒng) 數(shù)字整形電路傳回的心率信號(hào)進(jìn)行對(duì)比判斷，即對(duì)心率檢測(cè)系統(tǒng)數(shù)字整形電路傳回的兩 次以上的相鄰心跳脈沖寬度ti和心率周期Ti進(jìn)行判斷，判斷運(yùn)動(dòng)員此時(shí)心率信號(hào)屬于心 率檢測(cè)系統(tǒng)存儲(chǔ)模塊所存儲(chǔ)的相應(yīng)階段，并獲取該階段合理的心跳脈沖寬度ti和心率周 期Ti的范圍，對(duì)于心率檢測(cè)系統(tǒng)數(shù)字整形電路在上述階段中傳回的心率信號(hào)中小于上述 獲取該階段合理的心跳脈沖寬度ti和心率周期Ti的范圍的心跳脈沖寬度ti+2和心率周期 Ti+2進(jìn)行剔除處理；S4 心率檢測(cè)系統(tǒng)主控制器將獲取的有效心率周期Ti通過數(shù)據(jù)線發(fā)送到速度測(cè) 量系統(tǒng)主控制器中；所述速度檢測(cè)系統(tǒng)包括如下步驟Sl 通過速度測(cè)量電路中的霍爾傳感器采集到自行車鏈條運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的正弦信 號(hào)，并將其轉(zhuǎn)化成方波信號(hào)；S2通過速度測(cè)量系統(tǒng)主控制器的I/O 口使能速度測(cè)量系統(tǒng)無線發(fā)射模塊，使 其進(jìn)入準(zhǔn)備工作狀態(tài)；S3速度測(cè)量系統(tǒng)主控制器接收到方波信號(hào)，通過ECT 口對(duì)方波信號(hào)進(jìn)行捕
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犾；S4然后速度測(cè)量系統(tǒng)主控制器對(duì)采集到的方波信號(hào)進(jìn)行分析、處理；根據(jù)最 初采集到正弦信號(hào)的周期大小與自行車的速度相對(duì)應(yīng)，周期個(gè)數(shù)與自行車的行駛路程相 對(duì)應(yīng)，對(duì)方波信號(hào)的周期大小進(jìn)行分析，以計(jì)算場(chǎng)地自行車當(dāng)前時(shí)刻的行駛速度；通過 分析方波信號(hào)的周期個(gè)數(shù)，以計(jì)算場(chǎng)地自行車達(dá)到當(dāng)前速度所行駛過的路程，同時(shí)對(duì)心 率檢測(cè)系統(tǒng)主控制器發(fā)送過來的有效心率周期Ti進(jìn)行處理；S5速度測(cè)量系統(tǒng)主控制器將分析得到的速度、路程和當(dāng)前用時(shí)傳送給速度測(cè) 量系統(tǒng)存儲(chǔ)模塊存儲(chǔ)；
S6 速度測(cè)量系統(tǒng)主控制器控制速度測(cè)量系統(tǒng)無線發(fā)射模塊將分析得到的速度、路程、當(dāng)前用時(shí)及有效心率周期Ti傳至監(jiān)測(cè)分析系統(tǒng)中；所述監(jiān)測(cè)分析系統(tǒng)包括如下步驟Sl 通過無線接收模塊接收速度測(cè)量系統(tǒng)無線發(fā)射模塊傳回的運(yùn)動(dòng)員心率信息 和自行車的速度信息；S2然后主機(jī)根據(jù)運(yùn)動(dòng)員實(shí)時(shí)心率、速度數(shù)據(jù)繪制出心率、速度隨時(shí)間變化的 曲線，并通過顯示單元進(jìn)行顯示。所述監(jiān)測(cè)分析系統(tǒng)還包括主機(jī)將其中裝有該運(yùn)動(dòng)員的競(jìng)賽過程心率、速度數(shù)據(jù) 庫，及國(guó)內(nèi)外一流運(yùn)動(dòng)員的心率與速度變化規(guī)律的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫，會(huì)同運(yùn)動(dòng)員實(shí)時(shí)心率、 速度數(shù)據(jù)繪制出心率、速度隨時(shí)間變化的曲線同時(shí)通過顯示單元進(jìn)行顯示。所述心律檢測(cè)步驟中的S3步驟還包括心率檢測(cè)系統(tǒng)主控制器對(duì)心率檢測(cè)系統(tǒng)數(shù) 字整形電路在上述階段中傳回的心率信號(hào)中大于上述獲取該階段合理心率周期Ti范圍的 心率周期Ti+2進(jìn)行插值處理，即在大于合理心率周期Ti范圍的心率周期Ti+2中插入心率 信號(hào)，使插入心率信號(hào)的心率周期Ti+Ι在合理心率周期Ti范圍內(nèi)的步驟。本發(fā)明提供的場(chǎng)地自行車訓(xùn)練智能化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，針對(duì)傳統(tǒng)場(chǎng)地自行車速度測(cè)量 系統(tǒng)需改造車體、無法實(shí)時(shí)監(jiān)控、體積較大、方便性差及價(jià)格昂貴等不足，提供了一種 更加方便、無需改造車體，且能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控的價(jià)格低廉的速度測(cè)量系統(tǒng)。該系統(tǒng)由電源 電路、主控制中心、信號(hào)探測(cè)電路、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、無線通訊模塊、電壓調(diào)整電路、固 定機(jī)構(gòu)組成。信號(hào)探測(cè)電路采集鏈條運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的信號(hào)，對(duì)其進(jìn)行初步處理；主控制中 心通過對(duì)處理后的信號(hào)進(jìn)行進(jìn)一步分析，既可將所得的速度等參數(shù)進(jìn)行存儲(chǔ)，也可控制 無線通訊模塊向用戶上位機(jī)發(fā)送參數(shù)，完成場(chǎng)地自行車速度的實(shí)時(shí)監(jiān)控。本速度測(cè)量系 統(tǒng)，不僅能夠進(jìn)行實(shí)時(shí)發(fā)送、存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，而且無需改造車體，節(jié)省使用成本，適合廣大 用戶。


圖1為場(chǎng)地自行車訓(xùn)練智能化監(jiān)測(cè)分析裝置現(xiàn)場(chǎng)配置原理圖；圖2為場(chǎng)地自行車訓(xùn)練智能化監(jiān)測(cè)分析裝置結(jié)構(gòu)框圖；圖3為心率檢測(cè)電路框圖；圖4為心率檢測(cè)原理圖；圖5為數(shù)字濾波原理示意圖；圖6為速度測(cè)量系統(tǒng)主控制器的電路圖；圖7為速度測(cè)量電路的電路圖；圖8為速度測(cè)量系統(tǒng)電壓調(diào)整電路的電路圖；圖9為速度測(cè)量系統(tǒng)主控制程序流程圖；圖10為速度測(cè)量電路原理示意圖；圖11為速度測(cè)量系統(tǒng)分析信號(hào)的示意圖。
具體實(shí)施例方式如圖1和圖2所示場(chǎng)地自行車訓(xùn)練智能化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括心率檢測(cè)系統(tǒng)1、速度測(cè)量系統(tǒng)2、電源電路3、監(jiān)測(cè)分析系統(tǒng)4和電壓調(diào)整電路5;所述心率檢測(cè)系統(tǒng)1包括心率檢測(cè)傳感器101、心率檢測(cè)系統(tǒng)主控制器102、心率檢測(cè)系統(tǒng)存儲(chǔ)模塊103和心率檢測(cè)系統(tǒng)數(shù)字整形電路105 ；所述心率檢測(cè)傳感器101，用于檢測(cè)運(yùn)動(dòng)員的心率信號(hào)；所述心率檢測(cè)系統(tǒng)數(shù)字整形電路105，用于對(duì)心率檢測(cè)傳感器檢測(cè)到的心率信號(hào) 進(jìn)行整形、濾波；所述心率檢測(cè)系統(tǒng)存儲(chǔ)模塊103，用于存儲(chǔ)運(yùn)動(dòng)員的基本參數(shù)，即運(yùn)動(dòng)員的基礎(chǔ) 心率、安靜時(shí)心率、運(yùn)動(dòng)中和運(yùn)動(dòng)后心率；心率檢測(cè)傳感器101可以采用兩種安裝方式。其一采用胸帶方式，安置在運(yùn)動(dòng) 員胸前，心率檢測(cè)傳感器101的電極與運(yùn)動(dòng)員胸部皮膚直接接觸；其二心率檢測(cè)傳感器 101的電極安置在自行車的兩個(gè)手把上，運(yùn)動(dòng)員雙手在握把時(shí)與心率檢測(cè)傳感器101的電 極接觸。心率檢測(cè)電路均安置在自行車車把上。采用胸帶方式時(shí)，心率信號(hào)通過無線方 式被心率檢測(cè)系統(tǒng)接收；心率檢測(cè)傳感器101的電極安置在自行車的手把上時(shí)，傳感器 輸出心率信號(hào)通過導(dǎo)線直接連到心率檢測(cè)系統(tǒng)中。在理論上心率傳感器輸出的是與心跳 同步的脈沖信號(hào)，實(shí)際上參雜有干擾脈沖。心率檢測(cè)的主要難點(diǎn)是準(zhǔn)確度問題，目前解 決比較好的是靜態(tài)條件下的心率檢測(cè)。運(yùn)動(dòng)員在競(jìng)技場(chǎng)上的比賽屬于動(dòng)態(tài)過程，有兩個(gè) 因素使心率檢測(cè)誤差較大。其一是各類心率傳感器的電極與人體皮膚的接觸在人體運(yùn)動(dòng) 狀態(tài)下容易發(fā)生摩擦和移位，產(chǎn)生隨機(jī)噪聲使信號(hào)附加干擾；其二消除隨機(jī)干擾的最好 辦法是按照統(tǒng)計(jì)規(guī)律，將多次測(cè)量的數(shù)據(jù)做統(tǒng)計(jì)分析，給出最接近真實(shí)值的檢測(cè)結(jié)果。 但是實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)心率檢測(cè)時(shí)，數(shù)據(jù)本身就是變化的，不允許重復(fù)測(cè)量，因此不能采用傳統(tǒng) 的統(tǒng)計(jì)分析方法。所述心率檢測(cè)系統(tǒng)主控制器102，根據(jù)所述心率檢測(cè)系統(tǒng)存儲(chǔ)模塊103存儲(chǔ)的運(yùn) 動(dòng)員基本參數(shù)獲得該運(yùn)動(dòng)員不同階段有效的心跳脈沖寬度ti和心率周期Ti的范圍，對(duì)心 率檢測(cè)系統(tǒng)數(shù)字整形電路105傳回的心率信號(hào)進(jìn)行對(duì)比判斷，即對(duì)心率檢測(cè)系統(tǒng)數(shù)字整 形電路105傳回的兩次以上的相鄰心跳脈沖寬度ti和心率周期Ti進(jìn)行判斷，判斷運(yùn)動(dòng)員 此時(shí)心率信號(hào)屬于心率檢測(cè)系統(tǒng)存儲(chǔ)模塊103所存儲(chǔ)的相應(yīng)階段，并獲取該階段合理的 心跳脈沖寬度ti和心率周期Ti的范圍，對(duì)于心率檢測(cè)系統(tǒng)數(shù)字整形電路105在上述階段 中傳回的心率信號(hào)中小于上述獲取該階段合理的心跳脈沖寬度ti和心率周期Ti的范圍的 心跳脈沖寬度ti+2和心率周期Ti+2進(jìn)行剔除處理；同時(shí)還對(duì)心率檢測(cè)系統(tǒng)數(shù)字整形電路 105在上述階段中傳回的心率信號(hào)中大于上述獲取該階段合理心率周期Ti范圍的心率周期 Ti+2進(jìn)行插值處理，即在大于合理心率周期Ti范圍的心率周期Ti+2中插入心率信號(hào)，使 插入心率信號(hào)的心率周期Ti+Ι在合理心率周期Ti范圍內(nèi)(這樣做就是將漏測(cè)的脈沖要補(bǔ) 充上)。最后將獲取的有效心率周期Ti通過數(shù)據(jù)線發(fā)送到速度測(cè)量系統(tǒng)主控制器202中。心率檢測(cè)電路包括數(shù)字整形電路和心率檢測(cè)系統(tǒng)主控制器102 (本實(shí)施例采用 AT89C2051型號(hào)單片機(jī))見圖3。整形電路對(duì)測(cè)得脈沖信號(hào)進(jìn)行整形、濾波。心率檢測(cè) 系統(tǒng)主控制器102精確測(cè)得兩個(gè)脈沖之間的時(shí)間間隔T1和脈沖的寬度ti參見圖4，經(jīng)過數(shù) 字濾波及與運(yùn)動(dòng)員個(gè)人數(shù)據(jù)比對(duì)，確定本次收到的脈沖有效。心率檢測(cè)系統(tǒng)主控制器102 將T1經(jīng)發(fā)送到速度測(cè)量系統(tǒng)主控制器202中，由速度測(cè)量系統(tǒng)發(fā)送到主機(jī)中(這樣可以減 少成本的投入，提高設(shè)備的利用率)。主機(jī)收到數(shù)據(jù)后，通過數(shù)學(xué)運(yùn)算求得瞬時(shí)心率。
(本發(fā)明采用的方法分別從軟硬件多方面解決此問題。1、硬件整形 隔離，由于心率傳感器的負(fù)載能力較差，輸出的心率信號(hào)非常弱， 無法將心率信號(hào)直接發(fā)送給監(jiān)測(cè)分析裝置主機(jī)，也不能直接接模擬濾波電路。首先由數(shù) 字電路進(jìn)行心率脈沖整形。心率傳感器的輸出接下拉電阻并送給74LS06即六高壓輸出反 相緩沖器/驅(qū)動(dòng)器，74LS06輸出外加上拉電阻至5V電源，將心率傳感器3V供電的輸出 脈沖信號(hào)拉到5V脈沖信號(hào)，即提高信號(hào)強(qiáng)度，又將傳感器與檢測(cè)發(fā)送電路進(jìn)行了隔離。 將隔離后的信號(hào)送到單片機(jī)，由軟件進(jìn)行數(shù)字濾波，剔除干擾信號(hào)，電路結(jié)構(gòu)參見圖3。2、單片機(jī)測(cè)時(shí)方法，目前一般采用測(cè)量心跳的周期來推算心率的方法。若測(cè)得 心跳的周期為T1單位毫秒，則心率為60X1071。單片機(jī)的任務(wù)就是準(zhǔn)確測(cè)得兩次心跳 脈沖之間的時(shí)間間隔(參見圖4)。由硬件整形隔離后的信號(hào)的上升沿作為單片機(jī)定時(shí)器 的觸發(fā)信號(hào)，兩個(gè)信號(hào)上升沿之間的時(shí)間間隔T1即為心率周期。信號(hào)下降沿至下一個(gè)上 升沿之間的時(shí)間間隔^為心跳脈沖寬度，利用單片機(jī)自帶的定時(shí)器可以分別測(cè)得t,和乃。 由于干擾的存在，并不是測(cè)得的1和T1都是有效的。需要軟件濾波來識(shí)別。3、運(yùn)動(dòng)員基本數(shù)據(jù)庫建立，在該套監(jiān)測(cè)分析裝置使用前，要先建立各個(gè)運(yùn)動(dòng)員 的基本參數(shù)數(shù)據(jù)庫，實(shí)時(shí)測(cè)量時(shí)的數(shù)字濾波要以該數(shù)據(jù)庫的參數(shù)為依據(jù)。因?yàn)樾穆实淖?化有明顯的個(gè)體差異。應(yīng)分別檢測(cè)基礎(chǔ)心率、安靜時(shí)心率、運(yùn)動(dòng)中和運(yùn)動(dòng)后心率等?；A(chǔ)心率是清晨起床前空腹臥位心率；運(yùn)動(dòng)中的心率數(shù)據(jù)則是借助室內(nèi)模擬訓(xùn)練器等器械測(cè)得的心率最大值、最小 值、加速和減速時(shí)相鄰兩次心率數(shù)據(jù)的最大差等。還應(yīng)繪制出在模擬訓(xùn)練器上模擬一個(gè)賽程訓(xùn)練時(shí)，心率變化的連續(xù)曲線。心率 與速度的配合關(guān)系曲線等。通過這些基本參數(shù)檢測(cè)，可以得到該運(yùn)動(dòng)員有效的^和^的范圍，為訓(xùn)練時(shí)的實(shí) 時(shí)測(cè)量軟件濾波算法提供數(shù)據(jù)支持。4、心率檢測(cè)模塊數(shù)字濾波方法，心率檢測(cè)模塊實(shí)時(shí)檢測(cè)時(shí)，要把相鄰三次的、 和T1數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)和比較分析。既要判斷本次心率脈沖是否有效，還要判斷當(dāng)前運(yùn)動(dòng)員 的心率是在加速、減速還是勻速變化。如圖5所示，測(cè)得的Ti和ti經(jīng)過與基本參數(shù)數(shù)據(jù) 庫比較確認(rèn)是有效的。下一個(gè)Tw和t1+1小于基本參數(shù)數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)，判斷為干擾，該數(shù) 據(jù)Tw和t1+1無效，已經(jīng)記錄的時(shí)間Tw與后面的計(jì)時(shí)時(shí)間疊加直到下一個(gè)脈沖的上升沿， 這時(shí)的計(jì)時(shí)時(shí)間確認(rèn)為Tw，接著可以進(jìn)行下一步的判斷。如果相鄰脈沖間隔超過基本參數(shù)數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)，說明兩次數(shù)據(jù)之間有脈沖丟 失，在確認(rèn)本次數(shù)據(jù)有效的情況下要進(jìn)行數(shù)據(jù)插值，參考基本參數(shù)數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)將丟失 的數(shù)據(jù)補(bǔ)回。5、監(jiān)測(cè)分析裝置主機(jī)數(shù)據(jù)處理方法，接收的心率檢測(cè)模塊的數(shù)據(jù)雖然已經(jīng)經(jīng)過 了一定的濾波處理，仍可能會(huì)出現(xiàn)滯后插值及參雜誤測(cè)的可能性。作為上位機(jī)的監(jiān)測(cè)分 析裝置主機(jī)對(duì)收到的數(shù)據(jù)做滯后一個(gè)心率周期處理收到的Ti進(jìn)行60X IOVT1的計(jì)算后 求得每分鐘心跳次數(shù)即此刻的瞬時(shí)心率并不馬上確認(rèn)有效，待下一次數(shù)據(jù)Tw收到后確 認(rèn)本次數(shù)據(jù)Ti不再發(fā)生變化，再將該數(shù)據(jù)存儲(chǔ)并輸出繪制圖形。如果下一次數(shù)據(jù)Tw收 到后，發(fā)現(xiàn)本次數(shù)據(jù)Ti需要變動(dòng)，例如，相鄰三次的數(shù)據(jù)中第一組和第三組都是加速過 程，而第二組數(shù)據(jù)是減速過程中，則需要修正第二次數(shù)據(jù)；又比如兩次數(shù)據(jù)之間有脈沖丟失需要數(shù)據(jù)插值的情況。都可以利用這一滯后輸出給以修正。)如圖6、圖7和圖8所示速度測(cè)量系統(tǒng)2包括速度測(cè)量電路201、電源電路3、 速度測(cè)量系統(tǒng)主控制器202、電壓調(diào)整電路5、速度測(cè)量系統(tǒng)無線發(fā)射模塊204和速度測(cè) 量系統(tǒng)存儲(chǔ)模塊203;所述速度測(cè)量電路201包括霍爾傳感器602、磁鐵601和信號(hào)處理 單元，所述速度測(cè)量電路201設(shè)置在自行車鏈條603傳動(dòng)平面上，且霍爾傳感器602位于 磁鐵601和自行車鏈條603之間，并通過固定機(jī)構(gòu)1進(jìn)行固定(可以通過螺母和固定環(huán)將 其進(jìn)行固定，也可通過固定夾將其進(jìn)行固定，由于相類似可實(shí)現(xiàn)上述固定功能的固定方 式都是本領(lǐng)域技術(shù)人員常用并公知的固定方式，所以在這里就不一一描述。)；因?yàn)樽孕?車鏈條603的連接處為全鐵質(zhì)材料，在非連接處無鐵質(zhì)材料，所以利用磁鐵601對(duì)自行車 鏈條603連接處的磁力作用是霍爾傳感器602感應(yīng)產(chǎn)生類正弦信號(hào)(如圖10所示)，所 述信號(hào)處理單元將霍爾傳感器傳回的類正弦波信號(hào)轉(zhuǎn)化為方波信號(hào)(處理過程如圖11所 示)；所述速度測(cè)量系統(tǒng)主控制器202通過ECT 口接收速度測(cè)量電路201方波信號(hào)，并 根據(jù)周期個(gè)數(shù)與自行車行駛路程的關(guān)系計(jì)算得出自行車的速度、行駛的路程；同時(shí)對(duì)心 率檢測(cè)系統(tǒng)主控制器102發(fā)送過來的有效心率周期Ti進(jìn)行處理；所述速度測(cè)量系統(tǒng)存儲(chǔ) 模塊203用于存儲(chǔ)上述自行車的速度、行駛的路程及當(dāng)前用時(shí)等數(shù)據(jù)；所述速度測(cè)量系 統(tǒng)無線發(fā)射模塊204用于將上述自行車的速度、行駛的路程、當(dāng)前用時(shí)及有效心率周期Ti 傳至監(jiān)測(cè)分析系統(tǒng)4中；所述電壓調(diào)整電路5同電源電路3相連接為整個(gè)裝置提供電源； 所述速度測(cè)量電路201的I/O 口同速度測(cè)量系統(tǒng)主控制器202ECT 口相連接，所述速度測(cè) 量系統(tǒng)主控制器202分別與速度測(cè)量系統(tǒng)無線發(fā)射模塊204和速度測(cè)量系統(tǒng)存儲(chǔ)模塊203 相連接。其中信號(hào)處理單元為具有將類正弦信號(hào)進(jìn)行濾波、放大并將其轉(zhuǎn)化為方波信號(hào) 的集成電路；速度測(cè)量系統(tǒng)主控制器202為內(nèi)設(shè)有主控制程序的具有邏輯處理能力的微 處理器(如單片機(jī)、MCU、ARM等處理器，本實(shí)施例采用MC9S12單片機(jī)其電路結(jié) 構(gòu)如圖6所示)。為進(jìn)一步說明該裝置的工作原理，特進(jìn)行如下描述如圖6所示的速度測(cè)量系 統(tǒng)主控制器202的ECT 口與圖7所示的速度測(cè)量電路201的I/O 口相連接，用于接收鏈 條運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的信號(hào)，該信號(hào)為一種具有周期性的方波信號(hào)，鏈條的運(yùn)動(dòng)速度越快，類 正弦信號(hào)周期越短；相反鏈條的運(yùn)動(dòng)速度越慢，類正弦信號(hào)周期越長(zhǎng)，即鏈條的運(yùn)動(dòng)速 度與類正弦信號(hào)的周期成反比例關(guān)系，這就為自行車動(dòng)力速度測(cè)量提供了很好的基礎(chǔ)。 當(dāng)自行車產(chǎn)生動(dòng)力速度即鏈條運(yùn)動(dòng)時(shí)，速度測(cè)量電路201接收到鏈條運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的正弦信 號(hào)，速度測(cè)量電路201的I/O與圖6所示的速度測(cè)量系統(tǒng)主控制器202的ECT 口相連接， 速度測(cè)量電路201將信號(hào)數(shù)據(jù)傳送給速度測(cè)量系 統(tǒng)主控制器202的ECT 口。速度測(cè)量系 統(tǒng)主控制器202對(duì)接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步分析和處理，速度測(cè)量系統(tǒng)主控制器202的I/ O 口與速度測(cè)量系統(tǒng)存儲(chǔ)模塊203相連接，速度測(cè)量系統(tǒng)主控制器202將分析所得的數(shù)據(jù) 傳送給速度測(cè)量系統(tǒng)存儲(chǔ)模塊203，由速度測(cè)量系統(tǒng)存儲(chǔ)模塊203存儲(chǔ)。速度測(cè)量系統(tǒng) 主控制器202的串行通信接口與速度測(cè)量系統(tǒng)無線發(fā)射模塊204的I/O 口相連接，速度測(cè) 量系統(tǒng)主控制器202將分析所得的數(shù)據(jù)及對(duì)心率檢測(cè)系統(tǒng)主控制器102發(fā)送過來的有效心 率周期Ti數(shù)據(jù)傳送給速度測(cè)量系統(tǒng)無線發(fā)射模塊204，由速度測(cè)量系統(tǒng)無線發(fā)射模塊204 將該數(shù)據(jù)發(fā)送給監(jiān)測(cè)分析系統(tǒng)4的主機(jī)402中。如圖8所示電源電路3為系統(tǒng)各部分提 供穩(wěn)壓直流電源，總電源采用7.2V的電池供電，電壓調(diào)整電路5中用保護(hù)電路保護(hù)系統(tǒng)電源，用電壓調(diào)整芯片將電池的7.2V電壓轉(zhuǎn)換為5V電壓，用以給速度測(cè)量系統(tǒng)主控制器 202、速度測(cè)量電路201、速度測(cè)量系統(tǒng)無線發(fā)射模塊204供電。所述電壓調(diào)整電路5同電源電路3相連接為上述心率檢測(cè)系統(tǒng)1和速度測(cè)量系統(tǒng) 2提供電源；所述監(jiān)測(cè)分析系統(tǒng)4包括無線接收模塊401、主機(jī)402和顯示單元403 ；所述無 線接收模塊401，用于接收速度測(cè)量系統(tǒng)無線發(fā)射模塊204傳回的運(yùn)動(dòng)員 心率信息和自行車的速度信息；所述主機(jī)402根據(jù)運(yùn)動(dòng)員實(shí)時(shí)心率、速度數(shù)據(jù)繪制出心率、速度隨時(shí)間變化的 曲線，并通過顯示單元403進(jìn)行顯示；所述主機(jī)402中裝有該運(yùn)動(dòng)員的競(jìng)賽過程心率、速度數(shù)據(jù)庫，及國(guó)內(nèi)外一流運(yùn) 動(dòng)員的心率與速度變化規(guī)律的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫，同運(yùn)動(dòng)員實(shí)時(shí)心率、速度數(shù)據(jù)繪制出心率、 速度隨時(shí)間變化的曲線同時(shí)通過顯示單元403進(jìn)行顯示。使主機(jī)端的教練組在了解運(yùn)動(dòng) 員的真實(shí)狀態(tài)的前提下，結(jié)合優(yōu)秀運(yùn)動(dòng)員的狀態(tài)，給出運(yùn)動(dòng)員目前狀態(tài)的分析和訓(xùn)練指 導(dǎo)意見。一種利用上述分析系統(tǒng)的場(chǎng)地自行車訓(xùn)練智能化監(jiān)測(cè)方法，包括心律檢測(cè)系 統(tǒng)、速度檢測(cè)系統(tǒng)和監(jiān)測(cè)分析系統(tǒng)對(duì)有關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理傳輸?shù)牟襟E；所述心律檢測(cè)包括如下步驟Sl 心率檢測(cè)傳感器101將感應(yīng)到的運(yùn)動(dòng)員的心律信號(hào)以無線或有線方式傳輸 給心率檢測(cè)系統(tǒng)數(shù)字整形電路105 ；S2 心率檢測(cè)系統(tǒng)數(shù)字整形電路105對(duì)接收的脈沖信號(hào)進(jìn)行整形、濾波處理， 并將隔離后的信號(hào)送到心率檢測(cè)系統(tǒng)主控制器102 ；S3心率檢測(cè)系統(tǒng)主控制器102，根據(jù)心率檢測(cè)系統(tǒng)存儲(chǔ)模塊103存儲(chǔ)的運(yùn)動(dòng)員 基本參數(shù)獲得該運(yùn)動(dòng)員不同階段有效的心跳脈沖寬度ti和心率周期Ti的范圍，對(duì)心率檢 測(cè)系統(tǒng)數(shù)字整形電路105傳回的心率信號(hào)進(jìn)行對(duì)比判斷，即對(duì)心率檢測(cè)系統(tǒng)數(shù)字整形電 路105傳回的兩次以上的相鄰心跳脈沖寬度ti和心率周期Ti進(jìn)行判斷，判斷運(yùn)動(dòng)員此時(shí) 心率信號(hào)屬于心率檢測(cè)系統(tǒng)存儲(chǔ)模塊103所存儲(chǔ)的相應(yīng)階段，并獲取該階段合理的心跳 脈沖寬度ti和心率周期Ti的范圍，對(duì)于心率檢測(cè)系統(tǒng)數(shù)字整形電路105在上述階段中傳 回的心率信號(hào)中小于上述獲取該階段合理的心跳脈沖寬度ti和心率周期Ti的范圍的心跳 脈沖寬度ti+2和心率周期Ti+2進(jìn)行剔除處理；另外，心率檢測(cè)系統(tǒng)主控制器(102)對(duì)心 率檢測(cè)系統(tǒng)數(shù)字整形電路(105)在上述階段中傳回的心率信號(hào)中大于上述獲取該階段合 理心率周期Ti范圍的心率周期Ti+2進(jìn)行插值處理，即在大于合理心率周期Ti范圍的心率 周期Ti+2中插入心率信號(hào)，使插入心率信號(hào)的心率周期Ti+Ι在合理心率周期Ti范圍內(nèi)的 步驟。S4 心率檢測(cè)系統(tǒng)主控制器102將獲取的有效心率周期Ti通過數(shù)據(jù)線發(fā)送到速 度測(cè)量系統(tǒng)主控制器202中；如圖9所示，所述速度檢測(cè)系統(tǒng)包括如下步驟Sl 通過速度測(cè)量電路201中的霍爾傳感器采集到自行車鏈條運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的正弦 信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)化成方波信號(hào)；S2 通過速度測(cè)量系統(tǒng)主控制器202的I/O 口使能速度測(cè)量系統(tǒng)無線發(fā)射模塊204，使其進(jìn)入準(zhǔn)備工作狀態(tài)；S3 速度測(cè)量系統(tǒng)主控制器202接收到方波信號(hào)，通過ECT 口對(duì)方波信號(hào)進(jìn)行 捕獲；S4然后速度測(cè)量系統(tǒng)主控制器202對(duì)采集到的方波信號(hào)進(jìn)行分析、處理；根 據(jù)最初采集到正弦信號(hào)的周期大小與自行車的速度相對(duì)應(yīng)，周期個(gè)數(shù)與自行車的行駛路 程相對(duì)應(yīng)，對(duì)方波信號(hào)的周期大小進(jìn)行分析，以計(jì)算場(chǎng)地自行車當(dāng)前時(shí)刻的行駛速度； 通過分析方波信號(hào)的周期個(gè)數(shù)，以計(jì)算場(chǎng)地自行車達(dá)到當(dāng)前速度所行駛過的路程；同時(shí) 對(duì)心率檢測(cè)系統(tǒng)主控制器102發(fā)送過來的有效心率周期Ti進(jìn)行處理；S5 速度測(cè)量系統(tǒng)主控制器202將分析得到的速度、路程和當(dāng)前用時(shí)傳送給速 度測(cè)量系統(tǒng)存儲(chǔ)模塊203存儲(chǔ)；S6 速度測(cè)量系統(tǒng)主控制器202控制速度測(cè)量系統(tǒng)無線發(fā)射模塊204將分析得到 的速度、路程、當(dāng)前用時(shí)及有效心率周期Ti傳至監(jiān)測(cè)分析系統(tǒng)4中；所述監(jiān)測(cè)分析系統(tǒng)包括如下步驟 Sl 通過無線接收模塊401接收速度測(cè)量系統(tǒng)無線發(fā)射模塊204傳回的運(yùn)動(dòng)員心 率信息和自行車的速度信息；S2然后主機(jī)402根據(jù)運(yùn)動(dòng)員實(shí)時(shí)心率、速度數(shù)據(jù)繪制出心率、速度隨時(shí)間變 化的曲線，并通過顯示單元403進(jìn)行顯示；還包括主機(jī)402將其中裝有該運(yùn)動(dòng)員的競(jìng)賽過程心率、速度數(shù)據(jù)庫，及國(guó)內(nèi)外 一流運(yùn)動(dòng)員的心率與速度變化規(guī)律的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫，會(huì)同運(yùn)動(dòng)員實(shí)時(shí)心率、速度數(shù)據(jù)繪制 出心率、速度隨時(shí)間變化的曲線同時(shí)通過顯示單元403進(jìn)行顯示。以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式
，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于 此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方 案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1. 一種場(chǎng)地自行車訓(xùn)練智能化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于包括心率檢測(cè)系統(tǒng)(1)、速度 測(cè)量系統(tǒng)(2)、電源電路(3)、監(jiān)測(cè)分析系統(tǒng)⑷和電壓調(diào)整電路(5)；所述心率檢測(cè)系統(tǒng)(1)包括心率檢測(cè)傳感器(101)、心率檢測(cè)系統(tǒng)主控制器 (102)、心率檢測(cè)系統(tǒng)存儲(chǔ)模塊(103)和心率檢測(cè)系統(tǒng)數(shù)字整形電路(105)； 所述心率檢測(cè)傳感器(101)，用于檢測(cè)運(yùn)動(dòng)員的心率信號(hào)；所述心率檢測(cè)系統(tǒng)數(shù)字整形電路(105)，用于對(duì)心率檢測(cè)傳感器檢測(cè)到的心率信號(hào)進(jìn) 行整形、濾波；所述心率檢測(cè)系統(tǒng)存儲(chǔ)模塊(103)，用于存儲(chǔ)運(yùn)動(dòng)員的基本參數(shù)，即運(yùn)動(dòng)員的基礎(chǔ)心 率、安靜時(shí)心率、運(yùn)動(dòng)中和運(yùn)動(dòng)后心率；所述心率檢測(cè)系統(tǒng)主控制器(102)，根據(jù)所述心率檢測(cè)系統(tǒng)存儲(chǔ)模塊(103)存儲(chǔ)的運(yùn) 動(dòng)員基本參數(shù)獲得該運(yùn)動(dòng)員不同階段有效的心跳脈沖寬度ti和心率周期Ti的范圍，對(duì)心 率檢測(cè)系統(tǒng)數(shù)字整形電路(105)傳回的心率信號(hào)進(jìn)行對(duì)比判斷，即對(duì)心率檢測(cè)系統(tǒng)數(shù)字 整形電路(105)傳回的兩次以上的相鄰心跳脈沖寬度ti和心率周期Ti進(jìn)行判斷，判斷運(yùn)動(dòng) 員此時(shí)心率信號(hào)屬于心率檢測(cè)系統(tǒng)存儲(chǔ)模塊(103)所存儲(chǔ)的相應(yīng)階段，并獲取該階段合 理的心跳脈沖寬度ti和心率周期Ti的范圍，對(duì)于心率檢測(cè)系統(tǒng)數(shù)字整形電路(105)在上 述階段中傳回的心率信號(hào)中小于上述獲取該階段合理的心跳脈沖寬度ti和心率周期Ti的 范圍的心跳脈沖寬度ti+2和心率周期Ti+2進(jìn)行剔除處理；同時(shí)將獲取的有效心率周期Ti 通過數(shù)據(jù)線發(fā)送到速度測(cè)量系統(tǒng)主控制器(202)中；所述速度測(cè)量系統(tǒng)(2)包括速度測(cè)量電路(201)、速度測(cè)量系統(tǒng)主控制器(202)、 速度測(cè)量系統(tǒng)存儲(chǔ)模塊(203)和速度測(cè)量系統(tǒng)無線發(fā)射模塊(204)；所述速度測(cè)量電路(201)包括霍爾傳感器、磁鐵和信號(hào)處理單元，所述速度測(cè)量電 路(201)設(shè)置在自行車鏈條傳動(dòng)平面上，且霍爾傳感器位于磁鐵和自行車鏈條之間，用 于感應(yīng)磁鐵同自行車鏈條之間的磁力信號(hào)，所述信號(hào)處理單元將霍爾傳感器傳回的類正 弦波信號(hào)轉(zhuǎn)化為方波信號(hào)；所述速度測(cè)量系統(tǒng)主控制器(202)通過ECT 口接收速度測(cè)量電路(201)方波信號(hào)， 并根據(jù)周期個(gè)數(shù)與自行車行駛路程的關(guān)系計(jì)算得出自行車的速度、行駛的路程；同時(shí)對(duì) 心率檢測(cè)系統(tǒng)主控制器(102)發(fā)送過來的有效心率周期Ti進(jìn)行處理；所述速度測(cè)量系統(tǒng)存儲(chǔ)模塊(203)用于存儲(chǔ)上述自行車的速度、行駛的路程及當(dāng)前 用時(shí)的數(shù)據(jù)；所述速度測(cè)量系統(tǒng)無線發(fā)射模塊(204)用于將上述自行車的速度、行駛的路程、當(dāng) 前用時(shí)及有效心率周期Ti傳至監(jiān)測(cè)分析系統(tǒng)(4)中；所述速度測(cè)量電路(201)的I/O 口同速度測(cè)量系統(tǒng)主控制器(202)ECT 口相連接，所 述速度測(cè)量系統(tǒng)主控制器(202)分別與速度測(cè)量系統(tǒng)無線發(fā)射模塊(204)和速度測(cè)量系統(tǒng) 存儲(chǔ)模塊(203)相連接；所述電壓調(diào)整電路(5)同電源電路(3)相連接為上述心率檢測(cè)系統(tǒng)(1)和速度測(cè)量系 統(tǒng)⑵提供電源；所述監(jiān)測(cè)分析系統(tǒng)(4)包括無線接收模塊(401)、主機(jī)(402)和顯示單元(403)； 所述無線接收模塊(401)，用于接收速度測(cè)量系統(tǒng)無線發(fā)射模塊(204)傳回的運(yùn)動(dòng)員 心率信息和自行車的速度信息；所述主機(jī)(402)根據(jù)運(yùn)動(dòng)員實(shí)時(shí)心率、速度數(shù)據(jù)繪制出心率、速度隨時(shí)間變化的曲 線，并通過顯示單元(403)進(jìn)行顯示。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的場(chǎng)地自行車訓(xùn)練智能化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于所述心率檢測(cè) 傳感器(101)安置于運(yùn)動(dòng)員胸前，心率檢測(cè)傳感器(101)的電極與運(yùn)動(dòng)員胸部皮膚直接接 觸，心率檢測(cè)傳感器(101)輸出的心率信號(hào)無線傳輸給心率檢測(cè)系統(tǒng)數(shù)字整形電路(105) 進(jìn)行整形。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的場(chǎng)地自行車訓(xùn)練智能化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于所述心率檢測(cè) 傳感器(101)安置于自行車的手把上，運(yùn)動(dòng)員雙手握把時(shí)與所述心率檢測(cè)傳感器(101)的 電極接觸，心率檢測(cè)傳感器(101)輸出的心率信號(hào)通過導(dǎo)線傳輸給心率檢測(cè)系統(tǒng)數(shù)字整 形電路(105)進(jìn)行整形。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的場(chǎng)地自行車訓(xùn)練智能化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于所述心率檢測(cè) 系統(tǒng)主控制器(102)，還用于對(duì)心率檢測(cè)系統(tǒng)數(shù)字整形電路(105)在上述階段中傳回的心 率信號(hào)中大于上述獲取該階段合理心率周期Ti范圍的心率周期Ti+2進(jìn)行插值處理，即在 大于合理心率周期Ti范圍的心率周期Ti+2中插入心率信號(hào)，使插入心率信號(hào)的心率周期 Ti+Ι在合理心率周期Ti范圍內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的場(chǎng)地自行車訓(xùn)練智能化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于所述 心率檢測(cè)系統(tǒng)主控制器(102)和所述速度測(cè)量系統(tǒng)主控制器(202)為AT89C2051單片機(jī) 和MC9S12單片機(jī)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的場(chǎng)地自行車訓(xùn)練智能化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于所述主機(jī) (402)中裝有該運(yùn)動(dòng)員的競(jìng)賽過程心率、速度數(shù)據(jù)庫，及國(guó)內(nèi)外一流運(yùn)動(dòng)員的心率與速度 變化規(guī)律的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫，同運(yùn)動(dòng)員實(shí)時(shí)心率、速度數(shù)據(jù)繪制出心率、速度隨時(shí)間變化的 曲線同時(shí)通過顯示單元(403)進(jìn)行顯示。
7.一種利用權(quán)利要求1所述分析系統(tǒng)的場(chǎng)地自行車訓(xùn)練智能化監(jiān)測(cè)方法，其特征在于 包括心律檢測(cè)系統(tǒng)、速度檢測(cè)系統(tǒng)和監(jiān)測(cè)分析系統(tǒng)對(duì)有關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理傳輸?shù)牟襟E；所述心律檢測(cè)包括如下步驟Sl 心率檢測(cè)傳感器(101)將感應(yīng)到的運(yùn)動(dòng)員的心律信號(hào)以無線或有線方式傳輸給 心率檢測(cè)系統(tǒng)數(shù)字整形電路(105)；S2心率檢測(cè)系統(tǒng)數(shù)字整形電路(105)對(duì)接收的脈沖信號(hào)進(jìn)行整形、濾波處理，并 將隔離后的信號(hào)送到心率檢測(cè)系統(tǒng)主控制器(102)；S3心率檢測(cè)系統(tǒng)主控制器(102)，根據(jù)心率檢測(cè)系統(tǒng)存儲(chǔ)模塊(103)存儲(chǔ)的運(yùn)動(dòng)員 基本參數(shù)獲得該運(yùn)動(dòng)員不同階段有效的心跳脈沖寬度ti和心率周期Ti的范圍，對(duì)心率檢 測(cè)系統(tǒng)數(shù)字整形電路(105)傳回的心率信號(hào)進(jìn)行對(duì)比判斷，即對(duì)心率檢測(cè)系統(tǒng)數(shù)字整形 電路(105)傳回的兩次以上的相鄰心跳脈沖寬度ti和心率周期Ti進(jìn)行判斷，判斷運(yùn)動(dòng)員 此時(shí)心率信號(hào)屬于心率檢測(cè)系統(tǒng)存儲(chǔ)模塊(103)所存儲(chǔ)的相應(yīng)階段，并獲取該階段合理 的心跳脈沖寬度ti和心率周期Ti的范圍，對(duì)于心率檢測(cè)系統(tǒng)數(shù)字整形電路(105)在上述 階段中傳回的心率信號(hào)中小于上述獲取該階段合理的心跳脈沖寬度ti和心率周期Ti的范 圍的心跳脈沖寬度ti+2和心率周期Ti+2進(jìn)行剔除處理；S4心率檢測(cè)系統(tǒng)主控制器(102)將獲取的有效心率周期Ti通過數(shù)據(jù)線發(fā)送到速度 測(cè)量系統(tǒng)主控制器(202)中；所述速度檢測(cè)系統(tǒng)包括如下步驟Si:通過速度測(cè)量電路(201)中的霍爾傳感器采集到自行車鏈條運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的正弦信 號(hào)，并將其轉(zhuǎn)化成方波信號(hào)；S2通過速度測(cè)量系統(tǒng)主控制器(202)的I/O 口使能速度測(cè)量系統(tǒng)無線發(fā)射模塊 (204)，使其進(jìn)入準(zhǔn)備工作狀態(tài)；53速度測(cè)量系統(tǒng)主控制器(202)接收到方波信號(hào)，通過ECT 口對(duì)方波信號(hào)進(jìn)行捕54然后速度測(cè)量系統(tǒng)主控制器(202)對(duì)采集到的方波信號(hào)進(jìn)行分析、處理；根據(jù) 最初采集到正弦信號(hào)的周期大小與自行車的速度相對(duì)應(yīng)，周期個(gè)數(shù)與自行車的行駛路程 相對(duì)應(yīng)，對(duì)方波信號(hào)的周期大小進(jìn)行分析，以計(jì)算場(chǎng)地自行車當(dāng)前時(shí)刻的行駛速度；通 過分析方波信號(hào)的周期個(gè)數(shù)，以計(jì)算場(chǎng)地自行車達(dá)到當(dāng)前速度所行駛過的路程，同時(shí)對(duì) 心率檢測(cè)系統(tǒng)主控制器(102)發(fā)送過來的有效心率周期Ti進(jìn)行處理；S5速度測(cè)量系統(tǒng)主控制器(202)將分析得到的速度、路程和當(dāng)前用時(shí)傳送給速度 測(cè)量系統(tǒng)存儲(chǔ)模塊(203)存儲(chǔ)；S6 速度測(cè)量系統(tǒng)主控制器(202)控制速度測(cè)量系統(tǒng)無線發(fā)射模塊(204)將分析得到 的速度、路程、當(dāng)前用時(shí)及有效心率周期Ti傳至監(jiān)測(cè)分析系統(tǒng)(4)中； 所述監(jiān)測(cè)分析系統(tǒng)包括如下步驟Sl 通過無線接收模塊(401)接收速度測(cè)量系統(tǒng)無線發(fā)射模塊(204)傳回的運(yùn)動(dòng)員心 率信息和自行車的速度信息；S2然后主機(jī)(402)根據(jù)運(yùn)動(dòng)員實(shí)時(shí)心率、速度數(shù)據(jù)繪制出心率、速度隨時(shí)間變化 的曲線，并通過顯示單元(403)進(jìn)行顯示。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的監(jiān)測(cè)方法，其特征在于所述監(jiān)測(cè)分析系統(tǒng)還包括主機(jī)(402) 將其中裝有該運(yùn)動(dòng)員的競(jìng)賽過程心率、速度數(shù)據(jù)庫，及國(guó)內(nèi)外一流運(yùn)動(dòng)員的心率與速度 變化規(guī)律的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫，會(huì)同運(yùn)動(dòng)員實(shí)時(shí)心率、速度數(shù)據(jù)繪制出心率、速度隨時(shí)間變化 的曲線同時(shí)通過顯示單元(403)進(jìn)行顯示。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的監(jiān)測(cè)方法，其特征在于所述心律檢測(cè)步驟中的S3步驟還包 括心率檢測(cè)系統(tǒng)主控制器(102)對(duì)心率檢測(cè)系統(tǒng)數(shù)字整形電路(105)在上述階段中傳回的 心率信號(hào)中大于上述獲取該階段合理心率周期Ti范圍的心率周期Ti+2進(jìn)行插值處理，即 在大于合理心率周期Ti范圍的心率周期Ti+2中插入心率信號(hào)，使插入心率信號(hào)的心率周 期Ti+Ι在合理心率周期Ti范圍內(nèi)的步驟。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種場(chǎng)地自行車訓(xùn)練智能化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，心率檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)運(yùn)動(dòng)員的心率信號(hào)，通過心率檢測(cè)系統(tǒng)主控制器過濾處理后將有效心率周期Ti通過通過數(shù)據(jù)線發(fā)送到速度測(cè)量系統(tǒng)主控制器中；速度測(cè)量系統(tǒng)，通過霍爾傳感器檢測(cè)自行車的速度、行駛的路程，后通過速度測(cè)量系統(tǒng)無線發(fā)射模塊將運(yùn)動(dòng)員心率信息和自行車的速度信息發(fā)送至監(jiān)測(cè)分析主機(jī)；監(jiān)測(cè)分析系統(tǒng)接收到上述信息后，通過主機(jī)對(duì)運(yùn)動(dòng)員實(shí)時(shí)心率、速度數(shù)據(jù)繪制出心率、速度隨時(shí)間變化的曲線。該場(chǎng)地自行車訓(xùn)練智能化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，不僅能夠進(jìn)行實(shí)時(shí)發(fā)送、存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，而且無需改造車體，節(jié)省使用成本，適合廣大用戶。
文檔編號(hào)A63B69/16GK102008811SQ20101026427
公開日2011年4月13日 申請(qǐng)日期2010年8月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月23日
發(fā)明者關(guān)天民, 姚世選, 李萍 申請(qǐng)人:大連交通大學(xué)