O 引 言
在日常的体能测试中,对个体长跑的计时成绩是体现该个体体能素质的重要数据,传统上,长跑测试工作主要依靠人工计圈计时,费时费力,而且统计数据很容易受到主观因素干扰,进而影响到测试或比赛的公平性和有效性。因此,传统的人工计时计圈的数据统计方式已不适合在正式的测试中使用。应用本系统,能实现自动统计大量人群的长跑成绩,省人省力。被测试者随身携带一部自动计圈计时的装置,从起跑时开始计时,到达终点时停止计时,从而实现了自动计时、减少测试人员的目的。
本系统由两部主机和多个从机(1~150部)组成,主机负责发送圈数与起跑指令,从机接收主机的命令并实现自动计时计圈的功能。整个系统主要处理核心为MSP430,该微控制器是TI公司推出的一系列16位超低功耗单片机,具有16位RISC结构,125μs指令周期以及12位200 Kb/s的A/D转换器。其系列中的MSP430FE425作为本系统从机的核心,它提供段式液晶驱动、硬件串行接口,大大降低了系统从机的开发难度;该系列中的MSP430F149因具有硬件串行接口、丰富的I/O接口故作为本系统主机的核心。整个系统功耗小、结构紧凑、成本合理,具有较大的市场推广价值。
1 系统概述
新型的长跑计时计数系统由主机和从机两部分组成。主机实现发送测试者要跑的圈数、起跑指令、路过指令,从机实现接收圈数、实时显示计时结果和圈数、跑完设定圈数后停止计时的功能。在实际应用时,主机一放置在跑道起点处,主机二放置在跑道终点处,放置地点如图1所示。
该系统的主、从机都采用MSP430单片机作为主处理器。虽然该系列单片机推出时间不是很长,但由于其卓越的性能,在上市的几年时间里应用极为广泛,已经成为51系列单片机的升级替代品,其以下几个特点颇受学术界好评。
超低功耗 MSP430系列单片机的电源电压在1.8~3.3 V之间,RAM数据保持方式下电流仅O.1μA,活动状态下耗电250μA/MIPS(MIPS:每百万条指令数),I/O口的输入端口的漏电流最大不超过50 nA。处理能力强大 MSP430单片机采用了精简指令集(RTIS)结构,一个时钟周期可以执行一条指令,使MSP430在8MHz晶振工作时,指令速度可达8 MIPS。丰富的片上外设模块 MSP430单片机集成了丰富的片内外设,不同型号的单片机集成不同的外设,基本组合有以下功能模块:看门狗电路(WDT)、定时器A(timer_A)、定时器B、基本定时器、串口电路、硬件乘法器、10位模/数转换电路(12/14 b ADC)和10位数/模转换电路(12/14 b DAC)等。
在该系统中,主机采用MSP430F149,从机采用MSP430FE425。系统主机的硬件框图如图3所示。
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