【正文】 高等學(xué)校。 （三）小學(xué)五、六年級測試項(xiàng)目為六項(xiàng)，其中身高、體重、肺活量為必測項(xiàng)目?？梢允辜议L、社會及時(shí)了解學(xué)生的體質(zhì)狀況。對體質(zhì)的定義在體育、教育和衛(wèi)生系統(tǒng)，也已基本形成共識，即“體質(zhì)是指人體的質(zhì)量，它是在遺傳性和獲得性的基礎(chǔ)上表現(xiàn)出來的、相對穩(wěn)定的特征”。 研究開發(fā)立定跳遠(yuǎn)測距系統(tǒng)的由來和意義 青少年是祖國的希望、民族的 未來。 經(jīng)常練習(xí)跳躍，可以增強(qiáng)腿部力量，提高彈跳能力，發(fā)展速度、力量、靈敏、協(xié)調(diào)等素質(zhì)，而立定跳遠(yuǎn)作為跳躍類的一個(gè)項(xiàng)目，由于它的技術(shù)動作簡單，所需場地不大，器材簡易，因此把它作為身體素質(zhì)測驗(yàn)必不可少的項(xiàng)目之一。同理，這些問題和疑慮在學(xué)校清華 大學(xué) 20xx 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 5 頁 共 51 頁 的體育測驗(yàn)中也同樣存在。 圖 HHTC/LT100型立定跳遠(yuǎn)測試儀 清華 大學(xué) 20xx 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 6 頁 共 51 頁 該產(chǎn)品的性能特點(diǎn)： ● 具備鍵盤與非接觸卡身份證號碼、學(xué)號倆種輸入模式； ● 海量存儲 15000條測試數(shù)據(jù)，測試成績快捷搜索、查詢； ● 測試結(jié)果自動顯示，同步語言提示； ● 測試數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)同步，通過遠(yuǎn)距離無線網(wǎng)絡(luò)自動送入計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)； 首先可以看到，這些產(chǎn)品每次測試之前都需要輸入被測者的姓名、學(xué)號等身份信息，大大增加了測試的工作量。 清華 大學(xué) 20xx 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 7 頁 共 51 頁 2 總體方案的設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)參數(shù)及要求 (1)設(shè)計(jì)參數(shù) 測量精度： 測量距離： +lm (2)設(shè)計(jì)要求 ①性能穩(wěn)定、精度高、誤差小于 ； ②可根據(jù)不同對象選擇不同的起跳點(diǎn)，以便適用于不同人群； ③設(shè)備精美實(shí)用，緩沖性能和附著地面性能優(yōu)良； ④實(shí)現(xiàn) PC對整個(gè)系統(tǒng)的操作； 測量方案的選擇 測距儀是指用來確定某物距離的各種視覺，電子或聲覺儀器之一。 方案二：利用紅外線發(fā)光二極管的測距方案 (1)利用紅外線發(fā)光二極管的測距原理 紅外線發(fā)光管具有發(fā)光效率高，體積小，截止頻率高，使用方便的的特點(diǎn)。 圖 紅外發(fā)光二級管 發(fā)光電路由振蕩電路和紅外發(fā)光管 HG413組成，電路圖如圖 。時(shí)基集成塊NE555輸出振蕩頻率由外接電阻 R1， R2及電容 C1決定： 2ln1)221( 1f CRR ?? () 3端為輸出端， R3是限流電阻，避免由于電流過大而燒壞紅外發(fā)光管 D，其輸出信號為方波，占空比 q為 : 221 21Rq RR R??? () 電路原理： T1在沒有光照射的時(shí)候截止，此時(shí) T2基極電位為 0， Uout輸出為高電平。設(shè)置起跳線為 5條，分別為 ， 1m起跳線， ， 2m起跳線， 。 圖 測距布局圖 AT89C51 單片機(jī)簡介 單片微型計(jì)算機(jī)簡稱單片機(jī)。 (2)由于 AT89C51是以 8031核構(gòu)成的，所以它與 MCS51系列單片機(jī)是兼容的。其既具有 EPROM一樣的可編程能力，有帶有象 EEPROM的電可擦除性能，具有不發(fā)揮性、訪問速度快 (60ns)和密度高的特點(diǎn)。 89C51與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn) MCS51系列單片機(jī)指令集和引腳結(jié)構(gòu)兼容。 清華 大學(xué) 20xx 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 14 頁 共 51 頁 3 系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì) 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)原則 作為一個(gè)實(shí)現(xiàn)功能豐富、元器件復(fù)雜、工作獨(dú)立的單片機(jī)系統(tǒng)，首先要考慮的就是系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)。所以在 CPU時(shí)間不緊張的情況下，應(yīng)盡量采用軟件。 通訊接口。 圖 74HC244驅(qū)動電路 紅外線發(fā)光二極管采用脈沖光源，方波脈沖發(fā)生器采用時(shí)基集成塊采用 555脈沖發(fā)生器。由于發(fā)射二極管與接收二極管是一一對應(yīng)的，所 以在控制發(fā)光二極管發(fā)光的過程，同時(shí)也要讀出與發(fā)光二極管相對應(yīng)的接收二極管的數(shù)據(jù)。輸入信號 Vi范圍是 VDDVSS。 根據(jù)以上對 CD4051特性，設(shè)計(jì)出紅外線接收電路，如圖 [22]。 LM567的封裝形式采用 8腳雙列直插式， LM567結(jié)構(gòu)及外圍元件如圖 。 LM567作為鎖相環(huán)路解碼器，即當(dāng)從腳 3輸入的信號的頻率在 f0附近的帶寬 BW范圍內(nèi)時(shí)信號被捕捉到，從輸出腳 8輸出低電平 (未捕捉到時(shí)為高電平 )。 電源設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該同時(shí)考慮功率、電平及抗干擾等問題。對于上述三種干擾必須采用行之有效的措施和具體電路加以消除，確保單片機(jī)系統(tǒng)正常運(yùn)行和工作。 C10 C10C108起到濾波緩沖作用。 89C51及其數(shù)字電路芯片的工作電壓一般最低為 ，低于 ，有可能使程序運(yùn)行跑飛。相互通道接口特點(diǎn)： (1)相互通道是 CPU之間的信號傳送通道。 清華 大學(xué) 20xx 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 25 頁 共 51 頁 串行通 訊接口標(biāo)準(zhǔn)選用 RS232C 不同的獨(dú)立系統(tǒng)經(jīng)由線路互相交換數(shù)據(jù)，便是通訊，而構(gòu)成整個(gè)通訊的線路稱之為網(wǎng)絡(luò)。 目前最常用的串行通訊總線接口是美國電氣工業(yè)協(xié)會 (EIA)推薦的 RS232C和RS485/422/449/423標(biāo)準(zhǔn)總線接口，二者各具特點(diǎn)。 (3)電氣特性 RS232C采用負(fù)邏輯電平，規(guī)定 DC(3V～ 15V)為邏輯“ 1”， DC(+3V～ +15V)為邏輯“ 0”， 3V～ +3V為過渡區(qū)，不做定義。 ⑥電氣上， RS232C的邏輯電平與 TTL電平及 MOS電平不兼容，因此與 TTL電路接口時(shí)必須經(jīng)過電平轉(zhuǎn)換電路。對于單片機(jī)可以通過芯片 MAX485來完成 TTL/RS485的電平轉(zhuǎn)換。MCl488的供電電壓為177。 MAX232芯片內(nèi)部有一個(gè)電源電壓變換器，可以把輸入的 +5V電源變換成為 RS232輸出電平所需的177。電容 C1+、 C2+、 C C2及 V+、 V是電源變換部分。單片機(jī)與 PC機(jī)的簡易通訊框圖如 。 軟件設(shè)計(jì)概述 硬件電路設(shè)計(jì)完成后，系統(tǒng)的主要功能將依賴于系統(tǒng)軟件來實(shí)現(xiàn)。原則上，只要軟件能做到的，就不用硬件。在設(shè)計(jì)程序時(shí)，可以采取這樣的策略提高系統(tǒng)的性能。算法正確與否，直接決定了程序的正確性和能否達(dá)到預(yù)期的目標(biāo)； ⑤確定數(shù)據(jù)類型、規(guī)劃數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)； ⑥分配內(nèi)配資源。仿真運(yùn)行正確的程序就可以燒入 ROM，去現(xiàn)場試運(yùn)行了。出現(xiàn)錯(cuò)誤，不僅要考慮軟件，同時(shí)還要檢查硬件，充分考慮現(xiàn)場的具體環(huán)境和干擾情況，以期最終解決問題； ⑩根據(jù)現(xiàn)場運(yùn)行狀況，修改硬件 和軟件，使系統(tǒng)更完善，更可靠。編制程序時(shí)，要根據(jù)算法，首先繪制出流程框圖，有時(shí)甚至需要繪制出多級框圖，逐步細(xì)化。 單片機(jī)的應(yīng)用一般都是在工業(yè)現(xiàn)場，其環(huán)境多惡劣。單片機(jī)的內(nèi)存不像 PC機(jī)內(nèi)存那樣大，可以任由程序員發(fā)揮自己的能力。程序的編制過程需要不斷地修改、調(diào)試、完善，因此結(jié)構(gòu)化好，可讀性強(qiáng)的編程風(fēng)格，有助于縮短開發(fā)周期，同時(shí)便于日 后的維護(hù)和改進(jìn)。 本章小結(jié) 本章是整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心部分，整個(gè)電路以單片機(jī)為核心，主要包括紅外線發(fā)射電路和紅外線接收電路兩部分。因此， VCC須對地加去耦電容， C C7其值為 。該芯片與 TTL/CMOS電平兼容。 現(xiàn)在出現(xiàn)了許多的自升壓電平轉(zhuǎn)換電路。 ⑤電氣上， RS485方式采用差分信號，與 5l系列單片機(jī)的串行口 TTL電平方式無法直接相連，中間須通過轉(zhuǎn)換電路實(shí)現(xiàn)。 RS485是一種多發(fā)送器標(biāo)準(zhǔn)，在通信線路上可以使用32對差分驅(qū)動器 /接受器。 RS232C發(fā)送方和接收方之間的信號線采用多芯信號線，要求多芯信號線的總負(fù)載電容不能超過 2500pF。 RS(Remended Standard是英文“推薦標(biāo)準(zhǔn)”的縮寫， 232為標(biāo)準(zhǔn)編號， C表示修改次數(shù)。從人與人之間的對話、計(jì)算機(jī)與設(shè)備之問的數(shù)據(jù)交換到計(jì)算機(jī)與大腦問的數(shù)據(jù)傳送，乃至廣播或衛(wèi)星都是通訊的一種。 (2)相互通道是一個(gè)數(shù)字通道，在通道中都是以一定形式的電流、電壓量 表示一些開關(guān)量 0或 l。 IMP8l3L具有看門狗的功能。 AT89C51的 RST接高電平將使單片機(jī)復(fù)位。隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，集成電路得到了廣泛應(yīng)用，從而推動了電子設(shè)備向固體化、 小型化、輕量化方向發(fā)展，隨之對電子設(shè)備的電源裝置也提出了小型化、輕量化和高效率等要求。單片機(jī)系統(tǒng)的絕大部分器件以脈沖方式工作，對較小的系統(tǒng)功率消耗的脈沖特性更為突出，而較大的系統(tǒng)由于器件功率消耗的分散性，使得系統(tǒng)整體的功率消耗比較平穩(wěn)。F)，調(diào)節(jié)它可以調(diào)節(jié)帶寬。 它的內(nèi)部包含了兩個(gè)鑒相器 PDl及 PD放大器 AMP、電壓控制振蕩器 VCO等單元電路。如果接收二極管接收到相對應(yīng)的紅外線發(fā)光二極管的光線，這接收二極管導(dǎo)通，輸入的信號為高電平。該類芯片的 VDD～ VSS許使用的電壓范圍是 ～ 15V。即都是通過 P1． 6管腳進(jìn)行控制。在這個(gè)電路中，脈沖時(shí)鐘頻率為 ，占空比為 [19]。 圖 AT89C51單片機(jī)外圍電路原理圖 3． 3 紅外線發(fā)射電路設(shè)計(jì) 由于紅外線發(fā)射端采用的是 128個(gè)發(fā)光二極管，并且二極管的發(fā)光是分時(shí)控制的，即在按一定的順序控制發(fā)光二極管發(fā)光。 (4)整個(gè)系統(tǒng)的性能要盡量做到性能匹配，例如選用晶振頻率較高時(shí)，存儲器的存取時(shí)間有限，應(yīng)該選擇允許存取速度較高的芯片；選擇 CMOS芯片單片機(jī)構(gòu)成低功耗系統(tǒng)時(shí)，系統(tǒng)中所有的芯片都應(yīng)該選擇低功耗的產(chǎn)品； (5)單片機(jī)外接電路較多時(shí)，必須考慮器件驅(qū)動 能力。二是系統(tǒng)配置，即按照系統(tǒng)功能要求配置外圍設(shè)備，如鍵盤、顯示器、打印機(jī)、 A/D、D/A轉(zhuǎn)換器等，要設(shè)計(jì)合適的接口電路 [9]。 除了上述技術(shù)性能外，還有價(jià)格低廉，保密性強(qiáng)，功耗低，應(yīng)用靈活、方便等特點(diǎn)，故選擇 89C51單片機(jī)為本立定跳遠(yuǎn)測距儀的核心是最佳的選擇。它為解決許多嵌入式控制及便攜式儀器開發(fā)提供了更多的靈活性 [6]。 (3)含 FLASH存儲器。由于單片機(jī)具有體積小、功耗低、控制功能強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，因此被廣泛應(yīng)用于智能儀器儀表、工業(yè)測控、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù)等領(lǐng)域中。布局如圖 。 當(dāng)進(jìn)行測量時(shí)，在人腳落地區(qū)域排布一定數(shù)量的紅外線發(fā)光二極管，當(dāng)人腳落清華 大學(xué) 20xx 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 10 頁 共 51 頁 地時(shí)，必然會擋住紅外線發(fā)光二極管發(fā)出的光，通過軟件的處理實(shí)現(xiàn)， 即可計(jì)算出落地最近點(diǎn)距起跳線的距離，即為受測者的立定跳遠(yuǎn)成績。紅外光敏二極管的特點(diǎn)：在實(shí)際應(yīng)用過程中，光敏二極管加反向電壓，它才能正常工作，亦即紅外接收二極管在電路中應(yīng)用時(shí)是反向運(yùn)用，這樣才能獲得較高的靈敏度。 發(fā)射部分的主要元件為紅外發(fā)光二極管。 方案一：導(dǎo)電橡膠測距方案 [3] (1)利用導(dǎo)電橡膠的測距原理 壓敏導(dǎo)電橡膠的導(dǎo)電性隨著壓力的增加電阻變小。這樣不利于數(shù)據(jù)的快速處理，不符合如今技術(shù)發(fā)展趨勢和人們的工 作需求。 國內(nèi)外技術(shù)概況及發(fā)展趨勢 目前，國內(nèi)市場上已經(jīng)出現(xiàn)了一些立定跳遠(yuǎn)測距產(chǎn)品。立定跳遠(yuǎn)是全民健身的重 要項(xiàng)目，也是競技體育中有代表性的素質(zhì)指標(biāo)。有了標(biāo)準(zhǔn)和實(shí)施的步驟還是不夠的，如何使這套標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行的更具科學(xué)性才是關(guān)鍵。以往我國評價(jià)學(xué)生 的體質(zhì)時(shí)，更多地使用了學(xué)生的運(yùn)動成績作為評價(jià)的標(biāo)準(zhǔn)。 美國在體質(zhì)研究上有很長的歷史，學(xué)科發(fā)展完善，基本完成了由測試“運(yùn)動技術(shù)指標(biāo)”向測試“健康指標(biāo)”的過渡。 （四）初中及以上各年級 (含大學(xué) )測試項(xiàng)目為六項(xiàng)，其中身高、體重、肺活量為必測項(xiàng)目，選測項(xiàng)目為三項(xiàng)：從 50米跑、立定跳遠(yuǎn)中選測一項(xiàng)；男生從臺階試驗(yàn)、1000米跑中選測一項(xiàng)，女生從臺階試驗(yàn)、 800米跑中選測一項(xiàng)；男生從坐位體前屈、握力中選測一項(xiàng)，女生從坐位體前屈、仰臥起坐和握力中選測一項(xiàng)。 《學(xué)生體質(zhì)健康標(biāo)準(zhǔn)》適用范圍和評價(jià)方法 《學(xué)生體質(zhì)健康標(biāo)準(zhǔn)》適用于全日制小學(xué)、初級中學(xué)、普通高中、中等職業(yè)學(xué)校和普通高等學(xué)校的在校學(xué)生。因此，教育部、國家體育總局于 20xx年 7月 25日頒布了《學(xué)生體質(zhì)健康標(biāo)準(zhǔn)》 (試行方案及實(shí)施方法 )[1]，取代了《學(xué)生體育合格標(biāo)準(zhǔn)》。s practicality and well cushion and adhesion capability. The MCU AT89C51 is used as a core ponent in this standing long jump range the basis of the hardware design with the help of the software Altium Designer,this article decides to choose C language to program,and decides the general structure of software system,and design the flow chart of the main program .With the support of the software that programmed by the C language