基于C8051F040的跆拳道综合模拟训练仪控制系统设计.pdfVIP

维普资讯 基于 C8051F040的跆拳道综合 模拟训练仪控制 系统设计 杨先军 ，孙怡 宁，周 旭 (中国科学院 合肥智能机械研究所 ，安微 合肥 230031) 摘 要 ：介 绍 了基 于 C8051F040单 片机 的跆拳道 综合模拟训练仪控制 系统的硬件和软件 设计 ， 系统在交付使用后 ，证 明控制 系统是稳定可靠 的。 关键词 ：C8051F04O 传感器 CAN总线 RS232 跆拳道综合模拟训练仪研制课题属 于科技部重点 上位 机 攻关项 目，由中科 院合肥智能机械研究所承担 。该课题 的研制 目标为 ：研制适用于跆拳道强化技 战术训练 的模 。 拟训练仪 ，可按教练员要求 ，模拟运动员前进 、后退及转 通讯转发模块 CAN—RS232 体 ，引导运动员击打指定部位 ，达到训练 目的；并可对击 打动作 的相关技术参数进行测量与综合分析 ，给 出量化 评价结果 。该系统 自20o5年 l2月投入 国家跆拳道 队使 CAN通讯模块 用至今 ，大幅度提升 了科学训练水平 ，得到 了拳跆 中心 领导、教练员、运动员的认可与高度评价 ，填补 了该项 目 科学训练的空 白。 ∞ 1系统原理与主要功能 该系统 的主要机械结构如 图 l所示 。控制系统部分 伺服电机l 传感器 l 步进电机 采用伺服 电机控制靶体前后运动，由步进 电机控制靶体 转身运动 ；在靶体左肋 、胸部、右肋部位各装有一个单维 靶体 力传感器 ，在头部装有一个三维力传感器 ，可 以测量运 图 2 系统总体设计 动员击打 四个击打部位 的力量 ；在地 面上铺设 了2m× 3m 的柔性 阵列传感器 ，可 以测量运动员在传感器上 的 最高可达 25MIPS。 位置 ，进而计算 出运动员与靶体 的实时距离 ；控制系统 该控制系统主要 由CPU模块、伺服 电机控制模块、 与工作于上位机 的综合模拟训练指导系统通讯 ，接收上 步进 电机控制模块 、力传感器信号采集模块 、柔性阵列 位机 的指令 。系统总体设计如 图 2所示 。 传感器信号采集模块 、通信转发模块 、电源模块等组成 。 2硬件设计 下面介绍主要模块 的实现 。 由于跆拳道综合模拟训练控制系统要求 系统 的响 2．1CPU 模块 应速度快 、鲁棒性好 、通信距离长 、通信稳定性好 ，因此 CPU模块主要 由振荡器 、I／O端 口、CAN总线 、串 口 本文选用 C8051F040单片机为控制系统的中央处理器 。 模块 、存储器扩展 、JTAG接 口单元等组成 。 该单片机集成 了CAN2．0B总线控制器 。指令执行速率 振荡器采用外部 晶体振荡器 ，频率为 l1．0592MHz。 采用该频率 晶体振荡器是为 了串 口通讯波特率 的误差 能够最小 。 由于 SiliconLabsCA