摘 要

随着改革开放以来经济的快速发展以及生活水平的逐步提高，如今开展全民健身运动已经上升成为了国家战略。然而现有的健身运动器材大多功能单一，结构简单，关于搏击运动方面的训练器材更是如此，远远不能满足大众的健身需要。因此怎样对搏击训练器材实现系统化专业化的改造与创新，让使用者在搏击训练的同时获取其力量参数等成为了搏击运动器材发展的必然趋势。

本文首先介绍了目前国内外搏击训练器材的发展状况以及其研究意义后，根据课题内容，使用MSP430F249MCU完成对搏击多维多参数测试仪的电路设计，反应时间由定时器B完成测量，定时器A与HC-SR04传感器相配合完成速度测量，拳力测量由MPX4115测力传感器得出。并在此基础上使用RS232接口和无线通信接口两种通信接口，可对训练者各种力量参数完成三个维度的测试功能，并可以由此重建训练者从出拳到击中拳击训练靶整个打靶过程中拳击手套的运动轨迹。研究结果表明：本文设计的这款搏击参数测试仪的确具有可行性，可以让用户在测试与锻炼中体验到全方位的关怀体验。

关键词：MSP430F249单片机；MPX4115测力模块；HC-SR04超声波测速模块

Abstract

With the rapid development of economy and the gradual improvement of living standards, the development of the national fitness campaign has become a national strategy. However the existing fitness equipment mostly single in function, simple structure, a boxing training equipment is even more so, far from being able to meet the public health. Therefore, how to combat training equipment realize the transformation and innovation of the system of professional, let users in combat training at the same time to obtain the strength parameters become combat sports equipment development inevitable trend.

First of all, the paper introduces the development status of domestic and international boxing training equipment and significance of the research, according to the topics, to fight multi-dimensional and multi parameter test instrument circuit design using MSP430F249MCU, reaction time by the timer B complete measurement, a timer and hc-sr04 sensor is matched with the completion of the speed measurement, the punch force measurement by the MPX4115 force measuring sensor derived. And on the basis of using RS232 interface and wireless communication interface, communication interface of two, three dimensions of the test functions for the completion of the various power parameters of the training, and can be thus reconstruction trainers from punches to the moving track of boxing training target hit the target boxing gloves. The results of the study show that: in this paper, the design of this fight parameter tester indeed is feasible, can let users in the test and training to experience a full range of care experience.

Key Words：MSP430F249 MCU ；MPX4115 force transducer；HC - SR04 combined ultrasonic sensor

目 录

第1章 绪论 1

1.1 选题背景 1

1.2 搏击训练参数测试仪的目的与意义 1

1.3 国内外研究现状 2

1.4 研究内容与目标 3

1.5 研究思路与论文结构 3

第2章 搏击训练参数测量系统总体方案设计 5

2.1 总体方案结构与元件选型 5

2.2 MSP430F249介绍 6

2.3 搏击训练参数测量系统测速模块介绍 7

2.4 搏击训练参数测量系统测力模块介绍 8

2.5 本章小结 9

第3章 搏击训练参数测试仪硬件电路设计 10

3.1 电源电路设计 10

3.2 外围辅助电路设计 10

3.2.1 晶振电路 10

3.2.2 复位电路 11

3.3 速度测量部分设计 12

3.4 力传感器设计部分 14

3.5 显示电路设计 14

3.6 按键提示模块 15

3.7 通讯电路设计 17

3.7.1 RS232接口部分 17

3.7.2 nRF24L01模块 18

3.8 本章小结 19

第4章 搏击训练参数测试仪软件设计 20

4.1 搏击训练参数测试仪工作原理 20

4.2 系统端口资源分配 20

4.3 看门狗设置 21

4.4 主程序的设计 22

4.5 各子程序的设计 26

4.5.1 Timer_B计时程序设计 26

4.5.2 HC-SR04测速子程序设计 27

4.5.3 MPX4115测力子程序设计 28

4.6 无线通讯程序设计 29

4.6.1 nRF24L01发送程序流程 29

4.6.2 nRF24L01接收程序流程 30

4.7 本章小结 31

第5章 系统调试运行 33

5.1 IAR的编程环境设置 33

5.2 Protues的设置 36

5.3 本章小结 37

第6章 总结和展望 39

6.1 总结 39

6.2 展望 39

参考文献 40

附录 系统原理图 41

致谢 42

绪论

选题背景

随着改革开放以来经济的发展以及人民生活水平的逐步提高，而今开展全民健身运动已经上升成为了国家战略^[1]。在北京奥运会的成功举办标志着我国正式迈入体育强国的行列，实现了百多年来摆脱东亚病夫的梦想^[2]。但由于历史遗留问题，我国才刚刚摆脱温饱问题，尚未进入全面小康社会，体育事业的发展也大多停留在精英体育的层次，大众过去的一些运动项目大多受到器材的限制发展有限，比如射击、棒球等运动需要相对昂贵器材的运动在我国属于冷门运动，而乒乓球、篮球、羽毛球等相对花费较少的运动成为我国最为常见的一些运动项目。

如今，全民健身已成为人们日益关注的话题。事实上，随着经济的飞速发展，伴随而来不仅仅是人民生活水平的提高，还有人民对健身运动的需求的不断提高。比如现在兴起的广场舞、夜跑族、瑜伽热、人鱼线、马甲线等现象不断反映了全民健身的发展。但是，由于城市人口与用地的问题，可供人们健身的地点愈加有限，体育场所时常处于满员状态，因此一些人将运动场所转移到健身房或者家中，跑步机等家庭健身器材纷纷走进千家万户，室内健身运动处于蓬勃发展之中。除此之外，室内健身运动与健身器材的大发展还与如今社会的生活状态的改变息息相关。随着城市化进程的不断加快，农村人口的不断外迁，产业的不断转型与升级，大多数人从事的劳动轻量化，从事重体力劳动者的不断减少，办公室群体的不断增大，导致每日运动量急剧减少，宅男文化影响加重，亚健康人群不断增加，许多人因为各种原因缺乏必要的身体锻炼，身体长期处于不良状态。为了避免因为身体亚健康带来的各种问题，并且由于时间空间的限制，许多人便倾向于到健身房或者家庭室内进行运动健身。