一种运动计时装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种运动计时装置及方法，利用Sub‑G射频通信将所述NFC标签数据和计时信息发送至无线接入点，相对于现有技术，本发明专利技术保证了远距离传输和传输速率的同步兼顾，同时，本发明专利技术采用集成单片机和Sub‑G射频通信的控制芯片，减小运动计时装置的布板面积和元件数量，保证了运动计时装置的轻便和易携带，便于工作人员赛前设置和赛后的回收。

A movement timing device and method

【技术实现步骤摘要】
一种运动计时装置及方法
本专利技术涉及运动计时领域，尤其是涉及一种运动计时装置及方法。
技术介绍
定向运动是一项户外体育运动，参赛者需要手持一张地图并根据其指示到访各个检查点并打卡记录，运动计时装置则是记录运动员到访顺序的关键设备。由于一些比赛需要在大面积的野外进行，无线传输距离远，当无线电波遇到障碍物时信号减弱，运动员的运动数据无法及时传送至服务器，影响比赛结果判断。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种支持远距离实时传输的运动计时装置及方法。一种运动计时装置，包括：射频通信模块、NFC模块和计时模块，其中，所述射频通信模块分别与NFC模块和计时模块连接；所述射频通信模块包括：第一时钟电路、射频芯片、射频天线和第一射频电路，所述第一时钟电路与所述射频芯片连接，为所述射频芯片提供时钟信号；所述射频芯片采用集成单片机和Sub-G射频通信的控制芯片；所述射频天线通过第一射频电路与射频芯片连接；所述NFC模块用于感应NFC标签中的NFC标签数据并传输至射频通信模块，所述射频通信模块接收到NFC标签数据的同时获取计时模块的计时信息，并利用Sub-G射频通信将所述NFC标签数据和计时信息发送至无线接入点。相对于现有技术，本专利技术利用Sub-G射频通信将所述NFC标签数据和计时信息发送至无线接入点，保证了远距离传输和传输速率的同步兼顾，同时，本专利技术采用集成单片机和Sub-G射频通信的控制芯片，减小运动计时装置的布板面积和元件数量，保证了运动计时装置的轻便和易携带，便于工作人员赛前设置和赛后的回收。在一个实施例中，所述第一射频电路包括巴伦-滤波器集成无源元件、第一电感、第一电容和第二电容，所述巴伦-滤波器集成无源元件的射频引脚通过所述第一电感、第一电容、第二电容后与射频天线连接，利用巴伦-滤波器集成无源元件替换传统的巴伦电路与带通滤波器的分立设计，简化电路、节省布板空间，同时，减少了射频走线的长度和焊点，使得走线的阻抗突变更少，噪声引入点也更少，可靠性高。在一个实施例中，所述第一射频电路还包括第四电容和外接天线接口，所述巴伦-滤波器集成无源元件的射频引脚通过所述第一电感和第四电容后与外接天线接口连接，用户可根据需求选择使用计时装置的天线或外接天线。在一个实施例中，在所述射频芯片供电引脚设置若干个并排设置的旁路电容，用于对所述射频芯片的供电进行旁路及滤波处理，降低电源噪声。在一个实施例中，所述射频芯片的模拟供电引脚与高频铁氧体磁珠连接，所述高频铁氧体磁珠可以有效地吸收高频瞬变电压和脉冲尖峰，平滑输入电流。在一个实施例中，所述射频通信模块还包括：射频天线参数设置模块，所述射频天线参数设置模块通过获取所述射频天线的史密斯圆图，利用史密斯圆图匹配软件调整所述射频天线的史密斯圆图的匹配点位置，获得射频天线的最佳设置参数，并对射频天线进行参数设置，以提高传输效率和准确性。在一个实施例中，所述计时模块采用M41T81SRTC计时芯片进行计时，所述M41T81SRTC计时芯片为SO8封装，降低焊接引脚连锡的可能性，提高可靠性。在一个实施例中，所述NFC模块包括NFC芯片、第二时钟电路、近场通信天线和第二射频电路，所述第二时钟电路与所述NFC芯片连接，为所述NFC芯片提供时钟信号；所述近场通信天线与所述第二射频电路连接，所述第二射频电路滤除所述近场通信天线中的高次谐波及进行阻抗变换。所述NFC模块利用第二射频电路滤除近场通信天线的高次谐波以及进行阻抗变换。在一个实施例中，所述第二射频电路包括EMC滤波器和匹配电路，所述匹配电路与近场通信天线连接，用于进行阻抗变换；所述匹配电路包括串联的第一匹配电容和第二匹配电容，其中，所述第一匹配电容和第二匹配电容的容值通过下列方式计算：获取所述近场通信天线的等效并联电路，计算等效并联电路各元件参数；计算EMC滤波器的转移阻抗，令近场通信天线与匹配电路的总阻抗等于EMC滤波器的转移阻抗，获取第一匹配电容和第二匹配电容的容值。通过第一匹配电容和第二匹配电容实现阻抗匹配，从而降低反射，实现最佳射频性能，本专利技术还提供了一种运动计时方法，包括以下步骤：在若干个检查点设置如上述任意一项所述的运动计时装置；接收所述运动计时装置检测到的NFC标签数据和计时信息；汇总所有检查点的NFC标签数据和计时信息，得到运动员的运动成绩。为了更好地理解和实施，下面结合附图详细说明本专利技术。附图说明图1为本专利技术实施例中一种运动计时装置的结构示意图；图2为本专利技术实施例中所述射频通信模块1的结构示意图；图3为本专利技术实施例中所述第一时钟电路101的电路图；图4为本专利技术实施例中所述射频天线未匹配时的史密斯圆图；图5为所述史密斯圆图匹配点示意图；图6为添加一个并联电感和一个串联电容后的史密斯圆图；图7为完成匹配后的射频天线史密斯圆图；图8为另一个实施例中采用两个并联电感和一个串联电容完成匹配后的射频天线史密斯圆图；图9为所述第一射频电路的电路图；图10所述射频芯片模拟供电引脚及数字供电引脚的电路图；图11为近场通信天线的等效串联电路图；图12为所述近场通信天线的物理尺寸参数图；图13为近场通信天线最终的等效并联电路图；图14为所述第二射频电路的电路图；图15为接收电路的电路图；图16为计时模块的电路图；图17为所述电源电路的电路图；图18为所述运动计时装置的控制流程图；图19为计时芯片M41T81S初始化流程图；图20为NFC芯片PN532初始化流程图；图21为SimpliciTI协议栈结构示意图；图22为无线接入点的控制流程图；图23为移动终端的控制流程图；图24为所述运动计时装置的实物图；图25为所述运动计时装置的底噪测试结果图；图26为所述运动计时装置和无线接入点的示意图；具体实施方式实施例1本专利技术包括一种运动计时装置，用于作为运动员经过检查点的记录装置，所述运动计时装置与运动员携带的NFC标签进行通信，优选地，采用型号为NTAG216的NFC标签作为本实施例中运动员携带的NFC标签，该型号NFC标签具有800字节的存储空间，价格低廉。本实施例中所述电阻在运动计时装置中的主要作用为限流及提供负载，不参与高频电路的构建，因此，选用普通厚膜贴片电阻或厚膜精密电阻即可满足需求；另外，由于所述运动计时装置为一种便携式设备，因此在电路设计中，布板面积至关重要，需要尽可能的压缩电路板面积，而陶瓷电容的体积可以做到非常的小，因此本实施例中所述电容为陶瓷电容，同时，由于本专利技术为非高频电路，在保证电容的性能的同时为了节省成本，本专利技术中选用X7R型陶瓷电容。所述电感主要用于电源电路，主要分为变压器与扼流器。变压器目的是电压的变换，希望有最小的损耗，因此本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种运动计时装置，其特征在于：包括：射频通信模块、NFC模块和计时模块，其中，所述射频通信模块分别与NFC模块和计时模块连接；/n所述射频通信模块包括：第一时钟电路、射频芯片、射频天线和第一射频电路，所述第一时钟电路与所述射频芯片连接，为所述射频芯片提供时钟信号；所述射频芯片采用集成单片机和Sub-G射频通信的控制芯片；所述射频天线通过第一射频电路与射频芯片连接；所述NFC模块用于感应NFC标签中的NFC标签数据并传输至射频通信模块，所述射频通信模块接收到NFC标签数据的同时获取计时模块的计时信息，并利用Sub-G射频通信将所述NFC标签数据和计时信息发送至无线接入点。/n

【技术特征摘要】
1.一种运动计时装置，其特征在于：包括：射频通信模块、NFC模块和计时模块，其中，所述射频通信模块分别与NFC模块和计时模块连接；
所述射频通信模块包括：第一时钟电路、射频芯片、射频天线和第一射频电路，所述第一时钟电路与所述射频芯片连接，为所述射频芯片提供时钟信号；所述射频芯片采用集成单片机和Sub-G射频通信的控制芯片；所述射频天线通过第一射频电路与射频芯片连接；所述NFC模块用于感应NFC标签中的NFC标签数据并传输至射频通信模块，所述射频通信模块接收到NFC标签数据的同时获取计时模块的计时信息，并利用Sub-G射频通信将所述NFC标签数据和计时信息发送至无线接入点。


2.根据权利要求1所述的运动计时装置，其特征在于：所述第一射频电路包括巴伦-滤波器集成无源元件、第一电感、第一电容和第二电容，所述巴伦-滤波器集成无源元件的射频引脚通过所述第一电感、第一电容、第二电容后与射频天线连接。


3.根据权利要求2所述的运动计时装置，其特征在于：所述第一射频电路还包括第四电容和外接天线接口，所述巴伦-滤波器集成无源元件的射频引脚通过所述第一电感和第四电容后与外接天线接口连接。


4.根据权利要求1所述的运动计时装置，其特征在于：在所述射频芯片供电引脚设置若干个并排设置的旁路电容，用于对所述射频芯片的供电进行旁路及滤波处理。


5.根据权利要求1所述的运动计时装置，其特征在于：所述射频芯片的模拟供电引脚与高频铁氧体磁珠连接。


6.根据权利要求1所述的运动计时装置，其特征在于：所述射频通信模块还包括：射频天线参数设...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐小煜，蒲小年，冯洁文，彭汪月，佘淑仪，任子健，
申请(专利权)人：华南师范大学，
类型：发明
国别省市：广东;44