一種用于間歇性耐力測試的裝置的制作方法

本發明屬于耐力跑測試技術領域。

背景技術：

足球或籃球運動員在訓練時往往要階段性的進行速度間歇性耐力測試(YOYO測試)，這種測試要求測試者(球員)在一條預定的短距離測試道內按照特定的規則進行規定次數的折返跑，折返跑分為若干級，只有通過前面級別的測試，才能繼續進行后面級別的測試。每一次的折返跑都要監測測試者是否按照規則時間起跑；是否按照規則到達折返點；是否按照規則時間返回到起跑點。在結束每一次的折返跑全程時，都有短暫的休息時間，再馬上進行下一次的折返跑測試。以上這些在具體測試過程中都是有較為嚴格要求的。如，規定每一次的折返跑全程往返的時間，測試者必須按照規定的時間起跑，還必須按照規定的時間返回到起跑點，提前或者滯后返回到起跑點的時間也不能超過規則中的寬限容許的時間范圍。如果測試者在某一次的折返跑過程中違犯了測試規則，就判定其犯規，并且停止其繼續進行后面的測試；如果測試者在每一次的折返跑過程全部符合測試規則要求，就可以通過測試。

測試者要通過測試，必須按照規則完成分級的幾十次的折返跑，折返跑規則要求各級的跑速是逐漸遞增的。現有技術是由節拍器發出聲音指令來告知測試者何時起跑以及對跑速的控制，這種方式在實際測試過程中往往還會發生測試者不是因為自己的身體因素的問題被判犯規，而是因為外界因素影響。如，場地嘈雜沒有聽清楚聲音指令而違犯規則，或者事先對測試系統節拍的節奏不熟悉而在測試過程中發生誤判，由此造成失誤而沒有通過測試。

中國專利CN201955094U公開了一種漸進式有氧耐力跑測試系統，能夠自動判斷測試者是否達到折返點，通過觸發信號發生器頻率提醒測試人員控制自己在測試時的速度，并且該申請中還公開了通過聲音和光束兩種觸發信號發生方式，但是無論是通過何種感官刺激，利用這種帶有一定頻率感官刺激的方式都是需要一定技巧才能完成好的，否則很容易因為沒掌握好技巧導致速度過快或過慢而沒有通過測試，因此需要測試者多次反復練習才能熟練掌握對節奏的控制，所以這無形中給測試者增加了測試的難度，對于那些頻率感覺差的測試者來說這也是不公平的。

技術實現要素：

現有間歇性耐力測試的測試裝置通過聲音頻率信號提醒測試者跑動頻率而導致的增加測試難度，對于那些頻率感覺差的測試者來說增加的通過測試的難度，也影響了測試的準確性，針對該問題，本發明提供了一種用于間歇性耐力測試的裝置，包括計算機5、主機模塊1、多個顯示屏模塊2、至少一個設置于起跑點/終點的子機模塊4以及數量與其相對應的設置于折返點的折返點模塊3；

所述的計算機5安裝有系統控制程序，用于與主機模塊1實時進行通信；

所述的主機模塊1與至少一個子機模塊4進行通信，用于發射開始計時信號和時間數據請求信號，以及用于接收來自于各個子機模塊4的時間數據信號；主機模塊1還向所述的顯示屏模塊2發射當前級數數據信息、起跑前的倒計時數據信息、跑動過程中的倒計時數據信息以及顯示的犯規數據信息。

所述的測試裝置安裝于預定距離的跑道上，所述的主機模塊1用來發射指令控制顯示屏模塊2和子機模塊4，以及與顯示屏模塊2和子機模塊4進行數據通信；

所述的子機模塊4用于計時、接收折返點模塊3發出的無線編碼信號以及在接收到主機模塊1發來的時間數據請求信號時將所記錄的時間數據信息發給主機模塊1；

所述的一組或多組折返點模塊3用于檢測測試者是否到達折返點，并利用無線編碼信號同與之相對應的子機模塊4進行通信；

所述的顯示屏模塊2包括顯示屏和顯示屏模塊無線單片機21和，設置在起跑點和折返點附近且能使測試者在測試過程中能夠看清其上顯示的信息的距離之內，用于接收主機模塊1發來的當前級數數據信息、起跑前的倒計時數據信息、跑動過程中的倒計時數據信息以及顯示的犯規數據信息。

優選地，顯示屏模塊2的顯示屏幕還可以劃分成以下3個顯示區域：級數顯示區22、時間顯示區23、邊框顯示區24。其中級數顯示區22用于顯示當前的級數；時間顯示區23用于顯示每一級的倒計時時間數字；邊框顯示區24用于顯示犯規情況，沒有犯規時邊框不顯示。

進一步優選地，級數顯示區22用LED構成二位數字顯示，可用一種顏色顯示；時間顯示區23用至少二位LED數字顯示，起跑前的數字是紅顏色，跑動過程中的數字是綠顏色；邊框顯示區24在出現犯規的情況下顯示黃顏色或紅色，第一次犯規顯示黃色、第二次犯規顯示紅色。

本發明的有益效果：

1、通過倒計時顯示數字的方式更加直觀；

2、通過對倒計時的數字顯示，使測試者可以更好的掌握自己跑動節奏，避免因為測試者對于聲音頻率信號掌握不好而導致的犯規等情況的出現；

3、相對于現有的測試裝置本發明能夠自動判定測試者是否犯規，避免了人為因素的干擾，因此更加公平合理。

附圖說明

圖1本發明結構示意圖；

圖2多個測試道時的設備安裝示意圖；圖中6為測試道，7為起跑線，71為起跑點，8為折返線，81為折返點；

圖3主機模塊工作流程圖；

圖4顯示模塊工作流程圖；

圖5子機模塊工作流程圖；

圖6計算機工作流程圖；

圖7邊框顯示區電路圖；

圖8級數顯示電路圖；

圖9倒計時顯示電路圖。

具體實施方式

以下結合附圖對本發明的原理和特征進行描述。

實施例1

如圖1所示，本實施例中一種用于間歇性耐力測試的裝置包括計算機5、主機模塊1、多個顯示屏模塊2、至少一個設置于起跑點/終點的子機模塊4以及數量與其相對應的設置于折返點的折返點模塊3；

其中，計算機5與主機模塊1之間通過通信接口實現與主機模塊1的實時通信，控制整個測試過程，其工作流程如圖6所示，具體如下：

1)計算機5與主機模塊1之間實時通信，測試前向主機模塊1傳送第一次級數數據以及起跑前的倒計時時間數據；

2)當起跑前的倒計時時間為“00”時，向主機模塊1傳送開始計時數據信號，即起跑信號；

3)向主機模塊1實時傳送本級跑的倒計時時間數據信號；

4)當本級跑倒計時時間為“00”時，向主機模塊1傳送下一次級數的數據以及起跑前的倒計時時間數據，同時利用主機模塊1向各測試道發射時間數據請求信號；

5)將各測試道的時間數據進行存儲；

6)判斷各測試道是否存在犯規，如有犯規則通過主機模塊1向該測試道的顯示屏模塊2發送犯規數據。

主機模塊1具有與計算機5通信的接口11，實現主機模塊1與計算機5之間的實時通信。主機模塊1內部設有至少一個主機模塊無線單片機12，用來與顯示屏模塊2和子機模塊4進行無線數據通信，并且有其運行程序。主機模塊1發射指令控制顯示屏模塊2和子機模塊4。其工作流程如圖3所示，具體如下：

1)主機模塊1實時與計算機5進行通信，所有的指令來自于計算機5。

2)主機模塊1利用主機模塊無線單片機12向顯示屏模塊2發射當前級數的數據信號，可使顯示屏模塊無線單片機21接收到。當存在多個測試道的情況(如圖2)時，所有的測試道的顯示屏模塊2都同時能接收到這個數據信號。

3)主機模塊1利用主機模塊無線單片機12向顯示屏模塊2的顯示屏模塊無線單片機21發射起跑前倒計時的時間數據信號，可使顯示屏模塊2接收到。當存在多個測試道的情況(如圖2)時，所有的測試道的顯示屏模塊2都同時能接收到這個數據信號。

4)在接收到計算機5發來的起跑前倒計時的時間數據為“00”時，主機模塊1的主機模塊無線單片機12向子機模塊無線單片機41發射起跑信號，當有多個測試道時，此信號被所有的子機模塊無線單片機41接收到，子機模塊4中的子機模塊無線單片機41即刻開始計時；此信號同時被所有的顯示屏模塊2的顯示屏模塊無線單片機21接收到，之前顯示的起跑前倒計時的時間數據減為“00”即刻轉變為顯示本級跑的倒計時的時間。

5)在接收到計算機5發來的本級跑的倒計時的時間數據為“00”時，主機模塊1向顯示屏模塊2發射下一級級數的數據信號，也就是使顯示屏模塊2顯示的是下一級的級數；與此同時，主機模塊1向顯示屏模塊2發射起跑前倒計時的時間數據信號。后面的每一級跑的倒計時的時間數據減為“00”時都是如此規律。

6)在接收到計算機5發來的本級跑的倒計時的時間數據減為“00”稍后數秒鐘，在計算機的控制下，主機模塊1的主機模塊無線單片機12依次向各個測試道的子機模塊4的子機模塊無線單片機41分時發射時間數據請求信號，各測試道的子機模塊4的子機模塊無線單片機41在接收到主機模塊1的這個數據信號后，依次將剛剛結束的這一級折返跑的時間數據發送給主機模塊1，主機模塊1的主機模塊無線單片機12將接收到的各個測試道的時間數據傳送給計算機5，由計算機5根據接收到主機模塊1轉發子機模塊4發來的數據信號以及本測試道是否已經有犯規記錄判斷是否應該給各個子機模塊4發射開始計時信號和向顯示模塊2發送級數信號、倒計時時間信號和犯規信號，即出現三種情況：第一種情況下，當計算機5中之前沒有該測試道的犯規記錄并且在剛剛結束的這一級折返跑過程中根據得到的數據判斷出沒有犯規情況，則計算機5向主機模塊1發送繼續測試的指令，由主機模塊1向該測試道的子機模塊4發射開始計時信號，并向測試道的兩端的顯示屏模塊2發送級數信號和倒計時時間信號；第二種情況下，當計算機5中之前沒有該測試道的犯規記錄但是在剛剛結束的這一級折返跑過程中根據得到的數據判斷出該測試道有犯規情況，則計算機5也向主機模塊1發送繼續測試的指令，由主機模塊1向該測試道的子機模塊4發射開始計時信號，并向測試道的兩端的顯示屏模塊2發送級數信號、倒計時時間信號和犯規信號，同時計算機5記錄一次犯規記錄；第三種情況下，當計算機5中之前有的該測試道的犯規記錄次數加上由于在剛剛結束的這一級折返跑過程中根據得到的數據再一次判斷出該測試道又一次犯規，則計算機5通過主機模塊1向測試道的兩端的顯示屏模塊2發送另一種犯規信號。

此外在整個過程中，由于采用循環逐一發送指令和接收數據信息的方式，系統不會發生數據沖突，能夠保證測試的順利進行。

如圖1所示，顯示屏模塊2內部設有一個顯示屏模塊無線單片機21，是用來與主機模塊1進行數據通信，并且有其運行程序。顯示屏模塊2顯示的各種信息全部來自于顯示屏模塊無線單片機21接收到的主機模塊1發來的數據信息。也就是說，模塊當前顯示的各種信息是靠顯示屏模塊無線單片機21控制，顯示屏模塊無線單片機21實時接收主機模塊1發來的數據信息。

顯示屏模塊2主要接收主機模塊1發來的數據信息有3個：

1.當前級數數據信息；

2.起跑前的倒計時數據信息和跑動過程中的倒計時數據信息；

3.邊框顯示的犯規數據信息。

顯示屏模塊2是由LED構成的平面屏幕，具有多個顯示區域，各個顯示區域顯示的信息可使人在20米左右的距離能夠清楚看到，LED顯示屏幕選用自帶驅動的LED顯示屏幕，顯示屏幕中的驅動電路受控于顯示屏模塊無線單片機21。

此外，顯示屏模塊2的顯示屏幕還可以劃分成以下3個顯示區域：

1.當前的級數顯示區22

顯示當前的級數，用LED構成二位數字顯示，可用一種顏色顯示。

2.倒計時的時間顯示區23

顯示每一級的倒計時時間數字，用至少二位LED數字顯示，起跑前的數字是紅顏色，跑動過程中的數字是綠顏色。

3.邊框顯示區24

邊框顯示區域可以顯示黃顏色或紅色，沒有犯規時邊框不顯示，何時顯示何種顏色由測試規則確定。如，第一次犯規邊框顯示黃顏色，第二次犯規邊框顯示紅顏色。

顯示屏模塊2工作流程如圖4所示，具體如下：

1.顯示屏模塊無線單片機21接收到的主機模塊1發來的級數的數據信息和起跑前的倒計時的時間數據信息，并且以數字的形式顯示在顯示屏模塊2的相應區域，此時倒計時的時間數字是紅顏色。

2.顯示屏模塊無線單片機21接收到的主機模塊1發來的起跑前的倒計時的時間數字減為“00”時，此時數字轉變為本級跑的倒計時時間數字，并且數字轉變為綠顏色。

3.顯示屏模塊無線單片機21接收到的主機模塊1發來的本級跑的倒計時時間數字減為“00”時，此時數字又轉變為起跑前的倒計時的時間數字，并且數字轉變為紅顏色。如果此時顯示屏模塊2沒有接收到主機模塊1發來的犯規信號，邊框將不顯示；如果此時接收到主機模塊1發來的犯規信號，則根據發送來的不同犯規信號，邊框顯示出不同的顏色。

如圖1所示，折返點模塊3包括：無線編碼發射電路31和觸碰開關32；無線編碼發射電路31受控于觸碰開關32，測試者腳踏或手按觸碰開關32時，折返點模塊3可發出無線編碼信號，其發出的這個無線編碼信號只能被同一測試道的子機模塊4的無線解碼接收電路42接收到。折返點模塊3是為確認測試者是否到達折返點而設置的。

如圖1所示，子機模塊4的組成包括：子機模塊無線單片機41，無線解碼接收電路42和計時停止開關43；子機模塊4內部設有的一個子機模塊無線單片機41，主要是用來與主機模塊1進行數據通信，并且有其運行程序，子機模塊4的計時、數據的存儲以及與主機模塊1進行的無線數據通信都是由子機模塊無線單片機41來完成。子機模塊4中的無線解碼接收電路42可以收到同一測試道的折返點模塊3發出的無線編碼信號，這個功能的設置是為了判斷測試者是否按照要求到達了折返點。

子機模塊4主要有4個功能：

1.當接收到主機模塊1發出的開始計時(起跑)信號時，即刻開始計時；

2.子機模塊4可以接收折返點模塊3發出的無線編碼信號；

3.當測試者按動計時停止開關43時，計時器停止計時，并且鎖定時間；

4.當接收到主機模塊1發來的時間數據請求信號時，即刻將時間數據信息發給主機模塊1。

如圖5所示，當子機模塊4收到主機模塊1發出的起跑信號時，子機模塊4開始計時；當測試者腳踏或手按子機模塊4的計時停止開關43時，子機模塊無線單片機41計時器停止計時，并且所計的時間被鎖定，這個時間數據可以被主機模塊1調取。即當子機模塊無線單片機41接收到主機模塊1發出的起跑信號時就開始計時，當測試者折返回到起跑點時腳踏或手按計時停止開關43時，本測試道停止計時，并且時間被鎖定，即本級跑結束，等待主機模塊1調取本級記錄的時間數據。

另一方面，在一級的整個跑動計時過程中，也就是從起跑信號開始一直到子機模塊4的計時停止開關43被觸碰時，這其中子機模塊4應該收到一次折返點模塊3發來的無線編碼信號，如果這期間子機模塊4未收到折返點模塊3發來的無線編碼信號，而是直接收到計時停止開關43被觸碰的信號，這說明測試者并未到達折返點就返回來了，此時子機模塊4將會在主機模塊1調取本級時間數據時向其發出犯規信息。

如圖2所示，A、B、C是三條測試道，三名測試者分別在起跑線上的起跑點，當看到前方設在折返點處的顯示屏模塊2上顯示的紅顏色倒計時的時間數字時，可做好跑前準備；當紅顏色倒計時的時間數字減為“00”時，測試者開始起跑，此時倒計時的時間數字轉變為綠顏色，測試者可以根據綠顏色的倒計時的時間數字變化的情況調整自己的跑速；當測試者到達折返線的折返點時，應該觸動一下折返點模塊3上的觸碰開關32后再折返跑回起跑點；測試者回程跑時同樣可以看到設在起跑點處的顯示屏模塊2上顯示的綠顏色倒計時的時間數字，測試者可根據倒計時的時間數字變化的情況調整自己的跑速；當測試者跑回到起跑點時，按動一下子機模塊4上的計時停止開關43。到此完成一個級的測試。接下來測試者再根據折返點處的顯示屏模塊2上顯示的信息情況準備下一個級的測試，如果顯示屏模塊2邊框不顯示，說明測試者通過剛剛結束的一個級測試，可以繼續進行下一級的測試，如果顯示屏模塊2邊框顯示黃顏色或紅顏色，則表示他在剛剛結束的測試中有犯規情況出現，如果累計犯規次數達到規則允許之外則自動結束測試，顯示模塊2不再顯示級數信息和倒計時的時間信息。

本實施例中顯示屏模塊的3個顯示區域：

邊框顯示區采用若干只紅黃雙色LED發光二極管，排布在顯示屏邊框的位置，所述的LED發光二極管按照顏色分為兩組，并且具有相同的電路，其中一組顯示黃顏色，另一組顯示紅顏色，分別用三極管驅動使發光二極管發光。犯規信號以高低電平的形式傳輸，電路中信號的高低電平受計算機5控制，無線單片機21轉發該信號。如圖7所示，無線單片機21控制端分別與黃顏色和紅顏色電路的R1相連接，通過無線單片機21控制端輸入信號至邊框顯示區。

當無線單片機21控制端為高電平時，三極管處于導通狀態，其對應的一組LED發光二極管就被點亮，當無線單片機21控制端為低電平時，三極管處于截止狀態，其對應的一組LED發光二極管就被熄滅。

(1)當兩組電路的無線單片機21控制端都為低電平時，邊框不顯示顏色。

(2)當其中黃顏色所對應的那一組電路的無線單片機控制端為高電平時(并且紅顏色對應的那一組電路的無線單片機控制端為低電平)，此時邊框顯示就是黃顏色。

(3)當其中紅顏色所對應的那一組電路的無線單片機控制端為高電平時(并且黃顏色對應的那一組電路的無線單片機控制端為低電平)，此時邊框顯示就是紅顏色。

級數顯示區采用單色LED大尺寸共陽極數碼管顯示屏；

時間顯示區采用紅綠雙色LED大尺寸共陽極數碼管顯示屏；

級數顯示區和時間顯示區的顯示屏電路依次由數碼管驅動器芯片、譯碼器芯片和計數器芯片連接構成，其電路連接方式如圖8和圖9所示。

級數顯示區的控制信號來自于顯示屏模塊無線單片機21，并將級數顯示在單色LED數碼管顯示屏上。

時間顯示區的控制信號來自于顯示屏模塊無線單片機21，當三極管VT2和VT3經過電阻R2或R3被顯示屏模塊無線單片機21控制而處于導通或截止狀態時，雙色LED數碼管實現紅色或綠色的顯示，在同一時刻三極管VT2和VT3只能允許有一個處于導通狀態，而另外一只處于截止狀態。

其中，應當根據所采用的大尺寸共陽極數碼管的尺寸選擇數碼管驅動器芯片，可選用ULN2003、ULN2004、ULN2803等集成電路；譯碼器芯片可選用74LS48、74LS248等集成電路；級數及時間變化可選用74LS192計數器集成電路芯片。