专利名称：基于手机的自行车测速及心率监测装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及自行车测速及心率监测装置技术领域，尤其涉及一种基于手机的自行车测速及心率监测装置。
背景技术：
运动心率即人体在运动时保持的心率状态，不管是有氧运动，还是无氧运动，都要一个合适的心率才能达到较佳的运动效果，保持最佳运动心率对于运动效果和运动安全都很重要。例如，公路自行车是一项以有氧耐力为主的运动，有氧运动持续的时间比较长，从几十分钟到十几小时不等，在这段时间内，运动者做功的功率比较平均，运动强度和心率之间有紧密的关系。对一般运动者来说，运动时心率保持在最高心率的60-85%是较为合适的，但是对于专业车手，其目的不仅仅在于锻炼身体，还要注重运动技能水平的提升，因此在运动过程中，车手需要时刻了解车速以及心率的状况，来对运动强度进行调节，并且还需要将这些检测数据记录下来，便于车手对自身运动技能水平的分析。现有的车速监测装置和心率监测装置都只是作为单独的设备分别进行监测和显示，功能单一，不能记录车手实时运动状态(车速及心率状况)的数据，采用电池供电，静态电流大、能耗偏高。而且现有的心率监测装置通过有线传输的方式将监测数据显示在显示屏上，在运动时对车手造成诸多不便。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足而提供一种基于手机的自行车测速及心率监测装置，本装置结合手机的便携性以及可进行数据处理、储存和显示的特点，同时将车速和心率数据在手机上显示并存储，方便车手在骑行过程中了解实时运动状态和对自身运动技能水平的分析，扩展应用空间大，本装置的心率信号采用无线传输的方式，没有线缆束缚，测试车速和心率更为便捷。为达到上述目的，本发明通过以下技术方案来实现。基于手机的自行车测速及心率监测装置，包括心率测量装置、可测试自行车速度的速度传感装置和与手机电连接的手机介面装置，速度传感装置与手机介面装置电连接， 心率测量装置设有无线发送�？椋只槊孀爸蒙栌杏胛尴叻⑺湍？橄嗥ヅ涞奈尴呓邮漳？椋凰俣却凶爸媒嗖獾降某邓傩藕糯椭潦只槊孀爸茫穆什饬孔爸媒嗖獾降男穆市藕磐ü尴叽涞姆绞酱椭潦只槊孀爸茫只槊孀爸迷俳邓傩藕藕托穆市藕沤写砗蟠椭潦只只猿邓傩藕藕托穆市藕沤写⒋婧拖允尽Ｆ渲校只槊孀爸猛ü只亩涌谟胧只缌樱只槊孀爸冒ㄐ藕糯砟？楹凸┑缒？椋┑缒？榈氖淙攵擞攵涌诘纳蓝俗拥缌樱┑缒？榈氖涑龆朔直鹩胄藕糯砟？楹臀尴呓邮漳？榈牡缭词淙攵说缌樱尴呓邮漳？榈氖涑龆�、速度传感装置的输出端与信号处理�？榈氖淙攵说缌樱藕糯砟？榈氖涑龆擞攵涌诘穆罂朔缍俗拥缌樱欢涌诘纳蓝俗邮涑龅男藕啪┑缒？檎髀瞬ê笮纬晌藕糯砟？楹臀尴呓邮漳？楣┑绲腄C电源，信号处理�？榻邓傩藕藕托穆市藕糯砗笤偻ü涌诘穆罂朔缍俗哟椭潦只�。手机介面装置与手机的耳机接口的声道端子电连接，将手机的R、L声道输出的正弦波信号经整流升压来作为电源，无需外加电源，从而降低使用成本。进一步地，信号处理�？榘ǘ猿邓傩藕藕托穆市藕沤械哟淼男藕糯硇酒琁Cl，无线接收�？榈氖涑龆私有藕糯硇酒琁Cl的IODl脚，速度传感装置的输出端接信号处理芯片ICl的INT脚，信号处理芯片ICl的信号输出端通过数据传送模块与耳机接口的麦克风端子电连接。信号处理芯片ICi可对车速信号和心率信号进行分时叠加处理，然后将处理后的信号利用耳机接口的麦克风端子传送至手机，采用信号处理芯片ICi可减少外围电路元件数量，使得手机介面装置的PCB线路更为精简，成本更低。再进一步地，信号处理芯片ICl的信号输出端包括BZ、RFCO, IOBl和I0B2脚，数据传送模块包括分别与信号处理芯片ICl的BZ、RFCO, IOBl和I0B2脚电连接的跳线开关 JP2、JP3、JP4和JP5，信号处理芯片ICl的输出信号通过跳线开关JP2、JP3、JP4和JP5其中任一所在的线路传送。信号处理芯片ICl的BZ、RFC0、I0B1和I0B2脚分别位于该芯片的不同方向，信号处理芯片ICl的信号输出端均可实现输出处理后的信号的功能，在设计或生产本装置时，可根据实际情况选择位于不同方向的信号输出端与数据传送�？橄喽杂Φ奶呖亓樱杓屏榛睿奖闵庸�。再进一步地，信号处理芯片ICl的I0C1、I0C2、I0C3和I0C4脚分别通过功能控制按键SW1、SW2、SW3和SW4与供电模块的输出端VDD电连接；信号处理芯片ICl的RESET脚接复位控制键SW5 ;信号处理芯片ICl的I0B3脚接信号处理指示灯。手机介面装置设有复位等功能控制按键以及显示信号处理�？楣ぷ髯刺男藕糯碇甘镜疲褂梅奖悖涤眯越锨�。其中，心率测量装置包括心率感应探头、心率信号放大整形�？楹偷缭茨？椋缭茨？槲穆什饬孔爸锰峁┑缭矗穆矢杏μ酵方嗖獾降男穆市藕糯椭列穆市藕欧糯笳文？榻写恚倬尴叻⑺湍？槲尴叻⑸�。进一步地，心率信号放大整形�？榘ㄐ穆市藕欧糯笳涡酒琁C3，可将心率感应探头监测到的心率信号进行高灵敏运放放大整形，电源�？榘–R2032电池，电池更换方便。其中，无线接收�？榘ǘ越邮盏降男穆市藕沤性鲆娴鹘诘男穆市藕旁鲆娴鹘谛酒琁C2，心率信号增益调节芯片IC2对信号进行噪音抑制、脉冲宽度的调节，以便于信号处理�？榇�。进一步地，心率信号增益调节芯片IC2的SA_P0N脚接电源控制按键JP1，CT1脚接信号接收指示灯，SA_0UT脚为心率信号输出端。电源控制按键JPl可控制无线接收�？榈目兀ü藕沤邮罩甘镜瓶芍穆市藕诺慕邮兆刺涤们曳奖�。其中，无线发送�？橛胛尴呓邮漳？橹涞奈尴叽湍Ｊ轿�5. 3KHz调幅制式，发射和接收均采用磁性天线，成本低，工作范围约为I米，能耗低，收发信号稳定。其中，信号处理芯片IC1、心率信号增益调节芯片IC2和心率信号放大整形芯片 IC3 分别为 TM89P59、SA53K 和 SA35R。本发明的有益效果为基于手机的自行车测速及心率监测装置，包括与手机电连接的手机介面装置、心率测量装置和可测试自行车速度的速度传感装置，速度传感装置与手机介面装置电连接，心率测量装置设有无线发送�？椋只槊孀爸蒙栌杏胛尴叻⑺湍？橄嗥ヅ涞奈尴呓邮漳？椋凰俣却凶爸媒嗖獾降某邓傩藕糯椭潦只槊孀爸茫穆什饬孔爸媒嗖獾降男穆市藕磐ü尴叽涞姆绞酱椭潦只槊孀爸茫只槊孀爸迷俳邓傩藕藕托穆市藕沤写砗蟠椭潦只只猿邓傩藕藕托穆市藕沤写⒋婧拖允�。本装置结合手机的便携性以及可进行数据处理、储存和显示的特点，同时将车速和心率数据在手机上显示并存储，方便车手在骑行过程中了解实时运动状态和对自身运动技能水平的分析，扩展应用空间大，本装置的心率信号采用无线传输的方式，没有线缆束缚，测试车速和心率更为便捷。
下面利用附图来对本发明作进一步的说明，但是附图中的实施例不构成对本发明的任何限制。图I为本发明的方框结构示意图。图2为本发明的手机介面装置的供电�？�、数据传送�？橛胧只亩涌诹拥牡缏凡灰馔�。图3为本发明的手机介面装置的无线接收�？榈牡缏肥疽馔�。图4为本发明的手机介面装置的信号处理模块的电路示意图。图5为本发明的心率测量装置的电路示意图。在图I至图5中包括有
10——手机，11——耳机接口，Ila——接地端子，Ilb——左声道端子，Ilc——右声道端子，Ild—麦克风端子，20—手机介面装置，21—供电模块，22—无线接收模块， 23—信号处理模块，24—数据传送模块，30—心率测量装置，31——心率感应探头， 32——心率信号放大整形�？椋�33——无线发送�？椋�34——电源�？椋�40——速度传感装置。
具体实施例方式下面结合实施例来对本发明作进一步的说明。如图1-5所示，基于手机10的自行车测速及心率监测装置，包括心率测量装置30、 可测试自行车速度的速度传感装置40和与手机10电连接的手机介面装置20，速度传感装置40与手机介面装置20电连接，心率测量装置30设有无线发送�？�33，手机介面装置20 设有与无线发送�？�33相匹配的无线接收�？�22 ;速度传感装置40将监测到的车速信号传送至手机介面装置20，心率测量装置30将监测到的心率信号通过无线传输的方式传送至手机介面装置20，手机介面装置20再将车速信号和心率信号进行处理后传送至手机10， 手机10对车速信号和心率信号进行储存和显示。本装置结合手机10的便携性以及可进行数据处理、储存和显示的特点，同时将车速和心率数据在手机10上显示并存储，方便车手在骑行过程中了解实时运动状态和对自身运动技能水平的分析，扩展应用空间大，本装置的心率信号采用无线传输的方式，没有线缆束缚，测试车速和心率更为便捷。其中，无线发送�？�33与无线接收�？�22之间的无线传送模式为5. 3KHz调幅制式，发射和接收均采用磁性天线，成本低，工作范围约为I米，能耗低，收发信号稳定。其中，手机介面装置20通过手机10的耳机接口 11与手机10电连接，手机介面装置20包括信号处理�？�23和供电模块21，供电模块21的输入端与耳机接口 11的声道端子电连接，供电�？�21的输出端分别与信号处理�？�23和无线接收�？�22的电源输入端电连接，无线接收�？�22的输出端、速度传感装置40的输出端与信号处理�？�23的输入端电连接，信号处理�？�23的输出端与耳机接口 11的麦克风端子Ild电连接；耳机接口 11的声道端子输出的信号经过供电�？�21整流滤波后形成为信号处理�？�23和无线接收�？�22供电的DC电源VDD，信号处理模块23将车速信号和心率信号处理后再通过耳机接口 11的麦克风端子Ild传送至手机10。手机介面装置20与手机10的耳机接口 11的声道端子电连接，将手机10的声道输出的正弦波信号经整流滤波后作为电源，无需外加电源，从而降低使用成本。手机10为智能手机10，耳机接口 11包括接地端子11a、左声道端子lib、右声道端子Ilc和麦克风端子lld，供电�？�21的输入端分别与耳机接口 11的左、右声道端子Ilc 电连接。本实施列中，供电�？�21如图2所示，供电模块21包括01、02、03、04前级桥式整流二极管，C1、C2、C5、C6为滤波电容，C3、C4、C11、R3为后级滤波电容及电阻，D1、D2、D3、D4 为 1A/600V 整流二极管 5819，Cl、C2、C5、C6 为 IOuF 的电容，C4 为 IOOuF 电容，C3 为 IOuF 电容，Cll为O. luF。R3为470 Ω整流电阻。进一步地，信号处理模块23包括对车速信号和心率信号进行叠加处理的信号处理芯片TM89P59，无线接收�？�22的输出端接信号处理芯片TM89P59的IODl脚，速度传感装置40的输出端接信号处理芯片TM89P59的INT脚，信号处理芯片TM89P59的信号输出端通过数据传送�？�24与耳机接口 11的麦克风端子Ild电连接。信号处理芯片TM89P59可对车速信号和心率信号进行分时叠加处理，然后将处理后的信号利用耳机接口 11的麦克风端子I Id传送至手机10，采用信号处理芯片TM89P59可减少外围电路元件数量，使得手机介面装置20的PCB线路更为精简，成本更低。再进一步地，信号处理芯片TM89P59的信号输出端包括BZ、RFC0、IOBl和I0B2脚， 数据传送�？�24包括分别与信号处理芯片TM89P59的BZ、RFCO, IOBl和I0B2脚电连接的跳线开关JP2、JP3、JP4和JP5，信号处理芯片TM89P59的输出信号通过跳线开关JP2、JP3、 JP4和JP5其中任一所在的线路传送。信号处理芯片TM89P59的BZ、RFC0、I0B1和I0B2脚分别位于该芯片的不同方向，信号处理芯片TM89P59的信号输出端均可实现输出处理后的信号的功能，在设计或生产本装置时，可根据实际情况选择位于不同方向的信号输出端与数据传送�？�24相对应的跳线开关连接，设计灵活，方便生产加工。再进一步地，信号处理芯片TM89P59的IOCl、I0C2、I0C3和I0C4脚分别通过功能控制按键SW1、SW2、SW3和SW4与供电�？�21的输出端VDD电连接；信号处理芯片TM89P59 的RESET脚接复位控制键SW5 ;信号处理芯片TM89P59的I0B3脚接信号处理指示灯。手机介面装置20设有复位等功能控制按键以及显示信号处理模块23工作状态的信号处理指示灯，使用方便，实用性较强。本实施例中，信号处理�？�23如图4所示，信号处理芯片TM89P59第113、114、 115、116脚是功能控制按键。信号处理芯片TM89P59第129脚是车速信号(Bicycle)输
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入脚，R9为信号的下拉电阻，信号处理芯片TM89P59第131脚是信号处理芯片TM89P59功能硬件复位功能。C15 (15PF)、C16 (15PF)、Y1 (32768Hz)晶振提供此芯片的工作频率。 C18、C19、C20、C21、C22、C23 为 O. IuF，信号处理芯片 TM89P59 第 109 脚是心率信号(Heart beat)输入脚，信号处理芯片TM89P59第122脚是RFCO信号输出脚，R8为可调电阻是用来调节RFCO信号的信号频率的电阻，信号处理芯片TM89P59第104、17、18脚分别是芯片处理后的数据的输出端，最后经C7 (O. IuF)电容耦合连接到手机10的耳机接口 11的麦克风端子 lid。其中，心率测量装置30包括心率感应探头31、心率信号放大整形�？�32和电源�？�34，电源模块34为心率测量装置30提供电源，心率感应探头31将监测到的心率信号传送至心率信号放大整形�？�32进行处理，再经过无线发送�？�33无线发射。进一步地，心率信号放大整形�？�32包括心率信号放大整形芯片SA35R，可将心率感应探头31监测到的心率信号进行高灵敏运放放大整形，电源�？�34包括CR2032电池，电池更换方便。本实施例中，心率测量装置30如图5所示,心率感应探头31包括Rin、Lin探头， Rin、Lin探头监测到的心率信号由C03电容输入信号放大整形芯片SA35R，经过高灵敏运放放大整形成5. 3KHZ的AM调幅信号，再由01、02脚输出至无线发射�？槭迪治尴叻⑸洌尴叻⑸淠？榘–OlO (O. IuF), COll (O. OluF)和磁性天线ANT。其中，无线接收�？�22包括对接收到的心率信号进行增益调节的心率信号增益调节芯片SA53K，增益调节芯片SA53K对信号进行噪音抑制、脉冲宽度的调节，以便于信号处理�？�23处理。进一步地，心率信号增益调节芯片SA53K的SA_P0N脚接电源控制按键JP1，CTl脚接信号接收指示灯，SA.0UT脚为心率信号输出端。电源控制按键JPl可控制无线接收�？� 22的开关，通过信号接收指示灯可知晓心率信号的接收状态，实用且方便。本实施例中，无线接收模块22如图A所示，增益调节芯片SA53K第I脚(GAIN)是调节接收增益脚，R5 (IOK)、R6(470K)是调节增益的电阻。增益调节芯片SA53K第2脚(SA_ PON)是电源控制开关，JPl是控制电源的跳线。增益调节芯片SA53K第5脚(SA_0UT)是传送数据输出脚，Rl (100K)调节输出心率信号的大小、R2 (10K)和LEDl组成信号接收指示电路。增益调节芯片SA53K第6脚(CTl)是噪音抑制脚，C9为470PF是噪音抑制电容。增益调节芯片SA53K第7脚(CT2)是输出脉冲宽度脚，ClO为4. 7nF是脉冲宽度调节脚。增益调节芯片SA53K第10脚(REXT)是镜像电流调节脚，R7为680K是镜像电流调节电阻。增益调节芯片SA53K第11脚(IN)是信号输入端，增益调节芯片SA53K第12脚(VREF)是输入参考电压，C8 (IOnF), C14(22nF)、C13 (IOOnF)、LI (36mH)是调节接收频率的电容和电感，C8、C13、C14组成谐振接收天线，当有5. 3KHZ AM调幅信号时，谐振接收天线将会谐振，产生调幅谐振信号，信号从增益调节芯片SA53K的第11脚(IN)输入，经过增益调节再从增益调节芯片SA53K第5脚(SA_0UT)传送至信号处理�？�23。以上内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式
及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
权利要求
1.基于手机的自行车测速及心率监测装置，其特征在于包括心率测量装置、可测试自行车速度的速度传感装置和与手机电连接的手机介面装置，速度传感装置与手机介面装置电连接，心率测量装置设有无线发送�？椋只槊孀爸蒙栌杏胛尴叻⑺湍？橄嗥ヅ涞奈尴呓邮漳？椋凰俣却凶爸媒嗖獾降某邓傩藕糯椭潦只槊孀爸茫穆什饬孔爸媒嗖獾降男穆市藕磐ü尴叽涞姆绞酱椭潦只槊孀爸茫只槊孀爸迷俳邓傩藕藕托穆市藕沤写砗蟠椭潦只只猿邓傩藕藕托穆市藕沤写⒋婧拖允�。
2.根据权利要求I所述的基于手机的自行车测速及心率监测装置，其特征在于手机介面装置通过手机的耳机接口与手机电连接，手机介面装置包括信号处理�？楹凸┑缒？椋┑缒？榈氖淙攵擞攵涌诘纳蓝俗拥缌樱┑缒？榈氖涑龆朔直鹩胄藕糯砟？楹臀尴呓邮漳？榈牡缭词淙攵说缌樱尴呓邮漳？榈氖涑龆恕⑺俣却凶爸玫氖涑龆擞胄藕糯砟？榈氖淙攵说缌樱藕糯砟？榈氖涑龆擞攵涌诘穆罂朔缍俗拥缌樱欢涌诘纳蓝俗邮涑龅男藕啪┑缒？檎髀瞬ê笮纬晌藕糯砟？楹臀尴呓邮漳？楣┑绲腄C电源，信号处理模块将车速信号和心率信号处理后再通过耳机接口的麦克风端子传送至手机。
3.根据权利要求2所述的基于手机的自行车测速及心率监测装置，其特征在于信号处理�？榘ǘ猿邓傩藕藕托穆市藕沤械哟淼男藕糯硇酒琁Ci，无线接收�？榈氖涑龆私有藕糯硇酒琁Cl的IODl脚，速度传感装置的输出端接信号处理芯片ICl的INT 脚，信号处理芯片ICl的信号输出端通过数据传送�？橛攵涌诘穆罂朔缍俗拥缌印�
4.根据权利要求3所述的基于手机的自行车测速及心率监测装置，其特征在于信号处理芯片ICl的信号输出端包括BZ、RFC0、IOBl和I0B2脚，数据传送�？榘ǚ直鹩胄藕糯硇酒琁Cl的BZ、RFCO, IOBl和I0B2脚电连接的跳线开关JP2、JP3、JP4和JP5，信号处理芯片ICl的输出信号通过跳线开关JP2、JP3、JP4和JP5其中任一所在的线路传送。
5.根据权利要求3所述的基于手机的自行车测速及心率监测装置，其特征在于信号处理芯片ICl的IOCl、I0C2、I0C3和I0C4脚分别通过功能控制按键SffU Sff2, SW3和SW4 与供电�？榈氖涑龆薞DD电连接；信号处理芯片ICl的RESET脚接复位控制键SW5 ;信号处理芯片ICl的I0B3脚接信号处理指示灯。
6.根据权利要求I所述的基于手机的自行车测速及心率监测装置，其特征在于心率测量装置包括心率感应探头、心率信号放大整形�？楹偷缭茨？椋缭茨？槲穆什饬孔爸锰峁┑缭矗穆矢杏μ酵方嗖獾降男穆市藕糯椭列穆市藕欧糯笳文？榻写恚� 再经过无线发送�？槲尴叻⑸�。
7.根据权利要求6所述的基于手机的自行车测速及心率监测装置，其特征在于心率信号放大整形�？榘ㄐ穆市藕欧糯笳涡酒琁C3，电源�？榘–R2032电池。
8.根据权利要求I所述的基于手机的自行车测速及心率监测装置，其特征在于无线接收�？榘ǘ越邮盏降男穆市藕沤性鲆娴鹘诘男穆市藕旁鲆娴鹘谛酒琁C2。
9.根据权利要求8所述的基于手机的自行车测速及心率监测装置，其特征在于心率信号增益调节芯片IC2的SA_P0N脚接电源控制按键JPl，CTl脚接信号接收指示灯，SA_0UT 脚为心率信号输出端。
10.根据权利要求I所述的基于手机的自行车测速及心率监测装置，其特征在于无线发送�？橛胛尴呓邮漳？橹涞奈尴叽湍Ｊ轿�5. 3KHZ调幅制式。
全文摘要
本发明涉及自行车测速及心率监测装置技术领域，尤其涉及一种基于手机的自行车测速及心率监测装置。本发明包括心率测量装置、可测试自行车速度的速度传感装置和与手机电连接的手机介面装置，速度传感装置与手机介面装置电连接，心率测量装置设有无线发送�？椋只槊孀爸蒙栌杏胛尴叻⑺湍？橄嗥ヅ涞奈尴呓邮漳？�。本发明结合手机的便携性以及可进行数据处理、储存和显示的特点，同时将车速和心率数据在手机上显示并存储，方便车手在骑行过程中了解实时运动状态和对自身运动技能水平的分析，没有线缆束缚，测试车速和心率更为便捷。
文档编号G01P3/00GK102590541SQ20121006501
公开日2012年7月18日 申请日期2012年3月13日 优先权日2012年3月13日
发明者姚国康, 陈幸数 申请人:姚国康
专业数控铣床产品供应商
20年生产经验，实力工厂，精工品质，质量有保障
