基于MC9S08GB32的便携式无水阻桨频船速测量仪

　　引言

　　皮艇、划艇、赛艇等都是比较重要的水上运动项目。运动员划桨的桨频、艇前进的速度等是项目训练中教练员和运动员最为关注的指标。如果能够方便、准确地测出这些运动技术参数, 并加以科学的运算、处理、分析, 必会对训练产生很好的指导作用。传统的船速和桨频的测量通常采用流速传感器。这种方法不可避免地增大了水对艇的阻力, 对运动员训练带来额外负担。由于传感器要在水中工作, 因此训练前后的安装、拆卸非常不便, 由于传感器和控制、显示部分分离, 因此很难做到轻小便携。

　     此外,由于传感器输出通常需要放大、滤波等处理,进一步增大了系统功耗, 不便使用在电池供电场合。本文提出的测量系统采用 Motorola 的低功耗芯片 MC9S08GB32 作为核心控制器, 通过对 MMA6262Q 型加速度传感器的信号处理实现船速、桨频的测量, 克服了传统仪器的诸多弊端。

　　1 设计原理及功能特性

　　本系统利用划艇时每划一桨, 船体动量会有一增量的原理开发而成。工作时, 微控制器不断采样加速度传感器二个方向加速度对应的输出电压, 然后通过内部 A/D 转换器得到可运算的数字量, 再经过一定算法计算出船速、桨数和桨频, 最终存储并显示这些数据。该测量仪具有以下功能特性:

　　●采用电池供电, 系统工作于 3.3V 电压, 再结合 MC9S08GB32 的低功耗工作模式, 使系统具有很好的低功耗特性;

　　●轻小便携, 外形尺寸为 75mm×40mm×35mm( 长×宽×高), 既不会给运动员的划桨带来额外阻力, 也便于携带使用;

　　●具有自启动功能, 设置好训练时段后, 划动第一桨时, 仪器便自动开始进行测量和记录, 面板的LCD 屏将实时显示训练时间、桨数、桨频、速度等信息;

　　●运动计时范围为 59 分 59.9 秒 (00: 00.0～59:59.9), 计时精度为 0.1 秒, 计时到 59 分 59.9 秒时可自动返回到 00: 00.0 ;

　　●具有自动关闭功能, 若 6 分钟之内无划桨操作, MC9S08GB32 将自动转入低功耗模式, 同时清 LCD 屏以节省电源功耗, 直至有按键按下时才被唤醒,并继续下一时段的测量、记录工作;

　　●皮艇桨频测量范围为 60～180桨/分;划艇桨频测量范围为 36～100 桨/分;赛艇桨频测量范围为 12～60 桨/分。

　　●桨数测量范围为 0～9999 桨, 若计到 9999 桨将自动返回 0 并继续计数;

　　●在每个训练段的计时范围内,可以记忆整个运动过程中从划第一桨至划完最后一桨的总时间, 以及这段时间内的平均桨频和总桨数。可利用按键操作依次在 LCD 屏上显示整个运动过程的总时间、总平均桨频、总桨数。不清屏时, 可按需要多次重复显示;