坐位体前屈自动测试仪论文和设计-孙婷婷

全文摘要

本实用新型公开了一种坐位体前屈自动测试仪，包括水平底板，水平底板上设有三角板；所述水平底板经三角板固定连接有脚踏板，脚踏板上设有游标尺组件；所述游标尺组件包括与脚踏板连接的游标尺和设置在游标尺上的游标推板，游标推板的下方设有喇叭；所述游标尺的端部设有安装板，安装板上设有超声波测距器和数据显示屏；所述水平底板上还设有电子信息盒，电子信息盒内设有控制电路板，所述控制电路板分别与喇叭、超声波测距器和数据显示屏连接。本实用新型结构简单，成本低廉，一方面可以精确地测出测试距离，测量误差小，另一方面可以将测试数据与标准值进行比对，实时地进行语音播放激励，促进学生下次取得更好的成绩。

主设计要求

1.坐位体前屈自动测试仪，其特征在于：包括水平底板(1)，水平底板(1)上设有三角板(2)；所述水平底板(1)经三角板(2)固定连接有脚踏板(3)，脚踏板(3)上设有游标尺组件(4)；所述游标尺组件(4)包括与脚踏板连接的游标尺(5)和设置在游标尺(5)上的游标推板(6)，游标推板(6)的下方设有喇叭(7)；所述游标尺(5)的端部设有安装板(8)，安装板(8)朝向游标推板(6)的一面设有超声波测距器(9)，安装板(8)的另一面设有数据显示屏(10)；所述水平底板(1)上还设有电子信息盒(11)，电子信息盒(11)内设有控制电路板(12)，所述控制电路板(12)分别与喇叭(7)、超声波测距器(9)和数据显示屏(10)连接。

设计方案

2.根据权利要求1所述的坐位体前屈自动测试仪，其特征在于：所述游标尺(5)的下方设有与脚踏板(3)连接的L型固定架(13)。

3.根据权利要求1所述的坐位体前屈自动测试仪，其特征在于：所述超声波测距器(9)包括固定在安装板(8)上的超声波发射器(14)和超声波接收器(15)。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及身体健康测试器械领域，特别是一种坐位体前屈自动测试仪。

背景技术

坐位体前屈(Sit and Reach)是大中小学生体质健康测试项目，它是测量在静止状态下的躯干、腰、髋等关节可能达到的活动幅度，主要反映这些部位的关节、韧带和肌肉的伸展性和弹性及身体柔韧素质的发展水平。柔韧性是指人体完成动作时，关节、肌肉、肌腱和韧带的伸展能力。柔韧素质的好坏，取决于关节的解剖结构和关节周围软组织的体积大小及韧带、肌腱、肌肉及皮肤的伸展性。通过体育锻炼能提高关节的灵活性，改善关节周围软组织的功能以及肌肉、韧带、肌腱的伸展性，从而提高柔韧性，提升体质。现在常常有中小学生因为跑步等锻炼而猝死的新闻被报道。据调查了解到，我国青少年体质已25年连续下降。而当人们缺乏体育锻炼，体质下降时，很多都是从柔韧素质的下降开始的。坐位体前屈正是用于反映人体柔韧性的测试项目。为鼓励和推动学生积极参加体育锻炼，增强学生体质，2002 年开始我国试行《学生体质健康标准》，坐位体前屈属于该标准规定的测试内容之一。根据2005年全国学生体质健康与健康调研结果，教育部和国家体育总局对《学生体质健康标准》进行了完善和修改。现坐位体前屈是中国体育中考中的必考项目之一。由于中小学体育测试中都会有这一项目，智能化测试仪的出现非常必要，一方面家长可以不用帮忙读数，另一方面孩子在练习过程中时刻和目标进行比较，在被不断激励的过程中提高测试成绩。坐位体前屈测试需要测试仪，而现在市面上的测试仪也已经更加智能化。经调研，市场上多家公司已经做出可以自动读取数据的测试仪，有一些甚至可以语音指导。但是这些智能化测试仪分为两部分—显示屏与测试仪，搬运较不方便，而且价格高，一些家庭可能会负担不起。而其他的坐位体前屈比较简陋，需要家长或者老师通过标尺进行人工读数，工作量大且不精确。

实用新型内容

本实用新型的目的在于，提供一种坐位体前屈自动测试仪。本实用新型结构简单，成本低廉，一方面可以精确地测出测试距离，测量误差小，另一方面可以进行语音播放激励，促进学生下次取得更好的成绩。

本实用新型的技术方案：坐位体前屈自动测试仪，包括水平底板，水平底板上设有三角板；所述水平底板经三角板固定连接有脚踏板，脚踏板上设有游标尺组件；所述游标尺组件包括与脚踏板连接的游标尺和设置在游标尺上的游标推板，游标推板的下方设有喇叭；所述游标尺的端部设有安装板，安装板朝向游标推板的一面设有超声波测距器，安装板的另一面设有数据显示屏；所述水平底板上还设有电子信息盒，电子信息盒内设有控制电路板，所述控制电路板分别与喇叭、超声波测距器和数据显示屏连接。

上述的坐位体前屈自动测试仪，所述游标尺的下方设有与脚踏板连接的L型固定架。

前述的坐位体前屈自动测试仪，所述超声波测距器包括固定在安装板上的超声波发射器和超声波接收器。

与现有技术相比，本实用新型将水平底板通过三角板与脚踏板固定连接，脚踏板上设置有包含有游标尺和游标推板的游标尺组件，游标推板底部设置喇叭，游标尺的端部设置安装板，安装板上设置超声波测距器和数据显示屏，并在水平底板上设置含有控制电路板的电子信息盒，控制电路板分别与喇叭、数据显示屏和超声波测距器连接；受测者通过双手推动游标推板，超声波测距器检测测试数据并反馈至控制电路板中，控制电路板将测试数据与标准值进行比较，随后一方面反馈至数据显示屏进行成绩显示，另一方面输出测试数据与标准值比较后的结果至喇叭进行语音播报。由此可知，本实用新型结构简单，成本低廉，一方面可以精确地测出测试距离，并进行测试数据显示，测量误差小，另一方面还能够显示测试数据，而且可以将测试数据与标准值进行比对，实时地进行语音播放激励，促进学生下次取得更好的成绩。此外，本实用新型通过游标尺的下方设置与脚踏板连接的L 型固定架，提升了装置整体的稳定性，减少了测试误差。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型的系统框架示意图；

图3是本实用新型的语音合成芯片与控制控制电路板的连接示意图；

图4是本实用新型的超声测距的原理图。

附图中的标记为：1-水平底板，2-三角板，3-脚踏板，4-游标尺组件，5-游标尺，6-游标推板，7-喇叭，8-安装板，9-超声波测距器， 10-数据显示屏，11-电子信息盒，12-控制电路板，13-固定架，14- 超声波发射器，15-超声波接收器。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明，但并不作为对本实用新型限制的依据。

实施例：坐位体前屈自动测试仪，如附图1-4所示：包括水平底板1，水平底板1上设有三角板2；所述水平底板1经三角板2固定连接有脚踏板3，脚踏板3上设有游标尺组件4；所述游标尺组件4 包括与脚踏板连接的游标尺5和设置在游标尺5上的游标推板6，游标推板6的下方设有喇叭7；所述喇叭7连接语音合成芯片，语音合成芯片内置有语音文本，所述语音合成芯片为SYN6288语音合成芯片，采用标准2.54mm7针引脚，工作电压为3.3V，串口输出为9600 波特率，内含多种常用提示音，所述SYN6288语音合成芯片提供一组全双工的异步串行通讯(UART)接口，实现数据传输。SYN6288利用 TxD和RxD以及GND实现串口通信，其中GND作为地信号；SYN6288 芯片支持UART接口通讯方式，通过UART接口接收上位机发送的命令和数据，允许发送数据的最大长度为206字节；所述游标尺7的端部设有安装板8，安装板8朝向游标推板6的一面设有超声波测距器9，所述超声波测距器9包括固定在安装板8上的超声波发射器14和超声波接收器15；所述超声波传感器14的型号为HC-SR04型号，可提供2cm-400cm的非接触式距离感测功能，测距精度可达高到3mm，其工作原理如图4所示：1.采用IO口TRIG触发测距，给最少10us 的高电平信呈；2.模块自动发送8个40khz的方波，自动检测是否有信号返回；3.有信号返回，通过IO口ECHO输出一个高电平，高电平持续的时间就是超声波从发射到返回的时间。测试距离＝(高电平时间 *声速(340M\/S))\/2；以上时序图表明只需要提供一个10uS以上脉冲触发信号，该模块内部将发出8个40kHz周期电平并检测回波；一旦检测到有回波信号则输出回响信号；回响信号的脉冲宽度与所测的距离成正比。由此通过发射信号到收到的回响信号时间间隔可以计算得到距离。测距公式为：uS\/58＝厘米或者uS\/148＝英寸；或是：距离＝高电平时间*声速(340M\/S)\/2；且建议测量周期为60ms以上，以防止发射信号对回响信号的影响。所述安装板8的另一面设有数据显示屏10；所述数据显示屏10为LCD显示屏，采用IIC接口(IIC是一种多向控制总线，也就是说多个芯片可以连接到同一总线结构下，同时每个芯片都可以作为实施数据传输的控制源。I2C串行总线一般有两根信号线，一根是双向的数据线SDA，另一根是时钟线SCL，所有接到I2C总线设备上的串行数据SDA都接到总线的SDA上，各设备的时钟线SCL接到总线的SCL上)连接的LCD1602显示屏，所述水平底板1上还设有电子信息盒11，电子信息盒11内设有控制电路板12，所述的控制电路板为型号为Arduino UNO R3，控制电路板中的处理器核心是ATmega328，具有14路数字输入\/输出口(其中6路可作为 PWM输出)，6路模拟输入，一个16MHz晶体振荡器，一个USB口，一个电源插座，一个ICSP header和一个复位按钮，工作电压为5V；控制电路板12还可集成储存器，如Flash、SRAM或EEPROM。所述控制电路板12分别与喇叭7、超声波测距器9和数据显示模块10连接，其中喇叭7与控制电路板12的连接方式可如图3所示，也可采用其他常规的电路连接方式；所述超声波测距器9和数据显示屏10 的连接方式采用常规技术即可实现，为此不在赘述。所述游标尺5 的下方设有与脚踏板3连接的L型固定架14，提升装置的稳定性；本实用新型结构简单，成本低廉，一方面可以精确地测出测试距离并进行测量数据显示，测量误差小，另一方面能够显示测试数据，另一方面可以将测试数据与标准值进行比对，实时地进行语音播放激励，促进学生下次取得更好的成绩。

工作原理

本实用新型将水平底板1通过三角板2与脚踏板3固定连接，脚踏板3上设置有包含有游标尺5和游标推板6的游标尺组件4，游标推板6底部设置喇叭7，游标尺5的端部设置安装板8，安装板 8上设置超声波测距器9和数据显示模块10，并在水平底板1上设置含有控制电路板12的电子信息盒11，控制电路板12与超声波测距器9、数据显示模块10和喇叭7连接；受测者通过双手推动游标推板6，超声波测距器9发射的超声波信号检测到障碍物后并传回，将检测出测试数据反馈至控制电路板12中，控制电路板12将测试数据与设定的标准值进行比较，随后一方面将测试数据反馈至数据显示模块10进行成绩显示，另一方面输出测试数据与标准值比较后的结果至喇叭7，进而通过喇叭7进行语音播报。

设计图

坐位体前屈自动测试仪论文和设计

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主设计要求

设计方案

设计说明书

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