一種基于壓力傳感的智能運動鞋的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種基于壓力傳感的智能運動鞋，包括運動鞋本體，所述運動鞋本體上集成有薄膜壓力傳感器、電壓跟隨電路、單片機、藍牙模塊、可充電鋰電池、無線充電接收線圈電路，并配置有帶無線充電發射線圈電路的適配器以及用于數據分析處理的智能設備終端；所述薄膜壓力傳感器、電壓跟隨電路、單片機、藍牙模塊依次連接，并均由可充電鋰電池供電；所述可充電鋰電池連接無線充電接收線圈電路，通過適配器上的無線充電發射線圈電路與無線充電接收線圈電路的強磁耦合實現無線充電；所述單片機集成有AD轉換器。本實用新型在不影響運動性能的條件下采集人體腳底受力狀況，能方便對球員在場上場外的比賽和訓練數據的采集和分析。
【專利說明】—種基于壓力傳感的智能運動鞋
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及信息采集的【技術領域】，尤其是指一種基于壓力傳感的智能運動鞋。
【背景技術】
[0002]隨著巴西世界杯的順利舉辦，足球運動向全世界展示著其獨特的魅力。提到足球，大家腦海里出現的除了巨大的體育館，便是億萬富翁球隊老板和百萬富翁明星球員。如果俱樂部想分析一下球員在90多分鐘比賽里的運動情況，還要在統計系統上花一大筆錢。在訓練和比賽中運動員的運動數據如此重要，對這些數據進行分析更直接關系到球員的運動習慣和技術特性的有效改善等，還可以更好的避免受傷或者不正當的訓練方式。
【發明內容】
[0003]本實用新型的目的在于克服現有技術的不足，提供一種基于壓力傳感的智能運動鞋，在不影響運動性能的條件下有效采集人體腳底受力狀況，能大大方便對球員在場上場外的比賽和訓練數據的采集和分析，有利于推動足球事業的進一步發展。
[0004]為實現上述目的，本實用新型所提供的技術方案為:一種基于壓力傳感的智能運動鞋，包括有運動鞋本體，所述運動鞋本體上集成有薄膜壓力傳感器、電壓跟隨電路、單片機、藍牙模塊、可充電鋰電池、無線充電接收線圈電路，并配置有帶無線充電發射線圈電路的適配器以及用于數據分析處理的智能設備終端；其中，所述薄膜壓力傳感器、電壓跟隨電路、單片機、藍牙模塊依次連接，并均由可充電鋰電池供電；所述可充電鋰電池連接無線充電接收線圈電路，通過所述適配器上的無線充電發射線圈電路與無線充電接收線圈電路的強磁耦合實現無線充電，所述適配器連接市電；所述薄膜壓力傳感器有多片裝在鞋墊上的不同位置，負責采集使用者腳底各個點的受力信息，根據使用者行走時腳底所受壓力而產生實時的不同電壓，并將此電壓傳入所述電壓跟隨電路進行穩壓、濾除環境噪聲處理；所述單片機集成有AD轉換器，用于對所述電壓跟隨電路處理后的電壓進行AD轉換，并控制所述藍牙模塊發送數據至智能設備終端進行數據分析處理。
[0005]所述電壓跟隨電路包括集成有多個運放的LM324芯片以及多個分壓貼片電阻，其中，一片薄膜壓力傳感器對應一個運放以及一個分壓貼片電阻，所述薄膜壓力傳感器的一只管腳連接LM324芯片的VCC腳，其另一只管腳連接相應的分壓貼片電阻；所述分壓貼片電阻的一只管腳接地，并將其上的電壓接入到相應運放的同相輸入端，所述運放的反相輸入端與其輸出端相連，所述運放的輸出端與單片機集成有AD轉換器的相應管腳連接，由所述單片機對電壓進行AD轉換。
[0006]所述單片機為MSP430G2553單片機，其Pl.0?Pl.7管腳都集成有AD轉換器，其中，Pl.1和Pl.2是串口復用的接口，Pl.1為RXD接口，Pl.2為TXD接口 ；所述藍牙模塊設置有VCC、GND、TXD、RXD四個接口，其TXD和RXD接口分別與所述MSP430G2553單片機的Pl.1和Pl.2連接，其GND接口與所述MSP430G2553單片機的GND相連。
[0007]所述無線充電接收線圈電路包括有接收線圈、諧振回路、整流穩壓電路以及用于顯示充電狀態的LED，其中，所述接收線圈、諧振回路、整流穩壓電路、LED依次連接，所述整流穩壓電路的正端與可充電鋰電池的正極連接，其負端與可充電鋰電池的負極連接。
[0008]所述無線充電發射線圈電路包括有依次連接的功率放大電路、諧振回路、發射線圈，所述功率放大電路連接適配器，所述適配器將220V市電適配至12V直流電。
[0009]所述電壓跟隨電路、藍牙模塊和單片機最小系統一同集成并放置于鞋舌內側。
[0010]所述接收線圈固定于運動鞋的外側后套的位置。
[0011]所述智能設備終端為Android手機。
[0012]所述可充電鋰電池為3.6V的Lir2302鋰電池。
[0013]本實用新型與現有技術相比，具有如下優點與有益效果:
[0014]1、在不影響運動性能的條件下，通過采用薄膜壓力傳感器大大減小了鞋子重量，并能精確測量人體腳底受力狀況；
[0015]2、可以利用手機app對數據實時處理并顯示結果，讓用戶在隨身佩戴的過程中就能了解到自己的運動狀態，也可以使狀態監測者如教練等更好地了解被監測者的實時運動狀態，從而合理地調整；
[0016]3、采用無線充電模式，可以方便地為智能運動鞋提供充足的電量，同時除去了本有的充電接口，減輕了鞋子體積，增強了舒適度和便捷性。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0017]圖1為本實用新型所述智能運動鞋的結構框圖。
[0018]圖2為本實用新型所述薄膜壓力傳感器的分壓示意圖。
[0019]圖3為本實用新型所述單片機的芯片示意圖。
【具體實施方式】
[0020]下面結合具體實施例對本實用新型作進一步說明。
[0021]如圖1所示，本實施例所述的基于壓力傳感的智能運動鞋，包括有運動鞋本體，所述運動鞋本體上集成有薄膜壓力傳感器、電壓跟隨電路、MSP430G2553單片機、超低功耗的藍牙模塊、可充電鋰電池(具體為3.6V的Lir2302鋰電池)、無線充電接收線圈電路，并配置有帶無線充電發射線圈電路的適配器以及用于數據分析處理的智能設備終端(具體為Android手機)；其中，所述薄膜壓力傳感器、電壓跟隨電路、MSP430G2553單片機、藍牙模塊依次連接，并均由可充電鋰電池供電；所述可充電鋰電池連接無線充電接收線圈電路，通過所述適配器上的無線充電發射線圈電路與無線充電接收線圈電路的強磁耦合實現無線充電，所述適配器連接220V市電；所述薄膜壓力傳感器有三片分別安裝在鞋墊上的足跟、第一跖骨頭和第五跖骨頭這三處不同位置，負責采集使用者腳底各個點的受力信息(當使用者穿上配有該鞋墊的鞋子，踩在薄膜壓力傳感器上的時候，相應地會引起薄膜壓力傳感器阻值的變化)，根據使用者行走時腳底所受壓力而產生實時的不同電壓，并將此電壓傳入所述電壓跟隨電路進行穩壓、濾除環境噪聲處理，從而得到較為精準的實時的受力變化；所述MSP430G2553單片機集成有AD轉換器，用于對所述電壓跟隨電路處理后的電壓進行AD轉換，并控制所述藍牙模塊發送數據至智能設備終端進行數據分析處理；所述電壓跟隨電路、藍牙模塊和單片機最小系統一同集成并放置于鞋舌內側。
[0022]所述電壓跟隨電路包括集成有四個運放的LM324芯片以及三個2K歐姆的分壓貼片電阻RM，其中，一片薄膜壓力傳感器對應一個運放以及一個分壓貼片電阻，如圖2所示，所述薄膜壓力傳感器FSR的一只管腳連接LM324芯片的VCC腳，其另一只管腳連接相應的分壓貼片電阻RM，所述分壓貼片電阻RM的一只管腳接地，并將其上的電壓接入到相應運放的同相輸入端，所述運放的反相輸入端與其輸出端相連，所述運放的輸出端與單片機集成有AD轉換器的相應管腳連接，由所述單片機對電壓進行AD轉換。所述LM324芯片的4腳為VCC (由3.6V的Lir2302鋰電池供電)，11腳為GND，3、5、12、10腳為四個運放的同相輸入端，2、6、9、13為四個運放的反相輸入端，1、7、8、14為四個運放的輸出端。三個分壓貼片電阻RM的電壓分別輸入到LM324芯片的3、5、12管腳，而所述LM324芯片的I腳和2腳直接相連，其6腳和7腳相連，其13腳和14腳相連。
[0023]由于只用到LM324芯片的三個運放，于是將該三個運放的輸出管腳1、7、14分別連接到MSP430G2553單片機集成有AD轉換器的相應管腳，由MSP430G2553單片機分別對該三個電壓進行AD轉換，每個引腳的電壓采樣速率為20次/秒。如圖3所示，MSP430G2553單片機的Pl.0?Pl.7管腳都集成有AD轉換器，在本實施例中采用Pl.0、Pl.3、Pl.4管腳與三個運放的輸出管腳1、7、14連接，而Pl.1和Pl.2是串口復用的接口，Pl.1為RXD接口，Pl.2為TXD接口 ；所述藍牙模塊設置有VCC、GND、TXD、RXD四個接口，其TXD和RXD接口分別與所述MSP430G2553單片機的Pl.1和Pl.2連接，其GND接口與所述MSP430G2553單片機的GND相連。另外，為了降低功耗，本實施例所述MSP430G2553單片機采用了可休眠的模式，客戶端可以直接發送休眠指令使單片機進入深度休眠狀態。在休眠模式下電流只有270uA,可大大降低功率。同時為降低單片機的功耗，并沒有在單片機中做數據處理，而是直接將采集到的數據通過藍牙模塊以串口方式不斷地發送到Android手機，在手機端做所有的數據的處理。
[0024]此外，本實施例采用的是基于“強磁耦合”技術的無線充電模式，可以對集成在鞋子內部的Lir2302鋰電池進行無插口的充電，既方便又安全。其中，所述無線充電發射線圈電路包括有依次連接的功率放大電路、諧振回路、發射線圈(相當于電感)，所述功率放大電路連接適配器，所述適配器能將220V市電適配至12V直流電，該12V直流電通過功率放大電路和諧振電路最終由發射線圈將能量發往無線充電接收線圈電路的接收線圈。所述無線充電接收線圈電路包括有接收線圈(固定于運動鞋的外側后套的位置，同時起到美化鞋面的效果)、諧振回路、整流穩壓電路以及用于顯示充電狀態的LED，所述接收線圈、諧振回路、整流穩壓電路、LED依次連接，在諧振回路之后加入整流穩壓電路得到4.2V的直流穩壓電源，所述整流穩壓電路的正端與Lir2302鋰電池的正極連接，其負端與Lir2302鋰電池的負極連接，充電電流越大則LED越亮，最終實現對Lir2302鋰電池的正常充電。
[0025]以上所述之實施例子只為本實用新型之較佳實施例，并非以此限制本實用新型的實施范圍，故凡依本實用新型之形狀、原理所作的變化，均應涵蓋在本實用新型的保護范圍內。
【權利要求】
1.一種基于壓力傳感的智能運動鞋，包括有運動鞋本體，其特征在于:所述運動鞋本體上集成有薄膜壓力傳感器、電壓跟隨電路、單片機、藍牙模塊、可充電鋰電池、無線充電接收線圈電路，并配置有帶無線充電發射線圈電路的適配器以及用于數據分析處理的智能設備終端；其中，所述薄膜壓力傳感器、電壓跟隨電路、單片機、藍牙模塊依次連接，并均由可充電鋰電池供電；所述可充電鋰電池連接無線充電接收線圈電路，通過所述適配器上的無線充電發射線圈電路與無線充電接收線圈電路的強磁耦合實現無線充電，所述適配器連接市電；所述薄膜壓力傳感器有多片裝在鞋墊上的不同位置，負責采集使用者腳底各個點的受力信息，根據使用者行走時腳底所受壓力而產生實時的不同電壓，并將此電壓傳入所述電壓跟隨電路進行穩壓、濾除環境噪聲處理；所述單片機集成有AD轉換器，用于對所述電壓跟隨電路處理后的電壓進行AD轉換，并控制所述藍牙模塊發送數據至智能設備終端進行數據分析處理。
2.根據權利要求1所述的一種基于壓力傳感的智能運動鞋，其特征在于:所述電壓跟隨電路包括集成有多個運放的LM324芯片以及多個分壓貼片電阻，其中，一片薄膜壓力傳感器對應一個運放以及一個分壓貼片電阻，所述薄膜壓力傳感器的一只管腳連接LM324芯片的VCC腳，其另一只管腳連接相應的分壓貼片電阻；所述分壓貼片電阻的一只管腳接地，并將其上的電壓接入到相應運放的同相輸入端，所述運放的反相輸入端與其輸出端相連，所述運放的輸出端與單片機集成有AD轉換器的相應管腳連接，由所述單片機對電壓進行AD轉換。
3.根據權利要求1所述的一種基于壓力傳感的智能運動鞋，其特征在于:所述單片機為MSP430G2553單片機，其Pl.0?Pl.7管腳都集成有AD轉換器，其中，Pl.1和Pl.2是串口復用的接口，Pl.1為RXD接口，Pl.2為TXD接口 ；所述藍牙模塊設置有VCC、GND、TXD、RXD四個接口，其TXD和RXD接口分別與所述MSP430G2553單片機的Pl.1和Pl.2連接，其GND接口與所述MSP430G2553單片機的GND相連。
4.根據權利要求1所述的一種基于壓力傳感的智能運動鞋，其特征在于:所述無線充電接收線圈電路包括有接收線圈、諧振回路、整流穩壓電路以及用于顯示充電狀態的LED，其中，所述接收線圈、諧振回路、整流穩壓電路、LED依次連接，所述整流穩壓電路的正端與可充電鋰電池的正極連接，其負端與可充電鋰電池的負極連接。
5.根據權利要求1所述的一種基于壓力傳感的智能運動鞋，其特征在于:所述無線充電發射線圈電路包括有依次連接的功率放大電路、諧振回路、發射線圈，所述功率放大電路連接適配器，所述適配器將220V市電適配至12V直流電。
6.根據權利要求1所述的一種基于壓力傳感的智能運動鞋，其特征在于:所述電壓跟隨電路、藍牙模塊和單片機最小系統一同集成并放置于鞋舌內側。
7.根據權利要求4所述的一種基于壓力傳感的智能運動鞋，其特征在于:所述接收線圈固定于運動鞋的外側后套的位置。
8.根據權利要求1所述的一種基于壓力傳感的智能運動鞋，其特征在于:所述智能設備終端為Android手機。
9.根據權利要求1所述的一種基于壓力傳感的智能運動鞋，其特征在于:所述可充電鋰電池為3.6V的Lir2302鋰電池。
【文檔編號】A43B5/02GK204048244SQ201420531792
【公開日】2014年12月31日 申請日期:2014年9月16日 優先權日:2014年9月16日
【發明者】張源, 鐘曉輝, 陳宇清, 李磊 申請人:華南理工大學