摘要：介绍了一种基于加速度传感器ADXL105和无线数传模块的运动员起跑反应时测量系统的设计和实现。该系统通过以89C2051为核心的前端反应时测量装置实时采集运动员的反应时，然后通过无线数传模块将运动员反应时传送到PC机进行显示，并对该反应时进行记录处理，绘制成运动员反应时曲线图。
关键词：单片机 加速度传感器 反应时 测量系统 无线数据传输
反应时是指刺激施于有机体之上到有机体明显的反应开始所需要的时间，即刺激与反应之间的时间间隔。目前我国对运动员反应能力的测定，大多是通过简单的声光反应时测定仪，或者是通过计算机模块测定仪对运动员进行反应能力的测试。但是这些测试方法受外界环境和人的主观心理因素的影响较大，误差大，不能准确客观地反映运动员在运动中的神经反应能力。
本文实现了一个研究并测量运动员（听觉）神经-运动反应时的系统，以提高运动员听发令枪后的起跑速度。本测量系统所采用的方法在国内处于领先水平，与之前的起跑反应时模拟测定仪相比，不但可以在运动场上直接、精确地测定运动员的起跑反应时，而且还可以对反应时进行分析和综合，促进对运动员反应时的研究以及提高运动员的训练水平，为运动员的选材和训练提供科学的参考依据。

1 系统结构及其原理
1．1 系统结构
本系统主要实现（听觉）神经-运动反应时的测定。方法是通过声音传感器检测发令枪的声音，用加速度传感器检测运动员起跑的时刻，并将运动员听到发令枪到起跑所需要的时间，通过无线数据传输模块传送到基站进行记录和处理。本系统由反应时测定模块、通信模块、数据记录处理模块三部分组成。系统的结构如图1所示。
反应时测定模块是用单片机作为核心部件，再加上声音传感器和加速度传感器检测电路组成的。通过单片机的内部计数器记录运动员的起跑反应时并将记录的数据按照一定的格式编码，通过串行口发送到无线发送模块与PC机，实现无线通信。
通信模块主要完成无线数据的传输，用PTR2000无线数传模块实现。
数据记录处理模块通过串行通信的方式接收无线数传模块传输的数据接收，并送到PC机构成的基站进行处理、显示和记录。
1．2 系统设计基本原理
（1）测试准备和系统自检
反应时测量模块上设置一个按钮，在每次测量前，按此按钮后系统则开始自检，通过单片机检查与之相连的各个部件的状态（如存储器、加速度传感器、声音传感器等的状态）以及无线通信系统能否正常工作。通过无线传送模块，将检测到的各个部件的状态发送到接收端，若接收收端接收到正常的信号，则通知可以开始测量；若接收不到正常信号，则必须检查、测试系统，或者更换测量系统，直到接收端接收到正常的信号方可开始测量。

（2）数据采集
在系统自检完成之后，若各个部件工作正常，就可以开始反应时的测量了。在声音传感器检测到发令枪的声音信号后计数器开始计数，并查询加速度传感器的信号，在检测到加速度传感器的信号后停止计数。将计数值保存在发送缓冲区，数据采集过程结束。
（3）数据的无线发送和接收
在单片机数据采集完成之后，即开始数据的无线发送。将数据按照从高位到低位的顺序发送。在发送之前，对采集的数据按照无线数据传输模块的要求进行编码。然后将数据通过无线数据传输模块进行发送。在无线接收端，把接收到的数据通过电平转换和RS-232串行接口送PC机进行处理和显示。
（4）数据的处理和显示
由PC机构成的基站从RS-232串行接口接收到数据后，通过运动员起跑反应时处理软件进行数据处理、存储、显示和分析。
2 系统硬件设计
从硬件角度看，系统可以分成单片机模块、声音检测模块、运动检测模块和无线数传模块等几部分，下面分别给予介绍。
2．1 单片机模块的设计
在本系统中，考虑到反应时测量装置是安装在运动员小腿上，对输入输出口数量的需求不多，因此选择体积小、功耗小的单片机作为本系统的前端数据测量的核心部件 。本系统采用的是Atmel公司生产的8位单片机AT89C2051。

2．2 声音检测模块的设计
（1）声音传感器的选择
声音检测是本系统设计中的一个关键部分。声音检测作为测量的开始，要求既具有较好的灵敏度又具有较好的抗干扰能力。
驻极体传声器是一种微型声电换能器，这种传声器具有灵敏度较高、频率响应范围宽和何种小等优点。本系统中选用驻极体话筒作为声音传感器，用其将声音信号变换成电信号。
（2）声音检测模块的设计
声音检测模块设计的重点和难点是滤除噪音信号。当检测到发令枪枪声时产生一个脉冲信号，单片机识别后计数器开始计数。在此模块的设计过程中，经过多次的实验，最终确定了本模块的电路和相关参数。
本系统声音检测功能的实现采取的是幅度比较法。因为发令