周玉潔

山東科技大學(xué)，山東 青島 266000

校園綜合體質(zhì)測量儀

周玉潔

山東科技大學(xué)，山東 青島 266000

校園綜合體質(zhì)測量儀由8位MCU為主控制器，先通過非接觸式讀卡器對校園卡進(jìn)行讀卡，再通過AD0832對信號進(jìn)行采樣，然后通過LCD將身高、體重、肺活量的進(jìn)行顯示，最后通過GSM發(fā)送檢測的短信，同時串口接的Wi-Fi通過路由器發(fā)送檢測結(jié)果到平板電腦。該系統(tǒng)可精確測量人體身高、體重、肺活量，具有數(shù)據(jù)短信發(fā)送功能，個人體質(zhì)指標(biāo)全部發(fā)送到本人指定的手機(jī)上；無線傳輸功能所有的被測數(shù)據(jù)和刷卡信息無線傳輸?shù)交诎沧科桨咫娔X上，且數(shù)據(jù)可以導(dǎo)出；所有測量數(shù)據(jù)和被測人的信息在安卓的平板電腦顯示出來。此綜合體質(zhì)儀能夠準(zhǔn)確測量身高體重肺活量是校內(nèi)理想的綜合體質(zhì)測量儀的解決方案。

非接觸式讀卡器IC；氣流傳感器；拉繩傳感器；壓力傳感器；GSM；Wi-Fi

現(xiàn)在國家越來越重視學(xué)生的體育鍛煉，每年都要對學(xué)生進(jìn)行體能測試，然而繁瑣的記錄，耗費(fèi)了很多人力。本文就是專門針對校內(nèi)學(xué)生進(jìn)行體質(zhì)測量，通過接觸校園卡，讀取學(xué)生信息，然后進(jìn)行身高、體重、肺活量的測量，并直接可以得到學(xué)生的健康指數(shù)，直接顯示在LCD上，可以通過GSM將數(shù)據(jù)發(fā)送到學(xué)生的手機(jī)上，通過 Wi-Fi將信息發(fā)送到電腦上方便錄入學(xué)生的信息里[1]。

1 總體方案結(jié)構(gòu)

校園綜合體質(zhì)測量儀能夠讀取校園射頻卡的信息，學(xué)生進(jìn)行身高、體重、肺活量的測量，并可以判斷此學(xué)生的體質(zhì)是否合格。將學(xué)生所測的信息，通過WIFI上傳到平板電腦上，同時將測試數(shù)據(jù)通過 GSM發(fā)送到測試者的手機(jī)上?？傮w方案結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 總體方案結(jié)構(gòu)

2 各部分電路設(shè)計

2.1 校園卡讀卡電路

本系統(tǒng)中將MF RC522 的數(shù)據(jù)線接單片機(jī)的D0-D7，ALE接單片機(jī)的ALE，WR接單片機(jī)的P3.6，RD接單片機(jī)的P3.7，CS接單片機(jī)的P2.7，RST接單片機(jī)的P2.7。天線接口通過LC濾波后直接接天線。單片機(jī)通過數(shù)據(jù)線 D0-D7讀寫 RC522內(nèi)部寄存器，由于 RC522支持MIFARE類卡的有關(guān)協(xié)議，因此在操作時只需要按照RC522寄存器的命令進(jìn)行操作即可完成對卡片的讀寫。MF RC522非接觸式讀寫卡芯片如圖2所示[2]。

圖2 MF RC522非接觸式讀寫卡芯片

2.2 測試身高

系統(tǒng)采用的是拉繩式傳感器，它可以將位移變化量轉(zhuǎn)換成脈沖信號，這些脈沖信號是由增量式編碼器產(chǎn)生。在運(yùn)動發(fā)生時，拉繩伸展和收縮，內(nèi)部恒力彈簧保證拉繩的緊張度不變。輪轂帶動編碼器旋轉(zhuǎn)，輸出一個與拉繩移動距離成比例的電信號，測量輸出信號可以得出運(yùn)動物體的位移、方向或速率。拉繩傳感器的精度高、它的測量范圍也很廣、壽命長、結(jié)構(gòu)簡單、頻響特性好、能在惡劣條件下工作、易于實(shí)現(xiàn)小型化等的優(yōu)點(diǎn)。

2.3 測量體重

系統(tǒng)采用雙孔懸臂平行梁應(yīng)變式稱重傳感器。它是將應(yīng)變片粘貼到受力的力敏型彈性元件上，當(dāng)彈性元件受力產(chǎn)生相應(yīng)的形變，轉(zhuǎn)化成電阻變化。力引起的電阻變化將轉(zhuǎn)換為測量電路的電壓變化，通過電子秤專用模擬/數(shù)字（A/D）轉(zhuǎn)換器芯片HX711，把模擬電壓轉(zhuǎn)化為數(shù)字量，再把數(shù)字量送給單片機(jī)，再通過換算即可得到所測量物體的重量。HX711內(nèi)部電路圖如圖3所示。

圖3 HX711 內(nèi)部電路圖

2.4 測量肺活量

系統(tǒng)采用AWM720P1大流量傳感器，將0～200 L/min收集到的氣流轉(zhuǎn)換為1～5 V的電壓值，通過模擬/數(shù)字（A/D）轉(zhuǎn)換器芯片ADC0832的第0通道轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，把數(shù)字量送給單片機(jī)，再通過單片機(jī)顯示到LCD。利用定時器原理，0.5s定時一次，直到吹完，累加所有的肺活量，最終得到肺活量[3]。

2.5 傳輸檢測結(jié)果

采用TC35i無線GSM通信模塊，支持GPRS和短消息雙通道傳輸數(shù)據(jù)；支持多中心數(shù)據(jù)通信。通過該模塊將單片機(jī)發(fā)送過來的體重、身高、肺活量等信息發(fā)送到指定的手機(jī)上。平板電腦作為上位機(jī)，上位機(jī)通過Java語言，可以直接發(fā)出操控命令，通過Wi-Fi接收下位機(jī)傳來的身高、體重、肺活量和健康指數(shù)在平板電腦上顯示出來。

系統(tǒng)軟件流程圖如圖4。

圖4 系統(tǒng)軟件流程圖

3 測試方法和結(jié)果分析

我們選擇 3個同學(xué)參加測試，檢測整個系統(tǒng)是否可以正常工作，正常工作的同時還得檢測系統(tǒng)測試的數(shù)據(jù)是否精確。體質(zhì)測量記錄表如表1所示。

表1 體質(zhì)測量記錄表

體重59.60 59.65 68.58 68.57 50.74 50.76/kg肺活量4520.0 4520.5 3492.5 3492.9 2800.5 2801.3/mL體質(zhì) 良好 不及格 良好卡號 161 320 028 161 330 002 161 330 046

通過表格我們可以發(fā)現(xiàn)，設(shè)計的校園綜合體質(zhì)能夠較為準(zhǔn)確地對學(xué)生的各個測量指標(biāo)進(jìn)行反饋，達(dá)到了預(yù)期效果，且測量儀的運(yùn)行情況良好，能夠在實(shí)際應(yīng)用中發(fā)揮很好的作用，幫助并方便學(xué)生進(jìn)行體測，有效的減少了測量人員的工作量，提高了工作效率。

4 總結(jié)

本設(shè)計完成了可刷校園卡，在液晶上顯示對應(yīng)卡號，可精確測量人體身高、體重、肺活量，具有數(shù)據(jù)短信發(fā)送功能，個人體質(zhì)指標(biāo)全部發(fā)送到本人指定的手機(jī)上，方便學(xué)生進(jìn)行查閱，且無線傳輸功能所有的被測數(shù)據(jù)和刷卡信息無線傳輸?shù)狡桨咫娔X上，且數(shù)據(jù)可以導(dǎo)出，提高了工作效率，也有利于學(xué)校對數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和整合，總之，校園綜合體質(zhì)測量儀可以讓校園的體能測試更加方便和快捷，更好地滿足測量需求。

[1]程德福，王軍.傳感器原理及應(yīng)用[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007．

[2]郭天祥.51單片機(jī)C語言教程[M].北京：電子工業(yè)出版社，2009.

[3]桑勝舉，沈丁.單片機(jī)原理及應(yīng)用[M].北京：中國鐵道出版社，2010.

Campus comprehensive physical measurement instrument

Zhou Yujie
Shandong University of Science and Technology, Shandong Qingdao 266000

The campus comprehensive physical measuring instrument by 8 MCU as the main controller, the contactless card reader on the campus card reader, then the signal is sampled by ad0832, and then through the LCD height, weight,vital capacity for display, and finally through the GSM sending SMS, and Wi-Fi through a serial connection the router transmits the detection result to the tablet computer.The system can accurately measure the body height, weight, vital capacity, has a data message sending function, personal physical indicators all sent to my designated mobile phone；wireless transmission function of some measured data and credit card information based on wireless transmission to the Android tablet computer, and all data can be exported；the measurement data and measured the information displayed in the Android tablet computer.This comprehensive physical instrument can accurately measure the height and weight of the vital capacity is a comprehensive physical ideal school The solution measuring instrument.

contactless reader IC; flow sensor; rope sensor; pressure sensor; GSM; Wi-Fi

R197.39

A

1009-6434（2017）3-0151-03