光电传感器的走姿矫正器论文
“八字脚”的发病机制很复杂。一般小孩子在已经有了“八字脚”的现象后才能引起父母的关注。国内外对于“八字脚”的预防尚无真正切实有效的方法。在“八字脚”的治疗方面,只有极少数小孩子采用矫正或开刀手术治疗。大多数的小孩只有在父母帮助下做一些运动或者服用钙片和维生素D等进行治疗。对于成人的“八字脚”,一些人会在医生的指导下通过长期锻炼才能取得稍许改善,但由于已成习惯,难以改掉,大多数人只有听之任之。基于简单实用、价格低廉等方面的考虑,本文介绍一款走姿矫正系统的设计方案,能在很大程度上解决走姿错误的患者的困苦。
整个系统分两部分,一是带有走姿矫正系统的鞋子,二是PC机上用VC编写的处理显示信息软件部分。此款走姿矫正系统是用光学器件传递使用者步伐信息,将信息传至PAN3504中经传感器阵列成像及图像处理获得人脚在各时刻的坐标,再将信息经SUB接口模块传输到PC机,利用VC软件,对获得的坐标进行描点绘图,显示脚步每次移动的轨迹,同时对坐标进行采点运算,获得移动时脚步偏离正确方向的角度,实时告知使用者其走姿是否正确。该系统主要优点如下:使用简单方便;能实现实时显示、提醒功能;显示器是基于VC软件,修改及丰富功能将会更加方便。
1 总体方案
系统将PixArt原相的光电1C——USB芯片PAN3504作为主控芯片,同时结合图片产生采集模块、USB接口模块、PC机等组成走姿矫正系统。系统整体框图如图1所示。
本系统中的图片采集模块主要包含提供照明的发光二极管和传输图片的光学透镜组件。
2 硬件电路设计
2.1 光学感应器
系统的核心是光学感应器,由于使用环境对如高灵敏度等因素的要求,因而本系统将PixArt原相的光电IC——USB芯片PAN3504作为主控芯片.PAN3504引脚描述及内部方块图如表1,图1。
2.2 图片产生采集模块
图片产生采集模块有照明及传输两大功能,其通过发光二极管的照明获得清晰图像,然后将图片通过光学透镜组件传输到主控芯片处理。其照明采集信息的好坏直接关系到整个设计的成败与否。为尽量多获得有用信息,光学透镜的安放位置是根据人体脚步力学原理及走姿特点进行设计,其安设位置如图3。
图片产生采集模块的设计布局如系统硬件布局剖面所示。
2.3 USB数据传输
本系统的主控芯片PAN3504支持USB接口。该USB报告有两个数据格式,具体取决于启动或报告协议选择格式。数据格式之一,就是在传统环境中的使用的USB启动协议。另一种数据格式是USB报告协议格式,其中包括第四个字节的Z轴轮运动数据。Z轴轮向前移动,第四个字节数据是01 H,Z轴轮向后移动,第四个字节的数据是FFh,闲置的Z轴轮,第四字节数据是00H。
主控芯片与USB线缆的连接如图5。
3 软件设计
软件使用VC软件编程。这部分是对获得的使用者行走时的脚步坐标进行描点绘图,形成脚步每次移动的轨迹,同时对坐标进行采点运算,获得移动时脚步偏离正确方向的角度,实时告知使用者其走姿的相关信信息。
程序的编写主要包括在OnDraw函数中根据坐标画轨迹并获得脚步偏离度。在OnTimer函数中设置定时器,定时刷新界面并回到原点等待绘图。在PreC reate W indo w函数中定义界面坐标的大小及显示位置。其余的如变量定义、初始化等细节,此处省略。
4 结语
本文介绍的一种走姿矫正系统的设计方案,由于设计简单,成本低廉,且适用人群广,因为有很大的研制价值。系统的处理显示完全采用软件实现,因为系统有很好的可改写性。但不足之处也有,例如地表光度对移动信息的处理有很大影响,在过于光洁的地面使用时效果不佳;光学器件是安装在矫正鞋的底部,可能会因剧烈运动或长期磨损而损坏。
总之,该系统有很好的适用性,也有很大的改进升级的空间。但相信此款走姿矫正系统会对想要改正错误走姿的广大爱美人士和健康生活提倡者们带去健康。
摘要：本文介绍了一款基于USB芯片PAN3504的走姿矫正系统的设计方案。系统由带有走姿矫正系统的鞋子和PC机上用VC编写的处理、显示信息软件两部分组成。鞋子将图片产生采集模块采集的人体移动时脚步的信息传递到PAN3504,在其中经过传感器阵列成像和数字信号处理,得到人脚在各时刻的坐标。显示处理信息是通过VC程序实现,它将前面获得的各时刻坐标描绘成脚步移动轨迹,并将处理后的结果显示在VC界面上。该系统具有成本低廉、使用方便等优点,是一款通用性较强的走姿矫正设备。
关键词：USB芯片PAN3504,图片产生采集模块,USB接口,PC机,VC编程
参考文献
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