校园综合体质测量仪

周玉洁

山东科技大学，山东 青岛 266000

校园综合体质测量仪

周玉洁

山东科技大学，山东 青岛 266000

校园综合体质测量仪由8位MCU为主控制器，先通过非接触式读卡器对校园卡进行读卡，再通过AD0832对信号进行采样，然后通过LCD将身高、体重、肺活量的进行显示，最后通过GSM发送检测的短信，同时串口接的Wi-Fi通过路由器发送检测结果到平板电脑。该系统可精确测量人体身高、体重、肺活量，具有数据短信发送功能，个人体质指标全部发送到本人指定的手机上；无线传输功能所有的被测数据和刷卡信息无线传输到基于安卓平板电脑上，且数据可以导出；所有测量数据和被测人的信息在安卓的平板电脑显示出来。此综合体质仪能够准确测量身高体重肺活量是校内理想的综合体质测量仪的解决方案。

非接触式读卡器IC；气流传感器；拉绳传感器；压力传感器；GSM；Wi-Fi

现在国家越来越重视学生的体育锻炼，每年都要对学生进行体能测试，然而繁琐的记录，耗费了很多人力。本文就是专门针对校内学生进行体质测量，通过接触校园卡，读取学生信息，然后进行身高、体重、肺活量的测量，并直接可以得到学生的健康指数，直接显示在LCD上，可以通过GSM将数据发送到学生的手机上，通过 Wi-Fi将信息发送到电脑上方便录入学生的信息里[1]。

1 总体方案结构

校园综合体质测量仪能够读取校园射频卡的信息，学生进行身高、体重、肺活量的测量，并可以判断此学生的体质是否合格。将学生所测的信息，通过WIFI上传到平板电脑上，同时将测试数据通过 GSM发送到测试者的手机上。总体方案结构如图1所示。

图1 总体方案结构

2 各部分电路设计

2.1 校园卡读卡电路

本系统中将MF RC522 的数据线接单片机的D0-D7，ALE接单片机的ALE，WR接单片机的P3.6，RD接单片机的P3.7，CS接单片机的P2.7，RST接单片机的P2.7。天线接口通过LC滤波后直接接天线。单片机通过数据线 D0-D7读写 RC522内部寄存器，由于 RC522支持MIFARE类卡的有关协议，因此在操作时只需要按照RC522寄存器的命令进行操作即可完成对卡片的读写。MF RC522非接触式读写卡芯片如图2所示[2]。

图2 MF RC522非接触式读写卡芯片

2.2 测试身高

系统采用的是拉绳式传感器，它可以将位移变化量转换成脉冲信号，这些脉冲信号是由增量式编码器产生。在运动发生时，拉绳伸展和收缩，内部恒力弹簧保证拉绳的紧张度不变。轮毂带动编码器旋转，输出一个与拉绳移动距离成比例的电信号，测量输出信号可以得出运动物体的位移、方向或速率。拉绳传感器的精度高、它的测量范围也很广、寿命长、结构简单、频响特性好、能在恶劣条件下工作、易于实现小型化等的优点。

2.3 测量体重

系统采用双孔悬臂平行梁应变式称重传感器。它是将应变片粘贴到受力的力敏型弹性元件上，当弹性元件受力产生相应的形变，转化成电阻变化。力引起的电阻变化将转换为测量电路的电压变化，通过电子秤专用模拟/数字（A/D）转换器芯片HX711，把模拟电压转化为数字量，再把数字量送给单片机，再通过换算即可得到所测量物体的重量。HX711内部电路图如图3所示。

图3 HX711 内部电路图

2.4 测量肺活量

系统采用AWM720P1大流量传感器，将0～200 L/min收集到的气流转换为1～5 V的电压值，通过模拟/数字（A/D）转换器芯片ADC0832的第0通道转换为数字量，把数字量送给单片机，再通过单片机显示到LCD。利用定时器原理，0.5s定时一次，直到吹完，累加所有的肺活量，最终得到肺活量[3]。

2.5 传输检测结果

采用TC35i无线GSM通信模块，支持GPRS和短消息双通道传输数据；支持多中心数据通信。通过该模块将单片机发送过来的体重、身高、肺活量等信息发送到指定的手机上。平板电脑作为上位机，上位机通过Java语言，可以直接发出操控命令，通过Wi-Fi接收下位机传来的身高、体重、肺活量和健康指数在平板电脑上显示出来。

系统软件流程图如图4。

图4 系统软件流程图

3 测试方法和结果分析

我们选择 3个同学参加测试，检测整个系统是否可以正常工作，正常工作的同时还得检测系统测试的数据是否精确。体质测量记录表如表1所示。

表1 体质测量记录表

体重59.60 59.65 68.58 68.57 50.74 50.76/kg肺活量4520.0 4520.5 3492.5 3492.9 2800.5 2801.3/mL体质 良好 不及格 良好卡号 161 320 028 161 330 002 161 330 046

通过表格我们可以发现，设计的校园综合体质能够较为准确地对学生的各个测量指标进行反馈，达到了预期效果，且测量仪的运行情况良好，能够在实际应用中发挥很好的作用，帮助并方便学生进行体测，有效的减少了测量人员的工作量，提高了工作效率。

4 总结

本设计完成了可刷校园卡，在液晶上显示对应卡号，可精确测量人体身高、体重、肺活量，具有数据短信发送功能，个人体质指标全部发送到本人指定的手机上，方便学生进行查阅，且无线传输功能所有的被测数据和刷卡信息无线传输到平板电脑上，且数据可以导出，提高了工作效率，也有利于学校对数据进行采集和整合，总之，校园综合体质测量仪可以让校园的体能测试更加方便和快捷，更好地满足测量需求。

[1]程德福，王军.传感器原理及应用[M].北京：机械工业出版社，2007．

[2]郭天祥.51单片机C语言教程[M].北京：电子工业出版社，2009.

[3]桑胜举，沈丁.单片机原理及应用[M].北京：中国铁道出版社，2010.

Campus comprehensive physical measurement instrument

Zhou Yujie
Shandong University of Science and Technology, Shandong Qingdao 266000

The campus comprehensive physical measuring instrument by 8 MCU as the main controller, the contactless card reader on the campus card reader, then the signal is sampled by ad0832, and then through the LCD height, weight,vital capacity for display, and finally through the GSM sending SMS, and Wi-Fi through a serial connection the router transmits the detection result to the tablet computer.The system can accurately measure the body height, weight, vital capacity, has a data message sending function, personal physical indicators all sent to my designated mobile phone；wireless transmission function of some measured data and credit card information based on wireless transmission to the Android tablet computer, and all data can be exported；the measurement data and measured the information displayed in the Android tablet computer.This comprehensive physical instrument can accurately measure the height and weight of the vital capacity is a comprehensive physical ideal school The solution measuring instrument.

contactless reader IC; flow sensor; rope sensor; pressure sensor; GSM; Wi-Fi

R197.39

A

1009-6434（2017）3-0151-03