專利名稱：健身器械虛擬實景控制方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種虛擬健身控制方法，尤其涉及一種健身器械虛擬實景控制方法。
背景技術：
目前國內健身行業(yè)和消費市場發(fā)展得較快，借助于現(xiàn)有互聯(lián)網(wǎng)和通訊技術的 發(fā)展，現(xiàn)有的健身場所也相應地建立起內部網(wǎng)絡環(huán)境，鍛煉者可以在某一會員制 公司旗下的任一場館進行訓練，同時還可進行上網(wǎng)瀏覽、辦理各種手續(xù)和累計積 分等操作，從而在身體訓練的同時享受網(wǎng)絡帶來的便利和快捷。傳統(tǒng)的互動娛樂輸入裝置使用時僅限于手指、手腕活動，身體相對靜止，不 但缺乏真實感，而且使用者或操控者的頸椎、腰部、手腕等部位長時間的僵持， 對健康也較為不利。而且對于特殊的互動娛樂比如模擬擊劍、拳擊以及模擬釣魚 等計算機程序，現(xiàn)有產(chǎn)品輸入方式，難于感受互動娛樂想要表達的虛擬現(xiàn)實的境 界。雖然現(xiàn)有的健身場所建立起內部網(wǎng)絡環(huán)境，但大多是提供終端界面、或是通 過第三方伺服器與上位機串聯(lián)形成網(wǎng)絡連接，多臺健身器械相互間、或是健身器 械與管理工具之間的直接連接還是空白。因此，使用現(xiàn)有的健身器材并不能根據(jù) 健身者的實際情況、或是訓練程序內容的更新變化進行自動調整和改變。健身者 的身體狀況會隨著周期性和連續(xù)性的鍛練而變化。對于現(xiàn)有健身器材來說，其所 存儲的訓練程序是傳統(tǒng)的固化程序，這種固有程序的反復使用難以適應身體狀況 的變化，訓練效率大大折扣。當需要改變訓練程序、或是進行程序升級時，對于 現(xiàn)有傳統(tǒng)健身器材來說是相當困難的。以心率功能為例，鍛練時健身者的心率變 化是一個變量，對鍛練強度、鍛練時間、鍛練條件等的確定具有直接影響。而且 通過測量正在使用健身器械鍛練的心率來調節(jié)，必須由專業(yè)教練給出方案并隨機 指導。而現(xiàn)有的健身器械相互間、或是健身器械與管理工具大多不具有直接連接， 因而這種在線指導就難以實現(xiàn)。另外，現(xiàn)有的健身器械也有通過IC卡等作載體與終端機連接進行使用的，但 是Ic卡使用時必須配置讀卡器等硬件，其通用性較差而對健身者具有諸多限制， 生產(chǎn)健身器械的成本也較高。發(fā)明內容本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有虛擬健身器械存在的上述問題，提供一種健身器 械虛擬實景控制方法。本發(fā)明能使人在虛擬環(huán)境中運動，使人在虛擬場景中獲得 如同在真實環(huán)境中健身的體驗，能將原有健身器材僅能將各種參數(shù)顯示在健身器 上的方式改變?yōu)橹苯语@示到電腦上，并通過網(wǎng)絡的連接與其他使用者共同分享運 動健身的樂趣。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術方案如下一種健身器械虛擬實景控制方法，其特征在于包括如下步驟a、健身者在 健身器械上運動時，健身器械上設置的傳感器產(chǎn)生開關量和脈沖信號；b、信號調 理，將輸入的開關量和脈沖信號進行幅度限制和濾波處理，將輸入信號限制在控 制器接受的幅度范圍內；C、信號采樣，對輸入信號進行實時采樣，將采樣的開關 量信號轉換為數(shù)字信號后傳送給上位機，完成信號采樣；d、脈沖計數(shù)，對脈沖信 號進行高頻采樣，并將采樣的脈沖個數(shù)發(fā)送給上位機，上位機將控制器連續(xù)發(fā)送 的脈沖數(shù)相加得到段時間內的總脈沖數(shù)；e、地址編碼，對每個健身設備加上不同 的地址編碼；f、將處理封裝后的數(shù)據(jù)發(fā)送給上位機，上位機顯示出健身者在健身 器械上的運動狀態(tài)信息。所述信號調理中，開關量輸入匹配電路濾除易使控制器誤采樣的高頻脈沖信號。所述信號采樣中，在上位機向健身設備發(fā)出傳輸數(shù)據(jù)命令時，將控制器所采 樣的開關量信號電平的高低轉換為數(shù)字信號后，傳送到上位機。所述脈沖計數(shù)中，控制器對脈沖信號進行高頻采樣，對其上升沿的個數(shù)進行 計數(shù)，將計數(shù)的值緩存在控制器內，在收到上位機發(fā)出的數(shù)據(jù)傳輸命令后，將脈 沖個數(shù)的數(shù)據(jù)發(fā)送給上位機，同時清O緩存的數(shù)據(jù)，開始下一次采樣，上位機通 過連續(xù)不斷的取數(shù)據(jù)命令，將每次脈沖數(shù)相加，得到段時間內的總脈沖數(shù)。所述地址編碼中，控制器的兩位地址編碼輸入位表示不同類型的設備，上位 機通過不同的地址，識別是哪個控制設備發(fā)出的數(shù)據(jù)，將地址信息加載在控制器 向上位機傳送的每個數(shù)據(jù)包中。所述處理封裝后的數(shù)據(jù)通過Usb接口芯片發(fā)送到上位機。采用本發(fā)明的優(yōu)點在于一、本發(fā)明將原有健身器材僅能將各種參數(shù)顯示在健身器上的方式改變?yōu)橹?接將這些數(shù)據(jù)顯示到電腦上，并通過網(wǎng)絡的連接與其他使用者共同分享運動健身 的樂趣。二、 將數(shù)字健身的概念運用在運動健身類產(chǎn)品中，將健身與互聯(lián)網(wǎng)融合到一 起，并結合數(shù)字處理的優(yōu)越性，增加了運動健身器械的功能。三、 本發(fā)明由于結合網(wǎng)絡環(huán)境，使健身者能與其他使用者共同競技娛樂，增 加了健身器械的趣味性。四、 使用方便，對使用環(huán)境要求不高，隨時都能得到健身體驗，當需要增加 訓練項目時，操作簡單方便，易于推廣和普及。五、 使健身者更直觀的了解自己的健身參數(shù)，方便健身者根據(jù)健身參數(shù)來調 整健身計劃。


圖1為本發(fā)明流程結構示意2為本發(fā)明電路原理結構示意3為本發(fā)明電路結構示意4為本發(fā)明Usb接口芯片工作流程結構示意圖具體實施方式
一種健身器械虛擬實景控制方法，包括如下步驟a、健身者在健身器械上運 動時，健身器械上設置的傳感器產(chǎn)生開關量和脈沖信號；b、信號調理，將輸入的開關量和脈沖信號進行幅度限制和濾波處理，將輸入信號限制在控制器接受的幅度范圍內；C、信號采樣，單片機對輸入信號進行實時采樣，控制器將采樣的開關 量信號轉換為數(shù)字信號后傳送給上位機，完成信號采樣；d、脈沖計數(shù)，控制器對 脈沖信號進行高頻采樣，并將采樣的脈沖個數(shù)發(fā)送給上位機，上位機將控制器連 續(xù)發(fā)送的脈沖數(shù)相加得到段時間內的總脈沖數(shù)；e、地址編碼，控制器對每個健身 設備加上不同的地址編碼；f、將處理封裝后的數(shù)據(jù)發(fā)送給上位機，上位機顯示出 健身者在健身器械上的運動狀態(tài)信息。信號調理中，開關量輸入匹配電路濾除易使控制器誤采樣的高頻脈沖信號。 信號采樣中，在上位機向健身設備發(fā)出傳輸數(shù)據(jù)命令時，將控制器所釆樣的開關 量信號電平的高低轉換為數(shù)字信號后，傳送到上位機。脈沖計數(shù)中，控制器對脈 沖信號進行高頻采樣，對其上升沿的個數(shù)進行計數(shù)，將計數(shù)的值緩存在控制器內， 在收到上位機發(fā)出的數(shù)據(jù)傳輸命令后，將脈沖個數(shù)的數(shù)據(jù)發(fā)送給上位機，同時清 0緩存的數(shù)據(jù)，開始下一次采樣，上位機通過連續(xù)不斷的取數(shù)據(jù)命令，將每次脈 沖數(shù)相加，得到段時間內的總脈沖數(shù)。地址編碼中，控制器的兩位地址編碼輸入 位用于表示不同類型的設備，上位機通過不同的地址，識別是哪個控制設備發(fā)出 的數(shù)據(jù)，地址信息加載在控制器向上位機傳送的每個數(shù)據(jù)包中。單片機將處理封 裝后的數(shù)據(jù)通過Usb接口芯片發(fā)送到上位機，由控制器控制Usb接口芯片向上樣機發(fā)送數(shù)據(jù)。本發(fā)明將健身設備與pc機相連并通過網(wǎng)絡技術進行基于網(wǎng)絡平臺的健身運動。硬件的實現(xiàn)主要在于能正確的把健身器上各種傳感器數(shù)據(jù)如自行車運動速度、健身者心率、劃船器速度等，通過usb接口芯片傳到pc機。本發(fā)明應用在健身自行車中時，通過4路開關量及一路脈沖量進行健身自行 車運動速度的采樣，由于自行車轉盤轉動快慢的不同，使4路開關量產(chǎn)生的高電 平次數(shù)也有快與慢的不同，通過對這種高低電平的0/l轉換后，如果轉盤轉速快 則使0/1轉換后的數(shù)據(jù)值比轉速慢的數(shù)據(jù)值大，從而形成了采集的運動速度大小 的不同，再加上脈沖量的檢測就能模擬出相對運動速度。速度數(shù)據(jù)采集完成后， 通過單片機將速度數(shù)據(jù)進行協(xié)議格式的封裝，通過8位數(shù)據(jù)總線傳入usb接口芯 片。Usb接口芯片將接收到的上位機傳出的健身自行車運動速度數(shù)據(jù)通過通用usb 接口傳入上位機，如pc機。數(shù)據(jù)傳到pc機之后，通過設備的專用usb驅動將傳感器的數(shù)據(jù)如運動速度等 提供給網(wǎng)絡虛擬健身平臺，此平臺直接使用傳感器的數(shù)據(jù)模擬出相應的運動狀態(tài)， 并實現(xiàn)無地域限制的共同運動場景。在實現(xiàn)各種設備連接pc機時，使用兩個地址區(qū)分接口分別代表不同的設備。 不同的設備運行時接不同的區(qū)分接口，設備區(qū)分接口產(chǎn)生相應單片機接口的高電 平信號，在單片機傳輸數(shù)據(jù)時，根據(jù)這個信號在數(shù)據(jù)封裝時產(chǎn)生不同的設備地址。 在上位機接收到封裝的數(shù)據(jù)時，將數(shù)據(jù)解包后，通過地址的區(qū)分就可以區(qū)別不同 的設備。本發(fā)明中設置Usb接口板用于采集4路開關量，l路脈沖信號，并通過USB 接口傳送給上位機。USB接口板內置地址設置，可將同一條USB線上掛不同地 址的健身器械，實現(xiàn)了多一個USB 口多個外設。USB接口板采用了USB接口芯 片PDIUSB12，控制器采用STC12C5410AD。本發(fā)明的工作原理如下健身者在劃船器、跑步機、健身自行車等健身器械 上運動時，使傳感器產(chǎn)生開關量和脈沖信號，經(jīng)過信號調理得到較好的采樣信號， 由單片機進行信號采樣，并將數(shù)據(jù)轉換成上位機需要的數(shù)據(jù)格式，再由單片機程 序加入設備的地址編碼，單片機再將處理封裝好的數(shù)據(jù)通過Usb接口芯片發(fā)至上 位機。由上位機顯示出使用者的運動速度，狀態(tài)等信息。
權利要求
1、一種健身器械虛擬實景控制方法，其特征在于包括如下步驟a、健身者在健身器械上運動時，健身器械上設置的傳感器產(chǎn)生開關量和脈沖信號；b、信號調理，將輸入的開關量和脈沖信號進行幅度限制和濾波處理，將輸入信號限制在控制器接受的幅度范圍內；c、信號采樣，對輸入信號進行實時采樣，將采樣的開關量信號轉換為數(shù)字信號后傳送給上位機，完成信號采樣；d、脈沖計數(shù)，對脈沖信號進行高頻采樣，并將采樣的脈沖個數(shù)發(fā)送給上位機，上位機將控制器連續(xù)發(fā)送的脈沖數(shù)相加得到段時間內的總脈沖數(shù)；e、地址編碼，對每個健身設備加上不同的地址編碼；f、將處理封裝后的數(shù)據(jù)發(fā)送給上位機，上位機顯示出健身者在健身器械上的運動狀態(tài)信息。
2、 根據(jù)權利要求1所述的健身器械虛擬實景控制方法，其特征在于所述信 號調理中，開關量輸入匹配電路濾除易使控制器誤采樣的高頻脈沖信號。
3、 根據(jù)權利要求l所述的健身器械虛擬實景控制方法，其特征在于所述信 號采樣中，在上位機向健身設備發(fā)出傳輸數(shù)據(jù)命令時，將控制器所采樣的開關量 信號電平的高低轉換為數(shù)字信號后，傳送到上位機。
4、 根據(jù)權利要求1所述的健身器械虛擬實景控制方法，其特征在于所述脈 沖計數(shù)中，控制器對脈沖信號進行高頻采樣，對其上升沿的個數(shù)進行計數(shù)，將計 數(shù)的值緩存在控制器內，在收到上位機發(fā)出的數(shù)據(jù)傳輸命令后，將脈沖個數(shù)的數(shù) 據(jù)發(fā)送給上位機，同時清0緩存的數(shù)據(jù)，開始下一次采樣，上位機通過連續(xù)不斷 的取數(shù)據(jù)命令，將每次脈沖數(shù)相加，得到段時間內的總脈沖數(shù)。
5、 根據(jù)權利要求1所述的健身器械虛擬實景控制方法，其特征在于所述地 址編碼中，控制器的兩位地址編碼輸入位表示不同類型的設備，上位機通過不同 的地址，識別是哪個控制設備發(fā)出的數(shù)據(jù)，將地址信息加載在控制器向上位機傳 送的每個數(shù)據(jù)包中。
6、 根據(jù)權利要求l、 2、 3、 4或5所述的健身器械虛擬實景控制方法，其特征在于所述處理封裝后的數(shù)據(jù)通過Usb接口芯片發(fā)送到上位機。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種健身器械虛擬實景控制方法，包括a.健身器械上設置的傳感器產(chǎn)生開關量和脈沖信號；b.將輸入的開關量信號進行幅度限制和濾波處理，將輸入信號限制在控制器接受的幅度范圍內；c.對輸入信號進行實時采樣，將采樣的開關量信號轉換為數(shù)字信號后傳送給上位機，完成信號采樣；d.對脈沖信號進行高頻采樣，并將采樣的脈沖個數(shù)發(fā)送給上位機，上位機將控制器連續(xù)發(fā)送的脈沖數(shù)相加得到段時間內的總脈沖數(shù)；e.對每個健身設備加上不同的地址編碼；f.將處理封裝后的數(shù)據(jù)發(fā)送給上位機，上位機顯示出健身者在健身器械上的運動狀態(tài)信息。本發(fā)明將各種健身參數(shù)直接顯示到電腦上，并通過網(wǎng)絡的連接與其他使用者共同分享運動健身的樂趣。
文檔編號A63B24/00GK101269265SQ20081004486
公開日2008年9月24日 申請日期2008年2月29日 優(yōu)先權日2008年2月29日
發(fā)明者順 顏 申請人:四川省樂樂健體育用品有限公司