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(多图) 基于MSP430的新型长跑计圈计时系统

郑军 刘洋 尚渭萍?? 2009年07月01日 ?? 收藏0

  O 引 言

  在日常的体能测试中,对个体长跑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。

放置地点

  在测试前,测试者须佩戴该系统的从机装置。当测试者到达跑道起点时打开系统从机开关,主机一向所有从机发送计数圈数(该数值以0.5为最小单位),从机收到圈数并显示在液晶屏上。起跑时,主机向所有从机发送计时指令,从机收到该指令后开始计时;此后,只有测试者交替经过主机一、二时,每经过主机一次,圈数会相应减O.5圈。当圈数减为零时,计时停止,此时液晶屏上将显示测试者的测试时间(即跑过上述圈数所用的时间)。系统整体工作流程如图2所示。

系统整体工作流程

  2 系统的硬件结构

  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。

系统主机的硬件框图

  主机采用3.7 V锂离子充电电池供电,经稳压电路稳压至3.3 V给MSP430F149单片机供电,经升压电路升压至5 V后给无线发射模块和点阵液晶供电;点阵液晶采用国产TOPWAY3033液晶,显示分辨率为128×64,该液晶自带汉字字库,其8根数据线与单片机P2口相连,3根控制线分别与P3.0~P3.2口连接;8键键盘与单片机的P1口连接,完成数据、指令的输入功能,无线模块与单片机的硬件串口电路连接,实现信息由串口传送给从机的单片机。主机二处为了减少成本,去掉了液晶屏和键盘,以指示灯代替,当指示灯闪烁时表示主机二工作正常,当指示灯灭时,表示主机二工作异常或不工作。

  系统从机的硬件框图如图4所示。从机采用3.7 V锂离子充电电池供电,经稳压电路稳压至3.3 V给MSP430FE425单片机和无线接收模块供电,显示模块采用7位段式液晶,完全满足数据显示需要,无线模块与430单片机的硬件串口电路相连,实现将接收的数据传送至单片机。系统从机体积小、重量轻,适合测试者随身携带。

系统从机的硬件框图


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MSP430? 长跑? 计时? 单片机?

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