智能体测设备之坐位体前屈中的防作弊设计与实现

刘 丹 高玲玲 罗文佳

（西南财经大学天府学院，四川 绵阳621000）

近些年来，国家教育部对大学生体育测试的要求越来越高，各大高校也都引起了重视。但是在体侧过程中，由于一些设备自身的不完善，会导致有些学生钻空子，可能会出现一些作弊手段。西南财经大学天府学院对此情况，组织教师科研团队自己发明设计了一套智能体测设备。

坐位体前屈测试设备，主要用于体育测试项目，具有刷卡签到、人脸识别、数据处理、数据传服务器等功能。在技术实现上，该设备采用拉线传感器实现坐位体前屈数据的测试，数据的精度较高，且测试数据较快该数据通过单片机进行信号转换，转换为UART 格式并传输给安卓系统，然后进行数据处理和上传服务器，在数据的传输、处理速度、准确性、保密性等方面具有一定的技术优势。

1 总体设计方案

体前屈设备包括安卓控制终端，单片机模块，传感器模块，防作弊模块。被测量者推动挡板的时候，拉动拉线传感器，拉线传感器里面的线传动的时候会遮挡光线，遮挡一次就触发MSP430 的一个下降沿中断，MCU 通过计算中断的次数来计算拉线的长度，通过232 串口传送给安卓系统。如图1 所示。

2 传感器模块

传感器选择欧姆龙拉绳位移编码器NPN 100线，如图2 所示，位移传感器安装在体前屈设备的固定位置上，拉绳缚在推杆上。拉绳直线运动和推杆运动轴线对准。被测学生推杆时，拉绳伸展和收缩。一个内部弹簧保证拉绳的张紧度不变。带螺纹的轮毂带动精密旋转感应器旋转，输出一个与拉绳移动距离成比例的电信号。单片机测量输出信号可以得出推杆的位移、方向或速率，进而得出被测学生的体前屈成绩。

图1 总体设计框图

图2

3 防作弊模块电路设计

图3 电路原理图设计

这部分主要是为了防止学生来回推，导致拉线传感器一直计数，最终成绩会叠加。防作弊模块采用的是TC4013BP 双D 触发器，拉线传感器A、B 两路信号相差90 度，双D 触发器的两个输出端分别接的A 和B，当体前屈设备正向推得时候，拉线传感器的输出有信号，往回推的时候，输出没有信号，而且拉线传感器计数停止。波形如图4。

4 采样电路设计

旋转编码器采用5.0V 供电，NPN 集电极开路输出，和单片机系统电压差异不大，因此仅仅需要一个简单的上拉和限流即可，单片机采用中断采集下降沿信号，采样原理图如5 所示。

两路体前屈均采用拉线传感器，采集频率信号，其中第一路使用单片机P1.1 口中断，第二路采用P2.1 口中断，这样的设计能有效避免单片机中断处理程序查询带来的时间延迟。

图4 正推反推波形图

图5 体前屈频率信号采样电路

5 结论

这套体前屈设备目前已经在西南财经大学天府学院正式投入使用，有效的解决了防作弊的问题。