T型跑考评系统的设计

付宇贤 王毅 吴洪锐 保松韧

摘 要 系统以STC89C52单片机为控制核心，通过LCD1602显示屏显示成绩。系统主要包括红外感应模块、触摸开关模块、蜂鸣器报警模块以及LCD1602显示四个模块。受训者通过起跑处的红外传感器开始进行测试，起跑后用时实时显示在LCD1602显示屏上，受训者必须按规定的路径到达圆锥筒处并触摸圆锥筒上的触摸传感器开关，否则蜂鸣器会报警提醒受训者动作不规范或者没完成，最后再次通过起跑处的红外传感器停止计时，最终成绩显示在LCD显示屏上。

关键词 单片机 触摸传感器 红外传感器 LCD1602

中圖分类号：TN915文献标识码：A

0引言

灵敏素质是评估官兵身体素质的一个重要方面，但很少有针对灵敏素质训练的系统被开发和设计出来，主要是因为灵敏素质训练的运动过程是快速而短暂的，对于仪器灵敏度和场地有很高的要求。因此，以实战对抗中灵敏素质的重要性为出发点，结合当前武警部队处置突发事件情况的多样性，研发了一套能有效对基础体能组合一的动作标准进行监测和成绩进行测试的考评系统。既能提高武兵的训练标准，又解决了人工计时的弊端。

1系统设计方案

本次方案主要解决T形跑过程中存在的两个问题：一是受训者没有跑到指定位置;二是受训者没有完成触摸圆锥筒的动作。通过设计，使受训者必须正确完成动作要求才能算完成整个T形跑的过程，同时也实现了对受训者成绩的记录功能。系统给主要由个电路部分组成，分别是单片机处理部分、电源电路部分、红外对管人体检测电路部分、LCD1602显示器部分、蜂鸣器电路和LED指示灯电路部分。

2系统硬件的设计

2.1单片机最小系统

单片机作为本次设计的最主要部分，且是核心处理器部分，市面上现在主流的单片机是89系列的单片机，其能满足大部分小设计的需求，且该系统设计的难度适中，所以选择使用STC89C52单片机。其单片机的实物根据需要可以选择贴片形式的和直插形式的，因为本次设计暂时不需要考虑到集成度的问题，所以使用了直插型的单片机。

2.2红外人体检测硬件设计

根据本次设计的实际情况，需要在每个桩上设置红外对管来检测被测人员是否到达该桩。系统采用Risym的传感器，该传感器属于红外传感器。该感器通过发射一定频率的红外线，在被人体阻碍后反射回来接收并。经过比较器电路处理之后，红外对管处的绿色指示灯会亮起，同时信号输出接口输出低电平信号，所选定的红外传感器模块对环境光线适应能力强，探测距离可以通过电位器调节，具有干扰小、便于装配、使用方便等特点。

2.3轻触开关传感器电路设计

系统中最重要的部分就是轻触开关电路，受训人员在到达每个桩的时候都需要通过手触摸来表示到达该处并完成动作，这是一个快速的运动行进过程，触碰的过程非常的短，所以决定采用高灵敏度的TTP223B触摸传感器，该传感器是一个电容式点动型触摸开关模块。

2.4显示器电路设计

系统采用字符型LCD1602液晶显示器显示系统的实时状态，实时反映测试人员的成绩。LCD1602液晶显示器用于显示数字和字符。屏幕有两行，每行可以显示16个字符。 核心芯片工作电压为5V，工作电流为2.0mA（5.0V）。

3系统软件的设计

本系统主要实现对参训者完成动作的计时以及对参训者动作是否标准进行监督。具体的系统总体程序流程图如图1所示。

4系统的制作和综合调试

4.1硬件调试

在实现焊接前，需要对整个线路的连接方式和布局情况进行预先考虑。对于线路的焊接最好是无走线和飞线等情况。除此之外，元器件的稳定性也是很重要的，在一些必要的地方设计滤波等电路。再加上一些特殊器件的启动需要较高的电流，所以要考虑到焊锡走线的粗细问题，设置好各个路线的预留空间。

4.2软件的调试

系统的调试工作利用KEIL和SPC-ISP软件来完成。具体为：在KEIL中新建工程，写入程序，然后反复斟酌语法的正误，并与仿真器配合完成软件的编写工作，接着用SPC-ISP写入程序，进一步排查硬件的遗留问题。

5结束语

在设计和制作过程中，经过对各部分功能模块严格的选型和充分的考虑，完成了对单片机模块、显示器模块、触摸传感器模块、人体感应模块四个主要模块的设计。所制作的实物有人体感应、实时显示时间、利用蜂鸣器报警提醒受训人员的功能。本次课题是针对基础体能组合一练习的一套考评系统，主要用于规范受训人员的动作标准，减轻教学和考核的人工保障压力。

参考文献

[1] 薛晨阳，谭秋林，马游春等.红外传感器的信号提取和数据采集的设计[J].仪表技术与传感器，2007（02）：45-46.

[2] 张敏.基于红外传感器的人体信号检测保护系统设计[J].装备制造技术，2008（01）：56-58.

[3] 陈明荧.8051单片机课程设计[M].北京：清华大学出版社，2003.