游泳項(xiàng)目電子訓(xùn)練誘導(dǎo)儀的研制分析

中圖分類號(hào)：G861.1? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)：A? ? ?文章編號(hào)：1009-9328（2021）05-073-02

摘? ? 要? 針對(duì)游泳項(xiàng)目的傳統(tǒng)訓(xùn)練中游泳者對(duì)于游泳節(jié)奏以及強(qiáng)度把握不夠精準(zhǔn)的問(wèn)題，特研制出一款電子訓(xùn)練誘導(dǎo)儀。此誘導(dǎo)儀器不僅操作簡(jiǎn)便，還能對(duì)運(yùn)動(dòng)員在訓(xùn)練中的興趣以及效率起到促進(jìn)作用，以使游泳訓(xùn)練更加科學(xué)。

關(guān)鍵詞? 游泳項(xiàng)目? 電子訓(xùn)練誘導(dǎo)儀? 研制? 分析

隨著體育國(guó)際化、社會(huì)化、現(xiàn)代化的發(fā)展趨勢(shì)，科技在現(xiàn)代體育發(fā)展中發(fā)揮著不可或缺的作用。金牌之爭(zhēng)背后實(shí)際上是體育科技之爭(zhēng)，電子技術(shù)、新材料的高速發(fā)展推動(dòng)電子訓(xùn)練器材在運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練領(lǐng)域中應(yīng)用的愈加廣泛，電子器材由此引發(fā)了訓(xùn)練方式的新一輪革新。在現(xiàn)代化的科學(xué)訓(xùn)練中，使用先進(jìn)的訓(xùn)練設(shè)備對(duì)訓(xùn)練效果的提高會(huì)起到積極作用。

一、游泳項(xiàng)目中電子訓(xùn)練誘導(dǎo)儀的研制原理

電子誘導(dǎo)儀系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖如圖1所示。

首先，使用速度誘導(dǎo)模塊當(dāng)中的第1模塊，教練員可以使用手持設(shè)備當(dāng)中的輸入鍵盤，輸入各種訓(xùn)練內(nèi)容參數(shù)，在輸入完成之后手持設(shè)備上的無(wú)線發(fā)送模塊，就會(huì)將指令向第2模塊中的控制器進(jìn)行傳輸。其次，控制器中的無(wú)線接收模塊對(duì)指令予以接收之后再交給單片機(jī)實(shí)行處理，再經(jīng)由數(shù)據(jù)線把控制信號(hào)向第3部分的LED燈帶進(jìn)行傳送。最后，第3個(gè)模塊由LED燈所組成的燈帶會(huì)依次接收相應(yīng)控制信號(hào)，然后開始發(fā)光，多路燈帶可以按照設(shè)定速度依次完成亮燈，由此對(duì)游泳運(yùn)動(dòng)員在游泳速度方面實(shí)行有效誘導(dǎo)。

每個(gè)模塊的組成以及功能：模塊1手持設(shè)備中主要包含液晶顯示屏、無(wú)線發(fā)射模塊、單片機(jī)的處理芯片、鍵盤。其中，鍵盤所起到的作用是將各種訓(xùn)練內(nèi)容參數(shù)輸入系統(tǒng);單片機(jī)芯片所起到的作用是把訓(xùn)練內(nèi)容各項(xiàng)參數(shù)向液晶顯示屏進(jìn)行傳輸然后顯示，再把訓(xùn)練內(nèi)容中的各種參數(shù)向無(wú)線發(fā)射模塊進(jìn)行傳輸，無(wú)線發(fā)射模塊會(huì)把各個(gè)訓(xùn)練內(nèi)容當(dāng)中的參數(shù)指令，向模塊2進(jìn)行發(fā)送。

模塊二中的可編程控制器主要包括可編程控制器、溫度傳感器、蜂鳴器、無(wú)線接收模塊。無(wú)線接收模塊起到的作用是，對(duì)手持設(shè)備所發(fā)送的各項(xiàng)訓(xùn)練內(nèi)容以及參數(shù)指令予以有效接收。可編程控制器就是對(duì)無(wú)線模塊所接收到的指令實(shí)行有效處理，然后對(duì)相關(guān)指令信號(hào)進(jìn)行傳輸，交給LED進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。溫度傳感器起到的作用是對(duì)游泳池水內(nèi)溫度進(jìn)行采集，然后顯示在液晶屏上。蜂鳴器起到的作用就是語(yǔ)音播報(bào)，能夠提示運(yùn)動(dòng)員及時(shí)進(jìn)入到訓(xùn)練狀態(tài)中。

模塊三中的水下LED發(fā)光燈帶，主要包括LED燈和驅(qū)動(dòng)電路。驅(qū)動(dòng)電路起到的作用就是對(duì)控制信號(hào)進(jìn)行接收，然后對(duì)多路LED燈進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，對(duì)設(shè)定序列予以發(fā)光。讓運(yùn)動(dòng)員通過(guò)視覺(jué)觀察亮燈誘導(dǎo)的具體速度，進(jìn)而對(duì)訓(xùn)練節(jié)奏進(jìn)行掌握[1]。

二、游泳項(xiàng)目中電子訓(xùn)練誘導(dǎo)儀的硬件過(guò)程

（一）電子訓(xùn)練誘導(dǎo)儀的手持設(shè)備

手持設(shè)備主要由無(wú)線發(fā)射模塊、液晶屏、鍵盤共同組成。教練可通過(guò)手持設(shè)備遠(yuǎn)程自主設(shè)置培訓(xùn)內(nèi)容。

單片機(jī)控制系統(tǒng)由擴(kuò)展插針接口、串行通信電平的轉(zhuǎn)換電路、晶振電路、單片機(jī)等組成。

短距離的無(wú)線收發(fā)模塊由兩部分組成：無(wú)線發(fā)射器和無(wú)線接收器。通信的基本原理是來(lái)自發(fā)射端的數(shù)據(jù)以無(wú)線方式傳輸，接收端天線接收并處理，以獲得正確、經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的精準(zhǔn)數(shù)據(jù)。

考慮游泳池場(chǎng)地的大小，可使用CC1101-232的無(wú)線發(fā)射和接收模塊。此模塊中包含可配置的調(diào)制解調(diào)器，在調(diào)制時(shí)支持不同的格式，數(shù)據(jù)在傳輸時(shí)的速率高達(dá)500kb/s。通過(guò)打開調(diào)制解調(diào)器上集成的前向糾錯(cuò)選項(xiàng)可以提高性能。在發(fā)射狀態(tài)時(shí)，發(fā)射功率可編程可調(diào)，最大發(fā)射功率可達(dá)+10dBm，接收時(shí)靈敏度為110dBm。其具有的低功耗和強(qiáng)抗干擾能力等特點(diǎn)在游泳訓(xùn)練時(shí)可以很好地滿足數(shù)據(jù)在傳輸中的需求。

（二）電子訓(xùn)練誘導(dǎo)儀中的可編程控制器

可編程控制器由LED驅(qū)動(dòng)控制電路、語(yǔ)音播報(bào)電路、溫度傳感器、無(wú)線模塊、SCT 89 C52的單片機(jī)系統(tǒng)所組成。能夠?qū)τ?xùn)練指令起到接收、處理的作用，輸出一定的定時(shí)控制信號(hào)并傳輸至水下燈帶。

可編程控制器在接收到手持設(shè)備傳輸?shù)挠?xùn)練信號(hào)之后，針對(duì)工作模式做出相應(yīng)判斷，并根據(jù)相應(yīng)的燈控制LED燈再次亮滅，實(shí)時(shí)顯示采集到的水溫。同時(shí)，當(dāng)訓(xùn)練者訓(xùn)練完成、處于間歇期時(shí)，蜂鳴器會(huì)發(fā)出必要的聲音進(jìn)行提示[2]。

三、電子誘導(dǎo)儀功能的具體測(cè)試

在日常的游泳訓(xùn)練當(dāng)中，電子誘導(dǎo)儀為游泳教練在訓(xùn)練中提供以下幾種模式。同時(shí)，教練還可以針對(duì)基本的訓(xùn)練需求，自主設(shè)置訓(xùn)練模式。

模式一，勻速間歇訓(xùn)練的狀態(tài)。根據(jù)泳池泳道的長(zhǎng)度，在泳道下方鋪設(shè)定制的五十米LED燈帶。通電后，通過(guò)手持設(shè)備設(shè)置游泳訓(xùn)練內(nèi)容，如設(shè)置十個(gè)一千米，每一百米設(shè)置游泳一分鐘勻速完成，間隔三十秒。設(shè)置完成后按下啟動(dòng)鍵，燈帶從始端到終點(diǎn)勻速點(diǎn)亮，燈帶全亮。再以勻速?gòu)慕K點(diǎn)到起點(diǎn)，按照預(yù)設(shè)的一分鐘完成一次一百米的往返速度誘導(dǎo)訓(xùn)練，完成一輪誘導(dǎo)訓(xùn)練。計(jì)數(shù)器倒數(shù)1并顯示出來(lái)，并間歇保持三十秒。三十秒之后提示音響起，燈帶會(huì)從初始端再次勻速亮燈，當(dāng)燈到達(dá)終點(diǎn)時(shí)，燈帶全亮。再以勻速?gòu)慕K點(diǎn)到初始點(diǎn)，按照預(yù)設(shè)的一分鐘完成一次一百米往返的速度間隔三十秒速度誘導(dǎo)訓(xùn)練，之后繼續(xù)進(jìn)行下一輪速度誘導(dǎo)訓(xùn)練。重復(fù)此法，達(dá)到設(shè)定效果即完成一組誘導(dǎo)訓(xùn)練。

模式二，分段往返間歇的不勻速狀態(tài)。按照泳池泳道的長(zhǎng)度，在泳道下方放置一個(gè)定制的五十米LED燈帶，打開電源，通過(guò)手持設(shè)備設(shè)置游泳訓(xùn)練內(nèi)容。比如：設(shè)置十個(gè)十米，設(shè)置每一百米總游泳里程，限時(shí)一分鐘非勻速完成;前五十米設(shè)置為二十七秒，后五十米設(shè)置為三十三秒，間隔30秒。設(shè)置完成后按下啟動(dòng)鍵，燈帶從初始點(diǎn)到結(jié)束點(diǎn)按照二十七秒的時(shí)間，燈帶依次亮起，直至全亮。然后以三十三秒的勻速?gòu)慕K點(diǎn)到初始點(diǎn)，按照預(yù)設(shè)的一百米總時(shí)間完成一分鐘的往返速度誘導(dǎo)訓(xùn)練，完成一輪誘導(dǎo)訓(xùn)練。計(jì)數(shù)器倒計(jì)時(shí)1的次數(shù)并顯示，并保持間隔三十秒。三十秒后提示音響起，燈帶從起始端以勻速再次亮起，最后燈全部亮起。再以勻速?gòu)慕K點(diǎn)到初始點(diǎn)，按照預(yù)設(shè)速度完成一分鐘一個(gè)的往返速度一百米三十秒的速度誘導(dǎo)訓(xùn)練，然后繼續(xù)進(jìn)行下一輪速度誘導(dǎo)訓(xùn)練。重復(fù)此法，達(dá)到設(shè)定效果即完成一組速度感應(yīng)訓(xùn)練[3]。

四、結(jié)語(yǔ)

電子誘導(dǎo)儀操作簡(jiǎn)單方便，可根據(jù)運(yùn)動(dòng)員具體情況提供不同的訓(xùn)練模式，教練還可以自主設(shè)置訓(xùn)練參數(shù)。同時(shí)，電子誘導(dǎo)儀具備語(yǔ)音播報(bào)提示、測(cè)量水溫等功能。教練員可遠(yuǎn)程控制設(shè)備，電子誘導(dǎo)儀具備便捷化、智能化、人性化、維護(hù)更換成本低等優(yōu)點(diǎn)，在專業(yè)訓(xùn)練中能很好地滿足訓(xùn)練強(qiáng)度、節(jié)奏的精確控制等重要訓(xùn)練要素，能夠?qū)ξ覈?guó)當(dāng)下游泳訓(xùn)練的落后狀況予以改善，從而提升游泳訓(xùn)練的效率。

參考文獻(xiàn)：

[1]王合霞，王勇，唐亮.游泳項(xiàng)目電子訓(xùn)練誘導(dǎo)儀的研制與運(yùn)用研究[J].山東體育科技，2016，38（04）：51-54.

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[3]彭寅安，林詩(shī)存，胡子銘，等.有關(guān)《YXJ型游泳訓(xùn)練測(cè)試儀》研制的思考[J].武漢體育學(xué)院學(xué)報(bào)，1997（01）：89-92.