设计了一种便捷、高效、低运动风险的心肺耐力测试系统。系统以STM32单片机为基础实现了阻力调控、功率测量和心率检测,并设计了两级负荷心肺耐力测试方案和人机交互软件。该文依次介绍系统的设计原理、软硬件开发方案以及验证实验。结果表明,该系统所测得的最大摄氧量VO2max与金标准Monark功率车相比,相关系数r=0.938,显著性p<0.05,具有较高的相关性,从而验证了该系统心肺耐力测试的有效性②硬件设计，基于传统健身车的改造，增加功率控制、测量以及心率监测装置，实现健身车阻力实时调控，功率测量和测量及受试者心率监测。③软件设计，主要包括上位机软件与下位机软件，以及上下位机间的通信。其中下位机基于ＳＴＭ３２的阻力与转速的采集、功率的计算，心率的采集。上位机软件主要包括基于Ａｎｄｒｏｉｄ系统的人机交互界面设计、测试数据显示、用户信息与测试记录管理等。２方案设计本系统基于传统的健身车车体进行改造，增加功率计算装置，实现对输出功率的精确计算与调节，心率的实时监控。系统采用二级负荷测试方案［３］，测试过程中记录两级负荷大小以及受试者每级负荷所对应的心率。由美国运动医学指南中提及的运动功率与心率间的线性关系，以及运动功率与摄氧量间的代谢公式得到受试者的最大摄氧量ＶＯ２ｍａｘ［４］，以此评价测试者的心肺耐力水平［５］。本系统主要包含硬件和软件两个部分， 本文由公司网站滚圆机网站 转载中国知网整理! http://www.gunyuanjixie.com硬件部分主要包括各功能模块设计，软件部分为单片机的下位机程序实现以及基于ＡｎｄｒｏｉｄＡＰＰ实现的心肺耐力测试方案。下面将对硬件与软件部分做详细介绍。２．１心肺耐力测试方案作为评估心肺耐力测试的重要标准之一———最大摄氧量ＶＯ２ｍａｘ，耐力测试系统-数控滚圆机滚弧机折弯机数控滚圆机滚弧机折弯机目前主要测量方法分为直接测量法与间接测量法，由于直接测量法运动风险高、运动强度大，难以在大众人群中普及，本系统采用了间接测量法来预测最大摄氧度电位器的作用在于实时记录，反馈磁铁和金属飞轮之间的相对位置，以此作为阻力调节的依据。该阻力调控模块同时实现了恒功率控制，如５所示。测试过程中，需要保持要求的功率负荷即目标功率，并要求系统处于恒定负荷状态。然而测试过程中难以保持蹬踏速率的稳定，功率负荷也随着改变，难以保持功率的恒定。恒功率调节通过实时比较当前功率和目标功率，利用阻力调控模块调节系统阻力，使运动负荷相对恒定的保持在目标功率范围内以保证测试结果的准确性。图５恒功率调节２．３软件设计软件设计包括下位机和上位机设计，下位机设计使用硬件设计部分实现心率、功率等数据采集，运动负荷的控制。上位机软件采用基于Ａｎｄｒｏｉｄ的应用软件，用于用户信息管理，并且设计了心肺耐力测试方案，便于自主进行心肺耐力测试。２．３．１下位机软件设计下位机软件基于ＡＲＭ架构的ＳＴＭ３２Ｆ１０３系列处理器完成的，用于硬件部分所采集的心率，功率信号的处理计算并控制阻力调控模块调节运动负荷。包括以下几个方面：①系统功率测量。使用Ａ／Ｄ采集模块ＨＸ７１１获得蹬踏阻力，利用ＭＣＵ外部中断捕获磁控开关，测量转速，进而得到克服系统所做功。②心率信号采集。经心率测量模块得到一系列方波，对其进行滤波、预测等算法处理得到心率值，算法流程如图６所示。③恒功率控制。当测试过程中，出现蹬踏速率等因素造成功率不稳定导致测试结果误差时，由图５提供的恒功率调节，使运动负荷保持相对恒定。④无线Ｗ耐力测试系统-数控滚圆机滚弧机折弯机数控滚圆机滚弧机折弯机 本文由公司网站滚圆机网站 转载中国知网整理! http://www.gunyuanjixie.com