◆沈陽市第二中學(xué) 王博方

沈陽市體育中考測試中有一項(xiàng)為耐力跑，規(guī)定男生跑1000米，女生跑800米。每次上體育課時(shí)，老師將同學(xué)們按性別分組，組織同學(xué)們站在起跑線上，接著喊口令，啟動(dòng)手中的秒表計(jì)時(shí)，并幫同學(xué)們計(jì)圈，最后告知同學(xué)們各自的成績。這種繁瑣的測試方式讓體育老師非常辛苦，且同學(xué)們也無法自行獨(dú)立測試。

在一些專業(yè)跑步競賽中，為了讓比賽成績更精準(zhǔn)、更公平，工作人員會(huì)在終點(diǎn)線處使用高速攝像技術(shù)設(shè)備。但該設(shè)備價(jià)格昂貴，難以普及。

我希望用Arduino主控板以及傳感器，制作一個(gè)自動(dòng)測試體育中考耐力跑項(xiàng)目的計(jì)時(shí)系統(tǒng)，既幫助體育老師減輕工作負(fù)擔(dān)，又能讓同學(xué)們在沒有專業(yè)老師指導(dǎo)的情況下也能自行完成測試。

一、制作過程

1.工作流程

選擇測試組類型→發(fā)出口令→計(jì)時(shí)器啟動(dòng)→如果有搶跑或選錯(cuò)類型等情況，重新開始→記錄沖過終點(diǎn)線的時(shí)間→自動(dòng)告知成績是否合格→所有同學(xué)通過終點(diǎn)線后停止計(jì)時(shí)，重新開始。2.硬件系統(tǒng)

系統(tǒng)主要由Arduino主控板、液晶屏、電位器、時(shí)鐘模塊、按鈕、語音錄放模塊、單光束紅外對射探測器、彩色燈帶組成。

通過旋鈕選擇測試分組，點(diǎn)擊綠色按鈕啟動(dòng)系統(tǒng)，播放口令，系統(tǒng)開始計(jì)時(shí)。學(xué)生通過終點(diǎn)線時(shí)記錄當(dāng)前學(xué)生的成績，用顏色顯示成績是否合格——綠色為合格，紅色為不合格。本組測試結(jié)束后點(diǎn)擊重置按鈕重新開始。

3.編寫代碼

在Arduino IDEL中用C語言編寫代碼，用數(shù)組記錄類型測試的評分表，燈帶根據(jù)當(dāng)前的分組類型查詢評分表調(diào)節(jié)顏色。用switch語句進(jìn)行分組測試類型選擇，用函數(shù)預(yù)處理時(shí)間顯示格式，讀取到的分、秒數(shù)據(jù)類型為整型，當(dāng)讀取的數(shù)值小于10，LCD屏幕上的顯示效果與常見的效果不同，所以通過函數(shù)對數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，在前面不上“0”字符占位。

4.外觀設(shè)計(jì)

起初我用紙盒設(shè)計(jì)系統(tǒng)的外觀，但不夠結(jié)實(shí)也不美觀。在老師的建議下，我改用木板。我在木板上畫出盒子的尺寸，用游標(biāo)卡尺測量元器件的尺寸用于開口，用CAD軟件繪制系統(tǒng)的外殼，然后用激光切割機(jī)將其切割。在搭建外觀的過程中，我還學(xué)會(huì)了電鉆、熱熔膠槍等工具的使用。

二、系統(tǒng)測試

我將系統(tǒng)應(yīng)用到我校的體育測試中，結(jié)果表明，該測試系統(tǒng)極大地減少了老師的工作量。

三、創(chuàng)新點(diǎn)與改進(jìn)設(shè)想

體育中考耐力跑自動(dòng)測評系統(tǒng)操作簡單，計(jì)時(shí)準(zhǔn)確，能減少體育老師的工作量，又便于學(xué)生獨(dú)立完成測試。該系統(tǒng)整體輕巧，便于攜帶，高度可調(diào)，充電電池容量大，可供多個(gè)班級完成測試。

但是，現(xiàn)有的設(shè)計(jì)無法評判同時(shí)通過終點(diǎn)線的同學(xué)各自的時(shí)間。通過查詢相關(guān)資料我了解到，現(xiàn)有的國內(nèi)外比賽和高考體育測試中采用的是圖像裁判法，接下來，我將嘗試把圖像采集模塊引入該系統(tǒng)，使其功能更完善。

圖 1 系統(tǒng)流程圖

圖2 系統(tǒng)測試

專家點(diǎn)評

王博方同學(xué)完成的體育中考耐力跑項(xiàng)目自動(dòng)測評系統(tǒng)是一項(xiàng)新穎性、創(chuàng)造性頗佳，具有一定實(shí)用性的發(fā)明作品。

首先，王博方同學(xué)目光犀利，能從人們一般不太注意的中考體育測試中找到合適自己的發(fā)明選題。

其次，王博方同學(xué)勤于思考。要完成這項(xiàng)具有一定難度的作品，光有熱情是不行的，必須有勤于思考的習(xí)慣才能步步深入，水到渠成。

勤于思考對于科學(xué)家和發(fā)明家來說，是他們工作的一種習(xí)慣，他們的成就與多思有著密切的聯(lián)系。愛迪生說：“我的一切發(fā)明都是經(jīng)過深思熟慮，嚴(yán)格試驗(yàn)的結(jié)果?！闭劶白约旱某晒?，牛頓也對人們說：“思索，繼續(xù)不斷地思索，以待天曙，漸漸的見及光明……如果說我對世界有些微貢獻(xiàn)的話，那不是由于別的，卻只是由于我的辛勤耐久的思索所致?！?/p>