智能體測設(shè)備之坐位體前屈中的防作弊設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

劉 丹 高玲玲 羅文佳

（西南財(cái)經(jīng)大學(xué)天府學(xué)院，四川 綿陽621000）

近些年來，國家教育部對大學(xué)生體育測試的要求越來越高，各大高校也都引起了重視。但是在體側(cè)過程中，由于一些設(shè)備自身的不完善，會導(dǎo)致有些學(xué)生鉆空子，可能會出現(xiàn)一些作弊手段。西南財(cái)經(jīng)大學(xué)天府學(xué)院對此情況，組織教師科研團(tuán)隊(duì)自己發(fā)明設(shè)計(jì)了一套智能體測設(shè)備。

坐位體前屈測試設(shè)備，主要用于體育測試項(xiàng)目，具有刷卡簽到、人臉識別、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)傳服務(wù)器等功能。在技術(shù)實(shí)現(xiàn)上，該設(shè)備采用拉線傳感器實(shí)現(xiàn)坐位體前屈數(shù)據(jù)的測試，數(shù)據(jù)的精度較高，且測試數(shù)據(jù)較快該數(shù)據(jù)通過單片機(jī)進(jìn)行信號轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換為UART 格式并傳輸給安卓系統(tǒng)，然后進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和上傳服務(wù)器，在數(shù)據(jù)的傳輸、處理速度、準(zhǔn)確性、保密性等方面具有一定的技術(shù)優(yōu)勢。

1 總體設(shè)計(jì)方案

體前屈設(shè)備包括安卓控制終端，單片機(jī)模塊，傳感器模塊，防作弊模塊。被測量者推動擋板的時(shí)候，拉動拉線傳感器，拉線傳感器里面的線傳動的時(shí)候會遮擋光線，遮擋一次就觸發(fā)MSP430 的一個(gè)下降沿中斷，MCU 通過計(jì)算中斷的次數(shù)來計(jì)算拉線的長度，通過232 串口傳送給安卓系統(tǒng)。如圖1 所示。

2 傳感器模塊

傳感器選擇歐姆龍拉繩位移編碼器NPN 100線，如圖2 所示，位移傳感器安裝在體前屈設(shè)備的固定位置上，拉繩縛在推桿上。拉繩直線運(yùn)動和推桿運(yùn)動軸線對準(zhǔn)。被測學(xué)生推桿時(shí)，拉繩伸展和收縮。一個(gè)內(nèi)部彈簧保證拉繩的張緊度不變。帶螺紋的輪轂帶動精密旋轉(zhuǎn)感應(yīng)器旋轉(zhuǎn)，輸出一個(gè)與拉繩移動距離成比例的電信號。單片機(jī)測量輸出信號可以得出推桿的位移、方向或速率，進(jìn)而得出被測學(xué)生的體前屈成績。

圖1 總體設(shè)計(jì)框圖

圖2

3 防作弊模塊電路設(shè)計(jì)

圖3 電路原理圖設(shè)計(jì)

這部分主要是為了防止學(xué)生來回推，導(dǎo)致拉線傳感器一直計(jì)數(shù)，最終成績會疊加。防作弊模塊采用的是TC4013BP 雙D 觸發(fā)器，拉線傳感器A、B 兩路信號相差90 度，雙D 觸發(fā)器的兩個(gè)輸出端分別接的A 和B，當(dāng)體前屈設(shè)備正向推得時(shí)候，拉線傳感器的輸出有信號，往回推的時(shí)候，輸出沒有信號，而且拉線傳感器計(jì)數(shù)停止。波形如圖4。

4 采樣電路設(shè)計(jì)

旋轉(zhuǎn)編碼器采用5.0V 供電，NPN 集電極開路輸出，和單片機(jī)系統(tǒng)電壓差異不大，因此僅僅需要一個(gè)簡單的上拉和限流即可，單片機(jī)采用中斷采集下降沿信號，采樣原理圖如5 所示。

兩路體前屈均采用拉線傳感器，采集頻率信號，其中第一路使用單片機(jī)P1.1 口中斷，第二路采用P2.1 口中斷，這樣的設(shè)計(jì)能有效避免單片機(jī)中斷處理程序查詢帶來的時(shí)間延遲。

圖4 正推反推波形圖

圖5 體前屈頻率信號采樣電路

5 結(jié)論

這套體前屈設(shè)備目前已經(jīng)在西南財(cái)經(jīng)大學(xué)天府學(xué)院正式投入使用，有效的解決了防作弊的問題。