基于Zigbee的數據采集終端的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種基于Zigbee的數據采集終端，具體涉及可用于劃船運動項目的專項訓練的數據采集終端。
【背景技術】
[0002]劃船運動水上項目歷來是奧運會的金牌產生大戶，是國家體委“ 119”工程的重點攻關項目，具體包括:賽艇、皮艇、劃艇、帆船、帆板等，這些全部為奧運比賽項目，在民間還有龍舟、劃水等項目。
[0003]劃船運動員在水中劃行的效果，是教練員檢驗訓練質量的核心，它通過艇只在水中的運行速度、運動員劃槳的頻率、劃行次數、劃行距離、劃行直線度、耗費時間等相關指標得以反映。長期以來，由于水域的阻隔，對這些參數的現場監測造成了極大的困難，特別是水上即時訓練數據的獲取，對教練員的判斷與指導效果有著重大的影響。目前的訓練仍停留在教練員開著摩托艇在水上“人盯人”訓練，這種方式下，教練員全憑經驗和個人感覺對運動員訓練狀況進行評估，不僅訓練效率低下，訓練結果無法量化，不可避免會產生人為誤差，而且大大增加了訓練費用。
【實用新型內容】
[0004]有鑒于此，提供一種基于Zigbee的數據采集終端，對運動員劃船過程中的心率、速度、加速度、滑行角度、槳頻、槳效、位移、成績預估等數據進行實時監測。
[0005]根據本實用新型的一方面，提供一種基于Zigbee的數據采集終端，包括CPU處理單元、GPS模塊、藍牙模塊、9軸傳感器、Zigbee模塊、Zigbee天線、FLASH存儲模塊、顯示模塊和電池管理模塊，
[0006]包括CPU處理單元、GPS模塊、GPS天線、藍牙模塊、9軸傳感器、Zigbee模塊、Zigbee天線、FLASH存儲模塊、顯示模塊和電池管理模塊，
[0007]所述GPS模塊、GPS天線、藍牙模塊、9軸傳感器、Zigbee模塊、Zigbee天線、FLASH存儲模塊、顯示模塊和電池管理模塊分別均與CPU處理單元相連，所述GPS天線連接在GPS模塊上，Zigbee天線連接在Zigbee模塊上；
[0008]所述GPS模塊用于獲取船艇的實時經度和瑋度并發送給CPU處理單元；
[0009]所述藍牙模塊用于接收所述心率傳感器發送的心率值并發送給CPU處理單元；
[0010]所述9軸傳感器用于獲取船艇的角速度信息、加速度信息和運動方向信息并發送給CPU處理單元；
[0011]所述CPU處理單元用于接收所述GPS模塊、所述藍牙模塊、所述9軸傳感器發送的數據信號進行數據處理，一方面將單處理的信號顯示在所述顯示模塊上，另一方面通過Zigbee模塊及Zigbee天線將采集到的數據信號發送至移動無線基站；
[0012]所述FLASH存儲模塊用于存儲運動員訓練過程中的原始數據和設置參數信息；
[0013]所述電池管理模塊為上述模塊供電。
[0014]優選地，所述數據采集終端還包括聲光報警模塊，用于當電池電量過低時通過聲音和燈光指示進行報警。
[0015]優選地，所述9軸傳感器包括三軸陀螺儀、三軸加速傳感器和三軸磁感應傳感器，所述三軸陀螺儀用于獲取船艇的角速度信息，所述三軸加速傳感器用于獲取船艇的加速度信息，所述三軸磁感應傳感器用于獲取船艇的運動方向信息。
[0016]優選地，所述Zigbee天線采用外置PCB天線。
[0017]本實用新型提供的基于Zigbee的數據采集終端采用傳感器技術、生物識別技術、GPS定位技術、無線傳輸技術可以對運動員劃船過程中的心率、速度、加速度、滑行角度、槳頻、槳效、位移、成績預估等數據進行實時監測。
【附圖說明】
[0018]通過以下參照附圖對本實用新型實施例的描述，本實用新型的上述以及其它目的、特征和優點將更為清楚，在附圖中:
[0019]圖1為本實用新型實施例的劃船專項訓練實時監測系統的結構示意圖。
[0020]圖2為本實用新型實施例的數據采集終端的結構示意圖；
[0021]圖3為本實用新型實施例的移動無線基站的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0022]以下基于實施例對本實用新型進行描述，但是本實用新型并不僅僅限于這些實施例。在下文對本實用新型的細節描述中，詳盡描述了一些特定的細節部分。對本領域技術人員來說沒有這些細節部分的描述也可以完全理解本實用新型。為了避免混淆本實用新型的實質，公知的方法、過程、流程、元件和電路并沒有詳細敘述。
[0023]此外，本領域普通技術人員應當理解，在此提供的附圖都是為了說明的目的，并且附圖不一定是按比例繪制的。
[0024]除非上下文明確要求，否則整個說明書和權利要求書中的“包括”、“包含”等類似詞語應當解釋為包含的含義而不是排他或窮舉的含義；也就是說，是“包括但不限于”的含義。
[0025]在本實用新型的描述中，需要理解的是，術語“第一”、“第二”等僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。此外，在本實用新型的描述中，除非另有說明，“多個”的含義是兩個或兩個以上。
[0026]如圖1所示，劃船專項訓練實時監測系統包括:心率傳感器10、數據采集終端20、移動無線基站30、平板電腦40。
[0027]所述心率傳感器10由運動員佩戴，通過藍牙方式與數據采集終端20連接；所述數據采集終端20以Zigbee方式與移動無線基站30相連接，進行數據傳輸；所述移動無線基站30以WiFi方式與平板電腦40連接。
[0028]優選地，所述劃船專項訓練實時監測系統還包括風速風向儀50，與移動無線基站30通過有線的方式連接，用于獲取環境的風速風向信息并發送給所述移動無線基站30。
[0029]所述心率傳感器10由運動員佩戴，以無線方式與數據采集終端20相連接；心率傳感器10與數據采集終端20之間采用的是無線藍牙4.0協議傳輸數據。運動員佩戴的心率傳感器和數據采集終端是通過藍牙配對連接的，只需配對I次，不同運動員的設備之間是不會相互串擾和影響的。心率傳感器10至少包括心率胸帶傳感器和心率臂帶傳感器中的一種，心率胸帶傳感器可佩戴在胸前，通過心率帶兩側的電極測量皮膚中的心動電流或者電勢的周期變化，然后計算出精確地心率值。心率臂帶傳感器可佩戴在手腕處，通過光學技術監測血流量及心率值。
[0030]如圖2所示，所述數據采集終端由CPU處理單元201、GPS模塊202、GPS天線203、藍牙模塊204、9軸傳感器205、Zigbee模塊206、Zigbee天線207、FLASH存儲模塊208、顯示模塊209和電池管理模塊210組成，其中，GPS模塊202、藍牙模塊204、9軸傳感器205、Zigbee模塊206、FLASH存儲模塊208、顯示模塊209、電池管理模塊210分別與CPU處理單元201相連，GPS天線203連接在GPS模塊上，Zigbee天線207連接在Zigbee模塊206上。
[0031]數據采集終端20安裝在比賽或訓練的船艇上，GPS模塊202用于定位船艇的實時經度和瑋度并發送給CPU處理單元201進行處理。經度和瑋度信息定位船艇的實時位置，通過初始位置經瑋度和當前位置經瑋度，可計算船艇滑行的距離。GPS模塊的定位精度為2米，更新速率為10Hz。依據GPS時間進行校時，所有設備的時間誤差為2微秒。GPS模塊202與CPU處理單元201的接口為I2C接口。
[0032]藍牙模塊204采用藍牙V4.0BLE (Bluetooth Low Energy)協議，和運動員佩戴的心率傳感器10配對成功后，實時接收運動員的心率值和心率傳感器的電池電量信息，藍牙模塊204把信息轉發給CPU處理單元201。本實施例中的藍牙模塊204可以采用TI CC2540芯片，配置256Kb空間，支持AT指令，用戶可根據需要更改角色(主、從模式)以及串口波特率、設備名稱、配對密碼等參數，使用靈活。主從一體的設計，透明傳輸，無需單片機控制。自帶串口與單片機的收發沒有字節限制，工作頻率為2.4GHzο 2.4GHz是一個全球性的頻段，開發的產品具有全球通用性，具有帶寬高、功耗低等特點。
[0033]9軸傳感器205包括三軸陀螺儀、三軸加速傳感器和三軸磁感應傳感器。其中，三軸陀螺儀用于獲取船艇的角速度，以判別船艇的運動狀態，所以也稱為運動傳感器；三軸加速度傳感器用于獲取船艇空間矢量的加速度，所述加速度用于計算運動員的槳頻等信息；三軸磁感應傳感器用于獲取船艇的運動方向，進而計算船艇的運動方向。9軸傳感器205將測量到的數據發送給CPU處理單元201，CPU處理單元201接收測量到的數據并進行濾波、分析處理得到船艇的運動方向、運動加速度、船艇的各種姿態以及運動員的槳頻和槳效等信息。其中，槳頻為I分鐘內劃船運動員劃槳的次數。
[0034]Zigbee模塊206采用Zigbee協議，Zigbee協議是一種低功耗、短距離、可組網的無線通訊協議。Zigbee無線通訊網絡技術是全球通用的2.4GHz的免執照頻率。一個主節點可以組網管理254個子節點，一般劃船運動一個團隊不會超過20人，Zigbee能方便的把運動員的信息組網管理。劃船運動比賽和訓練時一般都會有教練船跟隨，教練船和運動員的船只一般不會超過500米，而Zigbee的傳輸距離能達到l_3Km。Zigbee天線207連接在Zig