智能啞鈴的設計

引言

　　隨著(zhù)生活水平和認識水平的提高，人們開(kāi)始更多地關(guān)注自身健康。健身已經(jīng)不僅是維持健康的手段，同時(shí)也成為了一種時(shí)尚。然而，由于居住空間和其他一些現實(shí)因素的影響，并不是所有人都會(huì )選擇大型的健身器材。占用空間小、使用方便的啞鈴也不失為一種很好的選擇。本設計的智能啞鈴更是如同私人教練一樣，可以對個(gè)人的鍛煉加以指導。

　　智能啞鈴主要由三個(gè)模塊組成：人機接口模塊、MC9S08QG8CPBE模塊和三軸小量程加速傳感器MMA7260QT模塊。其中，三軸小量程加速傳感器MMA7260QT模塊用于檢測鍛煉者舉起啞鈴的高度，以及舉起這段高度的加速度。MC9S08QG8CPBE模塊中的A/D轉換器用于讀取輸出信號，并且顯示鍛煉的效果。

MC9S08QG8CPBE介紹

　　MC9S08QG8CPBE是飛思卡爾8位微控制器系列中具有很高集成度的器件。MC9S08QG MCU集成了那些通常只有較大、較昂貴的元器件才具有的性能，包括背景調試系統以及可進(jìn)行實(shí)時(shí)總線(xiàn)捕捉的內置在線(xiàn)仿真（ICE）功能，具有單線(xiàn)的調試及仿真接口。該產(chǎn)品的特色還包括一個(gè)可編程的16位定時(shí)器/脈沖寬度調制（PWM）模塊（TPM）。結構緊湊、集成度高的MC9S08QG8CPBE實(shí)現了飛思卡爾豐富的外設與HCS08內核卓越性能的結合，包括更長(cháng)的電池壽命（即使工作電壓低至1.8V，也能發(fā)揮最大效能）、業(yè)界領(lǐng)先的FLASH技術(shù)以及創(chuàng )新的開(kāi)發(fā)支持。對于諸如無(wú)線(xiàn)通訊、手持式設備、小家電、基于簡(jiǎn)化型媒體訪(fǎng)問(wèn)控制器（SMAC）、玩具等對功耗和尺寸要求較高的應用來(lái)說(shuō)，MC9S08QG8CPBE都是出色的解決方案。該產(chǎn)品采用了SST授權使用的SuperFlash技術(shù)。

MMA7260QT介紹

　　MMA7260QT低量程三軸向加速度傳感器廣泛用于移動(dòng)硬盤(pán)、手機、筆記本電腦和MP3/MP4播放器等各種手持設備的運動(dòng)識別。它采用了信號調理、單極低通濾波器和溫度補償技術(shù)，并提供4個(gè)量程，用戶(hù)可在4個(gè)靈敏度中選擇。該器件帶有低通濾波并已做零g補償。

　　三軸小量程加速傳感器是檢測物件運動(dòng)和方向的傳感器，它根據物件運動(dòng)和方向改變輸出信號的電壓值。各軸的信號在不運動(dòng)或不受重力作用的狀態(tài)下（0g）,其輸出為1.65V。如果沿著(zhù)某一個(gè)方向運動(dòng)，或者受到重力作用，輸出電壓就會(huì )根據其運動(dòng)方向以及設定的傳感器靈敏度而改變。用MC9S08QG8單片機的A/D轉換器讀取此輸出信號，就可以檢測其運動(dòng)和方向。當使用MM-2860及CT-298時(shí)，可下載RD3152MMA7260Q.EXE開(kāi)發(fā)軟件，通過(guò)USB接口進(jìn)行加速度的數據收集及分析。

系統框圖

　　本設計采用一個(gè)MC9S08QG8CPBE微控制器作為"啞鈴檢測設置系統"的控制核心，采用三軸小量程加速傳感器（型號：MM-7260）模塊進(jìn)行加速度檢測，如圖1所示。系統具有以下優(yōu)點(diǎn)：

　　(1)MC9S08QG8CPBE微控制器為各種復雜算法的實(shí)現提供了保障；

　　(2)三軸小量程加速傳感器模塊的使用，提高了健身強度檢測的精度；

　　(3)優(yōu)化的軟件算法、智能化的分析使得健身強度分析更加合理。

 
軟件流程

　　在充分比較了匯編語(yǔ)言和C語(yǔ)言之后，決定采用C語(yǔ)言作為編程工具，原因是C語(yǔ)言符合思維習慣，算法應用靈活，計算功能強大，程序的可讀性強，方便在不同的處理器間移植，這樣就大大簡(jiǎn)化了該系統涉及的控制算法的編程工作。

　　在該系統的程序編制工作中，采用結構模塊化的編制方法。圖2是系統主程序，首先啟動(dòng)A/D轉換模塊，反復判斷轉換是否完畢，若轉換完畢則由MC9S08QG8CPBE微控制器讀取轉換結果，然后進(jìn)行數字濾波，并且用聲音和LED同時(shí)反映本次鍛煉的效果，LED用紅、黃、綠三種顏色分別表示優(yōu)秀、中等、下次努力，并且發(fā)出聲音。如果鍛煉超出了人體的鍛煉強度，紅燈將一直閃爍發(fā)出報警。