智能哑铃的设计

引言

随着生活水平和认识水平的提高，人们开始更多地关注自身健康。健身已经不仅是维持健康的手段，同时也成为了一种时尚。然而，由于居住空间和其他一些现实因素的影响，并不是所有人都会选择大型的健身器材。占用空间小、使用方便的哑铃也不失为一种很好的选择。本设计的智能哑铃更是如同私人教练一样，可以对个人的锻炼加以指导。

智能哑铃主要由三个模块组成：人机接口模块、MC9S08QG8CPBE模块和三轴小量程加速传感器MMA7260QT模块。其中，三轴小量程加速传感器MMA7260QT模块用于检测锻炼者举起哑铃的高度，以及举起这段高度的加速度。MC9S08QG8CPBE模块中的A/D转换器用于读取输出信号，并且显示锻炼的效果。

MC9S08QG8CPBE介绍

MC9S08QG8CPBE是飞思卡尔8位微控制器系列中具有很高集成度的器件。MC9S08QG MCU集成了那些通常只有较大、较昂贵的元器件才具有的性能，包括背景调试系统以及可进行实时总线捕捉的内置在线仿真（ICE）功能，具有单线的调试及仿真接口。该产品的特色还包括一个可编程的16位定时器/脉冲宽度调制（PWM）模块（TPM）。结构紧凑、集成度高的MC9S08QG8CPBE实现了飞思卡尔丰富的外设与HCS08内核卓越性能的结合，包括更长的电池寿命（即使工作电压低至1.8V，也能发挥最大效能）、业界领先的FLASH技术以及创新的开发支持。对于诸如无线通讯、手持式设备、小家电、基于简化型媒体访问控制器（SMAC）、玩具等对功耗和尺寸要求较高的应用来说，MC9S08QG8CPBE都是出色的解决方案。该产品采用了SST授权使用的SuperFlash技术。

MMA7260QT介绍
MMA7260QT低量程三轴向加速度传感器广泛用于移动硬盘、手机、笔记本电脑和MP3/MP4播放器等各种手持设备的运动识别。它采用了信号调理、单极低通滤波器和温度补偿技术，并提供4个量程，用户可在4个灵敏度中选择。该器件带有低通滤波并已做零g补偿。

三轴小量程加速传感器是检测物件运动和方向的传感器，它根据物件运动和方向改变输出信号的电压值。各轴的信号在不运动或不受重力作用的状态下（0g）,其输出为1.65V。如果沿着某一个方向运动，或者受到重力作用，输出电压就会根据其运动方向以及设定的传感器灵敏度而改变。用MC9S08QG8单片机的A/D转换器读取此输出信号，就可以检测其运动和方向。当使用MM-2860及CT-298时，可下载RD3152MMA7260Q.EXE开发软件，通过USB接口进行加速度的数据收集及分析。

系统框图

本设计采用一个MC9S08QG8CPBE微控制器作为"哑铃检测设置系统"的控制核心，采用三轴小量程加速传感器（型号：MM-7260）模块进行加速度检测，如图1所示。系统具有以下优点：

(1)MC9S08QG8CPBE微控制器为各种复杂算法的实现提供了保障；
(2)三轴小量程加速传感器模块的使用，提高了健身强度检测的精度；
(3)优化的软件算法、智能化的分析使得健身强度分析更加合理。

软件流程

在充分比较了汇编语言和C语言之后，决定采用C语言作为编程工具，原因是C语言符合思维习惯，算法应用灵活，计算功能强大，程序的可读性强，方便在不同的处理器间移植，这样就大大简化了该系统涉及的控制算法的编程工作。

在该系统的程序编制工作中，采用结构模块化的编制方法。图2是系统主程序，首先启动A/D转换模块，反复判断转换是否完毕，若转换完毕则由MC9S08QG8CPBE微控制器读取转换结果，然后进行数字滤波，并且用声音和LED同时反映本次锻炼的效果，LED用红、黄、绿三种颜色分别表示优秀、中等、下次努力，并且发出声音。如果锻炼超出了人体的锻炼强度，红灯将一直闪烁发出报警。