基于恒功率健身車的心肺耐力測(cè)試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、心肺耐力表征人體持續(xù)身體活動(dòng)的能力，其體現(xiàn)人體在一定運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度下的心肺功能能力，被認(rèn)為是健康體適能評(píng)價(jià)指標(biāo)體系中最重要的指標(biāo)之一。對(duì)于大眾人群而言，一個(gè)好的心肺耐力水平可以大大預(yù)防很多疾病的發(fā)生。而傳統(tǒng)的心肺耐力檢測(cè)設(shè)備由于其專業(yè)性高，風(fēng)險(xiǎn)性大以及其高昂的價(jià)格等因素，使得其很難向大眾普及，從而導(dǎo)致當(dāng)前關(guān)于大眾健康領(lǐng)域心肺耐力的研究及其普及程度仍無(wú)法滿足迫切的應(yīng)用需求。因此，本文開展了基于恒功率健身車的心肺耐力評(píng)估系統(tǒng)的研究，主要工作內(nèi)容包

2、括:
　　(1)智能化恒功率健身車的硬件設(shè)計(jì)。基于傳統(tǒng)健身車的機(jī)架改造，使用繞匝線圈代替磁鐵，設(shè)計(jì)了一種新型的磁阻發(fā)生裝置，通過(guò)PWM原理實(shí)現(xiàn)對(duì)健身車磁阻的快速調(diào)節(jié);健身車的速度、壓力等信號(hào)值的采集;測(cè)試者心率采集;有線及無(wú)線數(shù)據(jù)通信設(shè)計(jì)。
　　(2)智能化恒功率健身車的軟件設(shè)計(jì)。軟件設(shè)計(jì)包括下位機(jī)軟件和上位機(jī)軟件，其中下位機(jī)軟件主要包括功率的計(jì)算與恒定功率控制，上位機(jī)軟件包括用戶的信息管理，常規(guī)鍛煉與心肺耐力測(cè)試，心率與運(yùn)

3、動(dòng)數(shù)據(jù)的顯示，測(cè)試報(bào)告顯示與上傳以及良好的人機(jī)交互，下位機(jī)與上位機(jī)間的通信協(xié)議設(shè)計(jì)。
　　(3)基于恒功率健身車的心肺耐力測(cè)試方案及其準(zhǔn)確性驗(yàn)證。最大攝氧量(VO2max)的值是評(píng)判心肺耐力好壞的標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)，最大攝氧量的測(cè)量方法分為直接測(cè)量法和間接測(cè)量法，其中直接測(cè)量法由于其測(cè)量設(shè)備昂貴、測(cè)量過(guò)程復(fù)雜、測(cè)試風(fēng)險(xiǎn)高而難以在大眾人群中普及，因此本文選擇了兩種常用的間接測(cè)量法—YMCA法和Fox法，基于恒功率健身車的測(cè)試平臺(tái)，依據(jù)這兩種測(cè)

4、試方法，計(jì)算出測(cè)試者一定時(shí)間，一定運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度下的心率值，并根據(jù)相應(yīng)的公式來(lái)預(yù)測(cè)測(cè)試者的最大攝氧量值，同時(shí)依據(jù)該值來(lái)評(píng)估測(cè)試者的心肺耐力狀況，為了驗(yàn)證本設(shè)備在這兩種測(cè)試方案下測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性，本文選取了心肺耐力測(cè)量金標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備-MORNK功率車做實(shí)驗(yàn)對(duì)比，經(jīng)統(tǒng)計(jì)分析，發(fā)現(xiàn)兩設(shè)備測(cè)試結(jié)果相關(guān)性較高，表明了本文設(shè)計(jì)的基于恒功率健身車的心肺耐力評(píng)估系統(tǒng)具有較好的科學(xué)性和有效性;
　　本論文主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)包括:
　　1.設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)了一種新型的

5、健身車阻力調(diào)控方式，通過(guò)PWM原理調(diào)節(jié)輸出電壓，進(jìn)而調(diào)節(jié)線圈磁場(chǎng)強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)阻力的快速調(diào)節(jié)，該阻力調(diào)控方式較傳統(tǒng)的阻尼式健身車阻力調(diào)控范圍更廣，調(diào)控精度更高，調(diào)控速度更快，為系統(tǒng)恒功率控制提供了先決條件。
　　2.實(shí)現(xiàn)了運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的恒定功率輸出，使用PID控制原理，并依據(jù)上文所述的阻力調(diào)控方式，實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)阻力的大小使系統(tǒng)輸出功率達(dá)到并保持所設(shè)定的目標(biāo)功率，保障了心肺耐力測(cè)試中對(duì)測(cè)試設(shè)備恒功輸出的要求。
　　3.在設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)的恒功