智能啞鈴的設計

引言

　　隨著生活水平和認識水平的提高，人們開始更多地關注自身健康。健身已經不僅是維持健康的手段，同時也成為了一種時尚。然而，由于居住空間和其他一些現(xiàn)實因素的影響，并不是所有人都會選擇大型的健身器材。占用空間小、使用方便的啞鈴也不失為一種很好的選擇。本設計的智能啞鈴更是如同私人教練一樣，可以對個人的鍛煉加以指導。

　　智能啞鈴主要由三個模塊組成：人機接口模塊、MC9S08QG8CPBE模塊和三軸小量程加速傳感器MMA7260QT模塊。其中，三軸小量程加速傳感器MMA7260QT模塊用于檢測鍛煉者舉起啞鈴的高度，以及舉起這段高度的加速度。MC9S08QG8CPBE模塊中的A/D轉換器用于讀取輸出信號，并且顯示鍛煉的效果。

MC9S08QG8CPBE介紹

　　MC9S08QG8CPBE是飛思卡爾8位微控制器系列中具有很高集成度的器件。MC9S08QG MCU集成了那些通常只有較大、較昂貴的元器件才具有的性能，包括背景調試系統(tǒng)以及可進行實時總線捕捉的內置在線仿真（ICE）功能，具有單線的調試及仿真接口。該產品的特色還包括一個可編程的16位定時器/脈沖寬度調制（PWM）模塊（TPM）。結構緊湊、集成度高的MC9S08QG8CPBE實現(xiàn)了飛思卡爾豐富的外設與HCS08內核卓越性能的結合，包括更長的電池壽命（即使工作電壓低至1.8V，也能發(fā)揮最大效能）、業(yè)界領先的FLASH技術以及創(chuàng)新的開發(fā)支持。對于諸如無線通訊、手持式設備、小家電、基于簡化型媒體訪問控制器（SMAC）、玩具等對功耗和尺寸要求較高的應用來說，MC9S08QG8CPBE都是出色的解決方案。該產品采用了SST授權使用的SuperFlash技術。

MMA7260QT介紹

　　MMA7260QT低量程三軸向加速度傳感器廣泛用于移動硬盤、手機、筆記本電腦和MP3/MP4播放器等各種手持設備的運動識別。它采用了信號調理、單極低通濾波器和溫度補償技術，并提供4個量程，用戶可在4個靈敏度中選擇。該器件帶有低通濾波并已做零g補償。

　　三軸小量程加速傳感器是檢測物件運動和方向的傳感器，它根據(jù)物件運動和方向改變輸出信號的電壓值。各軸的信號在不運動或不受重力作用的狀態(tài)下（0g）,其輸出為1.65V。如果沿著某一個方向運動，或者受到重力作用，輸出電壓就會根據(jù)其運動方向以及設定的傳感器靈敏度而改變。用MC9S08QG8單片機的A/D轉換器讀取此輸出信號，就可以檢測其運動和方向。當使用MM-2860及CT-298時，可下載RD3152MMA7260Q.EXE開發(fā)軟件，通過USB接口進行加速度的數(shù)據(jù)收集及分析。

系統(tǒng)框圖

　　本設計采用一個MC9S08QG8CPBE微控制器作為"啞鈴檢測設置系統(tǒng)"的控制核心，采用三軸小量程加速傳感器（型號：MM-7260）模塊進行加速度檢測，如圖1所示。系統(tǒng)具有以下優(yōu)點：

　　(1)MC9S08QG8CPBE微控制器為各種復雜算法的實現(xiàn)提供了保障；

　　(2)三軸小量程加速傳感器模塊的使用，提高了健身強度檢測的精度；

　　(3)優(yōu)化的軟件算法、智能化的分析使得健身強度分析更加合理。

 
軟件流程

　　在充分比較了匯編語言和C語言之后，決定采用C語言作為編程工具，原因是C語言符合思維習慣，算法應用靈活，計算功能強大，程序的可讀性強，方便在不同的處理器間移植，這樣就大大簡化了該系統(tǒng)涉及的控制算法的編程工作。

　　在該系統(tǒng)的程序編制工作中，采用結構模塊化的編制方法。圖2是系統(tǒng)主程序，首先啟動A/D轉換模塊，反復判斷轉換是否完畢，若轉換完畢則由MC9S08QG8CPBE微控制器讀取轉換結果，然后進行數(shù)字濾波，并且用聲音和LED同時反映本次鍛煉的效果，LED用紅、黃、綠三種顏色分別表示優(yōu)秀、中等、下次努力，并且發(fā)出聲音。如果鍛煉超出了人體的鍛煉強度，紅燈將一直閃爍發(fā)出報警。