CN106706954A - 一种集踏频检测和速度检测的无线码表装置及其检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种集踏频检测和速度检测的无线码表装置及其检测方法，装置包括第一红外传感器、第二红外传感器、霍尔片、磁铁、主控电路板、无线传输芯片和显示屏；第一红外传感器和第二红外传感器安装在自行车骑行台上，且位于车轮左右两侧的相对位置上；主控电路板和霍尔片安装在自行车架上；磁铁安装在车轮辐条上，且在车轮转动时可与霍尔片位置发生重合；无线传输芯片安装在主控电路板上；显示屏安装在车把上；主控电路板分别与第一红外传感器、第二红外传感器、霍尔片、无线传输芯片通信连接，无线传输芯片与所述显示屏无线通信连接。本发明可以兼有踏频检测和速度检测，以更科学、准确地反映用户的健身状况。

Description

一种集踏频检测和速度检测的无线码表装置及其检测方法

技术领域

本发明属于自行车测速技术领域，具体涉及一种集踏频检测和速度检测的无线码表装置及其检测方法。

背景技术

在生活中，自行车运动成为人们出行、健身的热门选择。对于骑行用户来说，自行车码表是基础装备之一，自行车码表可以检测并反馈用户当前的骑行速度，可让用户实时监测并调整自己的骑行速度。但是，传统的自行车码表采用的是有线连接方式，即测速装置安放在车轮上，显示屏安装在车把上，通过导线连接测速装置和显示屏。这种连接方式的弊端在于：测速装置和显示屏距离比较远，需要很长的导线连接，而长导线很容易在自行车运转时卡进车轮里面造成意外。

另外，在运动健身方面上，用户骑行踏频相比骑行速度来说更能反映用户的健身状况，然而现有技术中只有对自行车速度的检测，却没有对用户踏频的检测，因此不能更科学、准确地反映用户的健身状况。

发明内容

本发明的目的在于，针对传统码表有线连接方式及缺少踏频检测的问题，提出一种集踏频检测和速度检测的无线码表装置，以更科学、准确地反映用户的健身状况，同时提出相应的检测方法。

为了实现以上目的，本发明提出的一种集踏频检测和速度检测的无线码表装置，包括第一红外传感器、第二红外传感器、霍尔片、磁铁、主控电路板、无线传输芯片和显示屏；所述第一红外传感器和第二红外传感器安装在自行车骑行台上，且位于车轮左右两侧的相对位置上，以检测用户骑行时左右两脚的踏频信息；所述主控电路板和霍尔片安装在自行车架上；所述磁铁安装在车轮辐条上，且在车轮转动时可与霍尔片位置发生重合，以配合霍尔片采集车轮的速度信息；所述无线传输芯片安装在主控电路板上；所述显示屏安装在车把上；所述主控电路板分别与第一红外传感器、第二红外传感器、霍尔片、无线传输芯片通信连接，无线传输芯片与所述显示屏无线通信连接，主控电路板相应采集及处理踏频信息和速度信息，并通过无线传输芯片以无线通信方式发送至所述显示屏。

本发明的进一步优选方案中，所述主控电路板和霍尔片结合安装在一基座上，基座安装在自行车架上；所述基座还安装有第一红外传感器接口、第二红外传感器接口和电源模块；所述第一红外传感器接口、第二红外传感器接口的输入端分别和所述第一红外传感器、第二红外传感器通信连接，输出端均和所述主控电路板通信连接；所述电源模块与所述主控电路板供电连接。

本发明的进一步优选方案中，所述基座具有两个开口与自行车架相适配的弧形叉件，以将基座固定在自行车架上。

本发明的进一步优选方案中，所述电源模块为锂电池。

本发明的进一步优选方案中，所述第一红外传感器、第二红外传感器通过卡扣方式安装在自行车骑行台上。

本发明的进一步优选方案中，所述磁铁通过胶水粘合固定在车轮辐条上。

本发明的进一步优选方案中，所述主控电路板使用STM32芯片作为主控芯片，与第一红外传感器、第二红外传感器及霍尔片通过数字I/O接口相连接；所述无线传输芯片为CC2540传输芯片，与所述主控芯片通过USART异步串行通信接口相连接。

本发明相应提出的上述的集踏频检测和速度检测的无线码表装置的检测方法，速度检测包括以下步骤：

A1、STM32芯片初始化；

A2、USART异步串行通信接口初始化；

A3、初始化连接霍尔片的数字信号I/O接口，等待接收来自霍尔片的信号；

A4、骑行自行车使车轮转动，车轮辐条上的磁铁随之转动，当车轮辐条上的磁铁转动到与安装在自行车架上的霍尔片位置重合时，霍尔片检测到一个磁信号；

A5、霍尔片将磁信号通过运算放大器处理后转换成一个脉冲信号传输到STM32芯片；

A6、STM32芯片接收到一个脉冲信号，产生中断事件，在中断事件里面开启计时器；

A7、当车轮转动一圈，磁铁再次到达步骤A4中同一位置时，再次产生一个脉冲信号传输到STM32芯片；

A8、当STM32芯片再次接收到脉冲信号后，读取计时器时间，得出车轮转动一圈的时间；

A9、根据车轮周长，计时器得到的车轮转动的时间，计算出用户车轮当前的速度；

A10、STM32芯片计算出速度后，通过USART异步串行通信接口把数据传送到CC2540传输芯片，CC2540传输芯片通过蓝牙无线协议把数据传送到显示屏。

本发明的进一步优选方案中，踏频检测包括以下步骤：

B1、STM32芯片初始化；

B2、初始化连接第一红外传感器、第二红外传感器的数字信号I/O接口，等待接收来自红外传感器的信号；

B3、骑行自行车使车轮转动，用户左脚运动到距离固定在自行车骑行台上的第一红外传感器5CM到10CM的位置的时候，触发第一红外传感器；第一红外传感器产生一个脉冲信号传送到STM32芯片上；

B4、STM32芯片记录下接收至的脉冲信号，并识别出是来自第一红外传感器还是第二红外传感器；打开计时器；

B5、用户右脚运动到距离固定在自行车骑行台上的第二红外传感器5CM到10CM的位置的时候，触发第二红外传感器；第二红外传感器产生另一个脉冲信号传送到STM32芯片上；读取计时器的时间；

B6、STM32芯片检测到第一红外传感器、第二红外传感器发送的脉冲信号后，将两者的时间间隔作为一个完整的踏频周期，即得到踏频时间。

本发明至少具备以下有益效果：

1、可以兼有踏频检测和速度检测，以更科学、准确地反映用户的健身状况。

2、踏频信息和速度信息经主控电路板采集及处理后可通过无线传输芯片以无线通信方式发送至所述显示屏，因而主控电路板与显示屏之间不需要连接长导线，避免自行车运转时导线卡进车轮里面造成意外。

附图说明

图1是实施例提出的一种集踏频检测和速度检测的无线码表装置安装在自行车上示意图。

图2是图1中L处的放大结构示意图。

图3是图1中M处的放大结构示意图。

图4是图2中的安装结构的分解结构示意图。

图5是图4中部分结构组装后的示意图。

图中：1－自行车骑行台，2－自行车架，11－第一红外传感器，12－第二红外传感器，13－霍尔片，14－磁铁，15－主控芯片，16－无线传输芯片，17－第一红外传感器接口，18－第二红外传感器接口，19－锂电池，20－基座，21－弧形叉件。

具体实施方式

为了便于本领域技术人员理解，下面将结合附图以及实施例对本发明进行进一步描述。

实施例一

请一并参阅图1至图5，实施例提出的一种集踏频检测和速度检测的无线码表装置，安装在后车轮具有自行车骑行台1的自行车上，该无线码表装置包括第一红外传感器11、第二红外传感器12、霍尔片13、磁铁14、主控电路板(具有主控芯片15)、无线传输芯片16和显示屏(未示出)；所述第一红外传感器11和第二红外传感器12安装在自行车骑行台1上，且位于车轮左右两侧的相对位置上，以检测用户骑行时左右两脚的踏频信息；所述主控电路板15和霍尔片13安装在自行车架2上；所述磁铁14安装在车轮辐条上，且在车轮转动时可与霍尔片13位置发生重合，以配合霍尔片13采集车轮的速度信息；所述无线传输芯片16安装在主控电路板上；所述显示屏安装在车把上；所述主控电路板分别与第一红外传感器11、第二红外传感器12、霍尔片13、无线传输芯片16通信连接，无线传输芯片16与所述显示屏无线通信连接，主控电路板相应采集及处理踏频信息和速度信息，并通过无线传输芯片16以无线通信方式发送至所述显示屏。

本实施例的主控电路板和霍尔片13结合安装在一基座20上，如图4及图5所示，基座20安装在自行车架2上；所述基座20还安装有第一红外传感器接口17、第二红外传感器接口18和电源模块即锂电池19；所述第一红外传感器接口17、第二红外传感器接口18的输入端分别和所述第一红外传感器11、第二红外传感器12通信连接，输出端均和所述主控电路板通信连接；锂电池19与所述主控电路板供电连接。

本实施例的基座20还具有两个开口与自行车架2相适配的弧形叉件19，以将基座20固定在自行车架上。所述第一红外传感器11、第二红外传感器12可通过卡扣方式安装在自行车骑行台1上。所述磁铁14可通过胶水粘合固定在车轮辐条上。

本实施例的主控电路板使用STM32芯片作为主控芯片，与第一红外传感器11、第二红外传感器12及霍尔片13通过数字I/O接口相连接；所述无线传输芯片16为CC2540传输芯片，与所述主控芯片通过USART异步串行通信接口相连接。

实施例二

基于实施例一的集踏频检测和速度检测的无线码表装置，实施例二相应提出其检测方法，其中，速度检测包括以下步骤：

A1、STM32芯片初始化；

A2、USART异步串行通信接口初始化；

A3、初始化连接霍尔片的数字信号I/O接口，等待接收来自霍尔片的信号；

A4、骑行自行车使车轮转动，车轮辐条上的磁铁随之转动，当车轮辐条上的磁铁转动到与安装在自行车架上的霍尔片位置重合时，霍尔片检测到一个磁信号；

A5、霍尔片将磁信号通过运算放大器处理后转换成一个脉冲信号传输到STM32芯片；

A6、STM32芯片接收到一个脉冲信号，产生中断事件，在中断事件里面开启计时器；

A7、当车轮转动一圈，磁铁再次到达步骤A4中同一位置时，再次产生一个脉冲信号传输到STM32芯片；

A8、当STM32芯片再次接收到脉冲信号后，读取计时器时间，得出车轮转动一圈的时间；

A9、根据车轮周长C，计时器得到的车轮转动的时间t，计算出用户车轮当前的速度V＝C/t；

A10、STM32芯片计算出速度V后，通过USART异步串行通信接口把数据传送到CC2540传输芯片，CC2540传输芯片通过蓝牙无线协议把数据传送到显示屏。

踏频检测包括以下步骤：

B1、STM32芯片初始化；

B2、初始化连接第一红外传感器、第二红外传感器的数字信号I/O接口，等待接收来自红外传感器的信号；

B3、骑行自行车使车轮转动，用户左脚运动到距离固定在自行车骑行台上的第一红外传感器5CM到10CM的位置的时候，触发第一红外传感器；第一红外传感器产生一个脉冲信号传送到STM32芯片上；

B4、STM32芯片记录下接收至的脉冲信号，并识别出是来自第一红外传感器还是第二红外传感器；打开计时器；

B5、用户右脚运动到距离固定在自行车骑行台上的第二红外传感器5CM到10CM的位置的时候，触发第二红外传感器；第二红外传感器产生另一个脉冲信号传送到STM32芯片上；读取计时器的时间；

B6、STM32芯片检测到第一红外传感器、第二红外传感器发送的脉冲信号后，将两者的时间间隔作为一个完整的踏频周期，即得到踏频时间T。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种集踏频检测和速度检测的无线码表装置，其特征在于，包括第一红外传感器、第二红外传感器、霍尔片、磁铁、主控电路板、无线传输芯片和显示屏；所述第一红外传感器和第二红外传感器安装在自行车骑行台上，且位于车轮左右两侧的相对位置上，以检测用户骑行时左右两脚的踏频信息；所述主控电路板和霍尔片安装在自行车架上；所述磁铁安装在车轮辐条上，且在车轮转动时可与霍尔片位置发生重合，以配合霍尔片采集车轮的速度信息；所述无线传输芯片安装在主控电路板上；所述显示屏安装在车把上；所述主控电路板分别与第一红外传感器、第二红外传感器、霍尔片、无线传输芯片通信连接，无线传输芯片与所述显示屏无线通信连接，主控电路板相应采集及处理踏频信息和速度信息，并通过无线传输芯片以无线通信方式发送至所述显示屏。

2.根据权利要求1所述的集踏频检测和速度检测的无线码表装置，其特征在于，所述主控电路板和霍尔片结合安装在一基座上，基座安装在自行车架上；所述基座还安装有第一红外传感器接口、第二红外传感器接口和电源模块；所述第一红外传感器接口、第二红外传感器接口的输入端分别和所述第一红外传感器、第二红外传感器通信连接，输出端均和所述主控电路板通信连接；所述电源模块与所述主控电路板供电连接。

3.根据权利要求2所述的集踏频检测和速度检测的无线码表装置，其特征在于，所述基座具有两个开口与自行车架相适配的弧形叉件，以将基座固定在自行车架上。

4.根据权利要求3所述的集踏频检测和速度检测的无线码表装置，其特征在于，所述电源模块为锂电池。

5.根据权利要求4所述的集踏频检测和速度检测的无线码表装置，其特征在于，所述第一红外传感器、第二红外传感器通过卡扣方式安装在自行车骑行台上。

6.根据权利要求4所述的集踏频检测和速度检测的无线码表装置，其特征在于，所述磁铁通过胶水粘合固定在车轮辐条上。

7.根据权利要求1至5任一项所述的集踏频检测和速度检测的无线码表装置，其特征在于，所述主控电路板使用STM32芯片作为主控芯片，与第一红外传感器、第二红外传感器及霍尔片通过数字I/O接口相连接；所述无线传输芯片为CC2540传输芯片，与所述主控芯片通过USART异步串行通信接口相连接。

8.如权利要求1至6任一项所述的集踏频检测和速度检测的无线码表装置的检测方法，其特征在于，速度检测包括以下步骤：

A1、STM32芯片初始化；

A2、USART异步串行通信接口初始化；

A3、初始化连接霍尔片的数字信号I/O接口，等待接收来自霍尔片的信号；

A4、骑行自行车使车轮转动，车轮辐条上的磁铁随之转动，当车轮辐条上的磁铁转动到与安装在自行车架上的霍尔片位置重合时，霍尔片检测到一个磁信号；

A5、霍尔片将磁信号通过运算放大器处理后转换成一个脉冲信号传输到STM32芯片；

A6、STM32芯片接收到一个脉冲信号，产生中断事件，在中断事件里面开启计时器；

A7、当车轮转动一圈，磁铁再次到达步骤A4中同一位置时，再次产生一个脉冲信号传输到STM32芯片；

A8、当STM32芯片再次接收到脉冲信号后，读取计时器时间，得出车轮转动一圈的时间；

A9、根据车轮周长，计时器得到的车轮转动的时间，计算出用户车轮当前的速度；

A10、STM32芯片计算出速度后，通过USART异步串行通信接口把数据传送到CC2540传输芯片，CC2540传输芯片通过蓝牙无线协议把数据传送到显示屏。

9.根据权利要求8所述的集踏频检测和速度检测的无线码表装置的检测方法，其特征在于，踏频检测包括以下步骤：

B1、STM32芯片初始化；

B2、初始化连接第一红外传感器、第二红外传感器的数字信号I/O接口，等待接收来自红外传感器的信号；

B3、骑行自行车使车轮转动，用户左脚运动到距离固定在自行车骑行台上的第一红外传感器5CM到10CM的位置的时候，触发第一红外传感器；第一红外传感器产生一个脉冲信号传送到STM32芯片上；

B4、STM32芯片记录下接收至的脉冲信号，并识别出是来自第一红外传感器还是第二红外传感器；打开计时器；

B5、用户右脚运动到距离固定在自行车骑行台上的第二红外传感器5CM到10CM的位置的时候，触发第二红外传感器；第二红外传感器产生另一个脉冲信号传送到STM32芯片上；读取计时器的时间；

B6、STM32芯片检测到第一红外传感器、第二红外传感器发送的脉冲信号后，将两者的时间间隔作为一个完整的踏频周期，即得到踏频时间。