中考耐力跑项目自动测评系统

◆沈阳市第二中学 王博方

沈阳市体育中考测试中有一项为耐力跑，规定男生跑1000米，女生跑800米。每次上体育课时，老师将同学们按性别分组，组织同学们站在起跑线上，接着喊口令，启动手中的秒表计时，并帮同学们计圈，最后告知同学们各自的成绩。这种繁琐的测试方式让体育老师非常辛苦，且同学们也无法自行独立测试。

在一些专业跑步竞赛中，为了让比赛成绩更精准、更公平，工作人员会在终点线处使用高速摄像技术设备。但该设备价格昂贵，难以普及。

我希望用Arduino主控板以及传感器，制作一个自动测试体育中考耐力跑项目的计时系统，既帮助体育老师减轻工作负担，又能让同学们在没有专业老师指导的情况下也能自行完成测试。

一、制作过程

1.工作流程

选择测试组类型→发出口令→计时器启动→如果有抢跑或选错类型等情况，重新开始→记录冲过终点线的时间→自动告知成绩是否合格→所有同学通过终点线后停止计时，重新开始。2.硬件系统

系统主要由Arduino主控板、液晶屏、电位器、时钟模块、按钮、语音录放模块、单光束红外对射探测器、彩色灯带组成。

通过旋钮选择测试分组，点击绿色按钮启动系统，播放口令，系统开始计时。学生通过终点线时记录当前学生的成绩，用颜色显示成绩是否合格——绿色为合格，红色为不合格。本组测试结束后点击重置按钮重新开始。

3.编写代码

在Arduino IDEL中用C语言编写代码，用数组记录类型测试的评分表，灯带根据当前的分组类型查询评分表调节颜色。用switch语句进行分组测试类型选择，用函数预处理时间显示格式，读取到的分、秒数据类型为整型，当读取的数值小于10，LCD屏幕上的显示效果与常见的效果不同，所以通过函数对数据进行预处理，在前面不上“0”字符占位。

4.外观设计

起初我用纸盒设计系统的外观，但不够结实也不美观。在老师的建议下，我改用木板。我在木板上画出盒子的尺寸，用游标卡尺测量元器件的尺寸用于开口，用CAD软件绘制系统的外壳，然后用激光切割机将其切割。在搭建外观的过程中，我还学会了电钻、热熔胶枪等工具的使用。

二、系统测试

我将系统应用到我校的体育测试中，结果表明，该测试系统极大地减少了老师的工作量。

三、创新点与改进设想

体育中考耐力跑自动测评系统操作简单，计时准确，能减少体育老师的工作量，又便于学生独立完成测试。该系统整体轻巧，便于携带，高度可调，充电电池容量大，可供多个班级完成测试。

但是，现有的设计无法评判同时通过终点线的同学各自的时间。通过查询相关资料我了解到，现有的国内外比赛和高考体育测试中采用的是图像裁判法，接下来，我将尝试把图像采集模块引入该系统，使其功能更完善。

图 1 系统流程图

图2 系统测试

专家点评

王博方同学完成的体育中考耐力跑项目自动测评系统是一项新颖性、创造性颇佳，具有一定实用性的发明作品。

首先，王博方同学目光犀利，能从人们一般不太注意的中考体育测试中找到合适自己的发明选题。

其次，王博方同学勤于思考。要完成这项具有一定难度的作品，光有热情是不行的，必须有勤于思考的习惯才能步步深入，水到渠成。

勤于思考对于科学家和发明家来说，是他们工作的一种习惯，他们的成就与多思有着密切的联系。爱迪生说：“我的一切发明都是经过深思熟虑，严格试验的结果。”谈及自己的成功，牛顿也对人们说：“思索，继续不断地思索，以待天曙，渐渐的见及光明……如果说我对世界有些微贡献的话，那不是由于别的，却只是由于我的辛勤耐久的思索所致。”