Средства и методы совершенствования специализированных двигательных реагирований спортсменов-каратэистов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 13.00.04, кандидат наук Мандыч Иван Николаевич

• Мандыч Иван Николаевич
• кандидат наук
• 2017

Оглавление диссертации кандидат наук Мандыч Иван Николаевич

Введение

Глава 1 Теоретическое обоснование проблемы совершенствования двигательных реагирований в спортивном каратэ

1.1 Специфика каратэ и современные направления в его практике

1.2 Характеристика каратэ как вида соревновательной деятельности

1.3 Значение физических качеств и связанных с ними способностей для эффективной соревновательной деятельности в спортивном каратэ

1.4 Технологии совершенствования двигательных реагирований в различных видах спорта

1.5 Заключение по первой главе

Глава 2 Методы и организация исследования

2.1 Методы исследования

2.2 Организация исследования

Глава 3 Экспериментальная технология совершенствования быстроты сенсомоторных реагирований спортсменов-каратэистов

3.1 Теоретические предпосылки разработки технологии совершенствования быстроты сенсомоторных реагирований спортсменов-каратэистов

3.2 Принципы работы лазерного тренажера-стимулятора визуально-моторных реагирований

3.3 Экспериментальная методика совершенствования быстроты визуально -моторных реагирований с использованием лазерного тренажера-стимулятора визуально-моторных реагирований

3.4 Экспериментальная методика совершенствования быстроты визуально -моторных реагирований с использованием упражнений выполняемых с

партнером

Глава 4 Экспериментальное обоснование применения технологии совершенствования быстроты визуально-моторных реагирований

4.1 Результаты контрольно-педагогических испытаний быстроты простых визуально-моторных реагирований

4.2 Результаты контрольно-педагогических испытаний быстроты сложных визуально-моторных реагирований в ситуациях различения

4.3 Результаты контрольно-педагогических испытаний быстроты сложных визуально-моторных реагирований в ситуациях взаимоисключающего выбора

4.4 Результаты в количестве совершенных спортсменами ошибок

Заключение

Практические рекомендации

Список сокращений и условных обозначений

Словарь терминов

Список литературы

Список иллюстративного материала

Приложение А Разметка гимнастической палки для измерения скорости

реакции

Приложение Б Протокол отборочного тестирования

Приложение В Протокол разделения спортсменов на группы по итогам

отборочного тестирования

Приложение Г Протоколы тестирования показателей быстроты визуально-

моторных реагирований

Приложение Д Частота применения соревновательных действий основанных

на проявлении различных типов двигательной реакции

Приложение Е Технические характеристики лазерного тренажера-

стимулятора визуально-моторных реагирований

Приложение Ж Зоны нанесения атакующих действий и точки, наиболее часто

подверженные атаке

Приложение И Учебные задания в процессе совершенствования простых и сложных визуально-моторных реагирований

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Средства и методы совершенствования специализированных двигательных реагирований спортсменов-каратэистов»

Введение

Актуальность темы исследования и степень ее разработанности.

Спортсмен-каратэист во время спортивного взаимодействия с соперником должен адекватно реагировать на его действия, воспринимаемые визуально (подготовительные, атакующие и защитно-ответные действия соперника) и тактильно (сковывающие захваты соперника, выполняемые им подсечки и попытки проведения бросков), а также следовать командам судьи, подаваемым в ходе соревновательного поединка. Из вышесказанного следует что ситуация соревновательного поединка требует от каратэиста комплексной работы зрительных, тактильных и слуховых анализаторов. Однако определяющую роль в соревновательном взаимодействии, играют зрительные анализаторы, так как на разнообразные активные действия соперника спортсмену-каратэисту приходится отвечать постоянно, и эффективность его ответных действий, зависит от своевременности и быстроты двигательных реагирований, основанных на визуальном восприятии изменения ситуаций в ходе поединка. Роль и объём реагирований, механизм которых опирается на работу тактильных и слуховых анализаторов, в соревновательном поединке значительно меньше.

С.Г. Геллерштейн, (1958); Ш. Закиров, (1964); И.А. Гусева, (1965); Э.Д. Сладков, (1966); Ю.Н. Верхало, (1970); А.Д. Мовшович, (1971), Л.С. Гильдин, (1973); Н.Е. Семенихина, (1974); В. Краснокутский, (1998); О.В. Пирожков, (1998); В.В. Шаленко, (2004); А.А. Никитенко, С.А. Никитенко, и А.А. Никитенко, (2010); Х.Х. Альжанов, (2014) и другие авторы неоднократно поднимали проблему совершенствования двигательных реагирований в своих видах спорта.

Проблема поиска эффективного метода, способствующего комплексному развитию всех видов двигательных реагирований у юных спортсменов-каратэистов, является актуальной для подготовки в каратэ. Перед началом тренировки быстроты различных видов двигательных реагирований необходимо

определить исходный уровень развития данных реагирований и в дальнейшем давать тренировочные задания, которые будут способствовать их целенаправленному совершенствованию. Быстро и точно измерить в условиях тренировочного занятия скорость двигательных реагирований у группы из 12-15 человек практически невозможно. Желательно, чтобы тренер и спортсмен получали данные о скорости составляющих двигательного реагирования -латентного периода реакции и моторного компонента - в реальном времени. Это будет давать тренеру возможность наблюдать за динамикой развития двигательных реагирований, и мотивировать спортсмена на проявление как двигательных, так и волевых качеств.

Актуальность исследования определяется тем, что в тренировочном процессе спортсменов-каратэистов, специализирующихся на дисциплине кумитэ, недостаточно специализированных методик целенаправленного

совершенствования визуально-моторных реагирований, а именно такой тип реагирований превалирует в спортивной практике [9, 61, 79]. Предполагается, что применение в тренировочном процессе методик целенаправленного совершенствования быстроты визуально-моторных реагирований позволит каратэисту быстрее и эффективнее реагировать на постоянно изменяющиеся условия спортивного поединка.

Объект исследования - процесс совершенствования быстроты двигательных реагирований спортсменов-каратэистов.

Предмет исследования - средства и методы совершенствования быстроты визуально-моторных реагирований спортсменов-каратэистов 12-15 лет, специализирующихся на дисциплине кумитэ.

Гипотеза исследования предполагает, что использование в тренировочном процессе экспериментальной технологии целенаправленного совершенствования быстроты сенсомоторных реагирований, основанной на использовании визуальных раздражителей и дифференцированного подхода к совершенствованию различных видов двигательных реагирований, позволит улучшить показатели двигательных реакций у каратэистов 12-15 лет.

Цель исследования - разработать и обосновать экспериментальную технологию целенаправленного совершенствования быстроты сенсомоторных реагирований, применение которой в тренировочном процессе позволит эффективно улучшать показатели быстроты двигательных реагирований у спортсменов-каратэистов.

В соответствии с целью, предметом и гипотезой исследования были поставлены следующие задачи:

1. Определить типы двигательных реагирований, наиболее часто применяемых спортсменами-каратэистами различной квалификации.

2. Разработать методику тестирования и оценки показателей быстроты двигательных реагирований на основе использования лазерного тренажера-стимулятора визуально-моторных реагирований.

3. Разработать технологию совершенствования быстроты сенсомоторных реагирований спортсменов-каратэистов 12-15 лет.

4. Экспериментально обосновать эффективность применения в тренировочном процессе разработанной технологии совершенствования быстроты сенсомоторных реагирований спортсменов-каратэистов 12-15 лет.

Теоретико-методологическую основу исследования составляют работы отечественных ученых о принципах физического воспитания и основах воспитания физических качеств (Л.П. Матвеев, AM. Максименко), исследования отечественных и зарубежных ученых по изучению быстроты реагирований (W.E. Hick, R. Hyman, R.D. Luce, Ю.Н. Верхало, A^. Мовшович, H.A. Худадов, С.Г. Геллерштейн, Ш. Закиров, Л.С. Гильдин, Н.Е. Семенихина), работы отечественных и иностранных авторов по теории и методике тренировки спортсменов единоборцев (С.В. Биджиев, М. Бишоп, Е.В. Головихин, A^. Жадан, Д.Н. Макаридин, Ю.Л. Орлов, К. Томияма).

Методология исследования представляет собой совокупность теоретических, эмпирических и статистических методов, позволяющих: определить средства целенаправленного совершенствования быстроты двигательных реагирований в каратэ, разработать ряд методик совершенствования и тестирования быстроты

двигательных реагирований, а также выявить эффективность применения разработанных методик.

В соответствии с задачами исследования в работе были использованы методы: анализ научно-методической литературы и литературно-документальных источников, анализ видеоматериалов, педагогическое наблюдение, педагогическое тестирование, педагогический эксперимент, методы математической статистики.

Научная новизна исследования заключается в следующем:

- разработана технология совершенствования быстроты сенсомоторных реагирований, основанная на использовании визуальных раздражителей и дифференцированного подхода к совершенствованию различных видов двигательных реагирований;

- выявлены определяющие условия формирования быстроты двигательных реагирований у спортсменов-каратэистов, к которым относятся: системный подход и наличие специфических раздражителей;

- впервые получены данные о динамике развития быстроты двигательных реагирований у спортсменов-каратэистов 12-15 лет, говорящие о возможности дальнейшего совершенствования быстроты сенсомоторных реагирований.

Теоретическая значимость исследования заключается в том, что результаты исследования обобщают и дополняют методику тренировки спортсменов-каратэистов. В теорию спортивного каратэ вносятся обоснованные предложения, связанные с возможностью целенаправленного совершенствования быстроты простых и сложных сенсомоторных реагирований спортсменов-каратэистов 12-15 лет. Разработана технология совершенствования сенсомоторных реагирований спортсменов-каратэистов с использованием лазерного тренажера-стимулятора визуально-моторных реагирований и упражнений, выполняемых с партнером. Разработана методика применения в тренировочном процессе спортсменов-каратэистов лазерного тренажера-стимулятора визуально-моторных реагирований для совершенствования и измерения показателей быстроты визуально-моторных реагирований.

Практическая значимость исследования заключается в том, что в тренировочный процесс спортсменов-каратэистов внедрена специально разработанная технология совершенствования быстроты визуально-моторных реагирований с использованием лазерного тренажера-стимулятора визуально-моторных реагирований и упражнений, выполняемых с партнером. Разработан и запатентован тренажер визуально-моторных реагирований, позволяющий совершенствовать быстроту визуально-моторных реагирований спортсменов-каратэистов. В процессе исследования были апробированы и внедрены в тренировочный процесс подходы, позволяющие измерять показатели быстроты сенсомоторных реагирований у спортсменов-каратэистов 12-15 лет. Полученные в ходе проведения исследования данные могут быть использованы тренерами-преподавателями при планировании тренировочных нагрузок.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. В соревновательном поединке спортсменов-каратэистов преобладают сенсомоторные реагирования, в основе которых лежит визуальный раздражитель.

2. Одной из основных задач физической подготовки спортсменов-каратэистов 12-15 лет является совершенствование быстроты простых и сложных двигательных реагирований.

3. Использование специально разработанной технологии целенаправленного совершенствования сенсомоторных реагирований, основанной на использовании визуальных раздражителей и дифференцированного подхода к совершенствованию различных видов двигательных реагирований, позволяет эффективнее повышать показатели быстроты двигательных реагирований спортсменов каратэистов 12-15 лет, специализирующихся в дисциплине кумитэ.

Степень надежности и достоверности полученных результатов обеспечивается теоретико-методологическим анализом средств и методов совершенствования быстроты визуально-моторных реагирований в каратэ; соответствием применяемых методик измерения и диагностики показателей двигательных реагирований с проблемой, объектом, предметом, целью и задачами исследования; применением надежных методов математической статистики для

обработки данных, полученных в результате исследования; успешностью внедрения результатов исследования в учебно-тренировочный процесс спортсменов-каратэистов.

Апробация и внедрение результатов исследования. Основные положения исследования и его результаты были изложены на конференциях: «Научная конференция студентов и молодых ученых РГУФКСМиТ» (г. Москва 2012); «Совершенствование системы подготовки кадров по единоборствам» (г. Москва 2013, 2014); международная научно-практическая конференция «Вопросы современной' педагогики и психологии: свежий' взгляд и новые решения» (г. Екатеринбург 2015); Пятая научно-практическая конференция с международным участием «Инновационные технологии в спорте и физическом воспитании подрастающего поколения» (г. Москва 2015); Первая Всероссийская научно-практическая конференция Нижегородского государственного педагогического университета имени Козьмы Минина «Антропные образовательные технологии в сфере физической культуры» (г. Нижний Новгород 2015). Данные, полученные в результате исследования, были отражены в 7 публикациях, из них 3 публикации в рецензируемых журналах. Результаты исследования внедрены в учебно-тренировочный процесс спортсменов-каратэистов в МБОУДОД ДЮСШ Щелковского муниципального района и МАУ ФОК «Олимп» г. Ивантеевка.

Структура и объем диссертации: диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения, выводов, практических рекомендаций, списка литературы, включающего 101 источник из них 9 на иностранных языках, 5 рисунков, 16 таблиц, списка сокращений и условных обозначений, списка терминов, списка иллюстративного материала и восьми приложений. Общий объем диссертации составляет 141 страницу.

Глава 1 Теоретическое обоснование проблемы совершенствования двигательных реагирований в спортивном каратэ

1.1 Специфика каратэ и современные направления в его практике

Специфика каратэ, отличающая его от большинства других видов спортивных единоборств, в которых двигательный состав технических приемов направлен исключительно на победу в спортивных соревнованиях, заключается в том, что в настоящее время существуют два широко распространенных и, в определенной мере, автономных его направления: традиционное каратэ и спортивное каратэ, оба из которых пользуются большой популярностью, как в России, так и за ее пределами. Каждое из этих направлений имеет свой, отличающийся по составу, моторике и характеру выполнения, арсенал технических приемов, а также достаточно самостоятельные методы и средства подготовки [63].

Традиционное каратэ или каратэ-до - формировавшаяся в течение веков дальневосточная система рукопашного боя без оружия. Двигательный состав основных атакующих средств каратэ-до и принципы их тактической реализации были направлены на осуществление доминантной цели реального боя -уничтожение противника, сформулированной в базовых постулатах каратэ-до: «В каратэ не нападают первым, в каратэ бьют первым!» и «Одним ударом -наповал!». Осуществление этих принципов на практике позволяло вести результативный бой против нескольких вооруженных противников, нападающих одновременно. Доминантная цель диктовала применение наиболее эффективных приемов, наносящих максимальный урон боеспособности противника, что влияло на дальнейшее формирование и совершенствование технического арсенала каратэ, в настоящее время в полной мере входящего в систему подготовки силовых структур многих стран мира [63].

Спортивное каратэ - вид спорта, представляющий собой условное единоборство, регламентированное официальными правилами соревнований.

Личные и командные соревнования проводятся по двум дисциплинам: кумитэ и ката. Кумитэ - спортивный поединок двух соперников одного пола, возрастной и весовой категорий, использующих для достижения победы технико-тактический арсенал каратэ, разрешенный правилами соревнований. Ката - большая группа строго регламентированных упражнений, представляющих собой комбинации приемов защиты и нападения, выполняемые по определенным траекториям и в точно установленной последовательности, имитирующих бой с несколькими противниками, из которого исполнитель ката условно выходит победителем. В состязаниях по ката выступают спортсмены одного пола и возрастной категории, соревнуясь между собой в лучшем исполнении произвольно выбранных ката [60, 66].

По данным статистических исследований, проведенных в 2001 году Всемирной федерацией каратэ (WKF) по требованию Международного Олимпийского Комитета, в мире на тот период различными видами, школами и стилями каратэ занимались около пятидесяти миллионов человек, из них более десяти миллионов лицензированные спортсмены. То есть количество занимающихся традиционным и спортивным направлениями каратэ соотносилось примерно, как четыре к одному. Учитывая динамику увеличения интереса населения нашей страны к изучению каратэ, произошедшую за это время, можно предположить, что сейчас в мире эти показатели стали еще значительнее [66].

Отставание в количестве занимающихся спортивным направлением каратэ по сравнению с традиционным, объясняется не его меньшей популярностью, а тем, что срок активной соревновательной деятельности обычно ограничен 10 - 15 годами. И, как правило, закончивший свою спортивную карьеру, но еще относительно молодой каратэист, пополняет ряды занимающихся традиционным направлением каратэ. Также популярность каратэ-до объясняется тем, что его целью, как и других боевых дисциплин Комплекса традиционных японских воинских искусств БУДО, является не только обучение адепта успешному ведению рукопашного боя, но и гармоничное духовное и физическое совершенствование личности. По-видимому, эта составляющая каратэ-до и

привлекает такое количество занимающихся, которые рассматривают его и как боевое искусство, и как способ самосовершенствования личности, и как специфическое средство физической культуры, позволяющее сохранять здоровье и активное долголетие. Кроме того, система квалификационных ученических разрядов (КЮ) и мастерских званий (ДАНов) дополнительно стимулирует занимающихся к регулярным тренировкам на протяжении десятилетий. Например, путь от новичка до мастера, успешно сдавшего квалификационные испытания на 7-й дан, в среднем занимает 40 лет непрерывной практики [32, 63].

В качестве резюме можно отметить, что в настоящее время выделяют 3 основных направления в практике каратэ [59, 61, 62]:

1. Каратэ - как система рукопашного боя без оружия. Основная задача -профессиональная боевая подготовка спецподразделений силовых ведомств. Основная цель - поражение противника в реальном рукопашном бою.

2. Каратэ - как вид физического воспитания. Основная задача - обучение двигательным действиям и воспитание физических качеств. Основная цель -физическая подготовка человека к социально обусловленной деятельности.

3. Каратэ - как вид спортивного единоборства. Основная задача -вовлечение детей и молодежи в систематические занятия массовым спортом и спортом высших достижений. Основная цель - достижение высоких спортивных результатов на Всероссийских и международных соревнованиях.

1.2 Характеристика каратэ как вида соревновательной деятельности

Необходимо заметить, что в сравнении с каратэ-до, эволюция которого насчитывает несколько столетий, спортивное каратэ появилось только во второй половине ХХ века, и процесс его развития не закончен до сих пор. Это обусловлено идущим на протяжении последних десятилетий постоянным поиском оптимального сочетания зрелищности спортивных состязаний и максимальной безопасности спортсменов в соревновательных и тренировочных поединках. Этот поиск находил и находит свое отражение в изменениях правил

соревнований. За период, прошедший с момента проведения 1-го чемпионата мира (WUKO) в 1970 году до настоящего времени, правила соревнований по каратэ изменились радикально. Изменение требований правил соревнований влекло за собой изменение тактики ведения поединка и, как следствие, изменения в двигательном составе технических приемов, используемых в соревновательных поединках [36].

Сейчас можно с полной уверенностью утверждать, что в современном спортивном каратэ (дисциплина кумитэ) сформировалась специфичная техника выполнения приемов, целью применения которой является победа в соревновательном поединке с минимальным риском причинения вреда здоровью соперника. Эта техника отличается от техники приемов традиционного каратэ-до, предназначенных для применения в реальном бою, так как использование технического арсенала данного направления каратэ в соревновательной практике приведет к серьезным травмам, угрожающим жизни или здоровью спортсменов. С целью профилактики травматизма и несчастных случаев на соревнованиях запрещены к применению все потенциально опасные технические приемы, изучаемые в традиционном каратэ-до: удары пальцами, локтями, коленями, удушения, болевые воздействия на суставы, амплитудные броски, удары по жизненно важным точкам и другие. По правилам соревнований запрещен контакт с лицо, ограничена степень контакта при нанесении ударов в голову и туловище, превышение которой наказывается. Совершенствуется индивидуальная защитная амуниция [8, 9, 66, 67, 79].

На соревнованиях по спортивному каратэ в дисциплине кумитэ за различные успешно проведенные действия присуждаются 3 типа оценок (Таблица 1). Атаки разрешены в следующие зачетные зоны: голова, лицо, шея, живот, грудь, спина, боковые поверхности туловища. Оцениваются только технические приемы, проведенные в зачетную зону и выполненные в соответствии со следующими критериями:

1. Хорошая форма (правильная техника выполнения);

2. Спортивное отношение (поведение);

3. Концентрация (мощное, акцентированное исполнение);

4. Дзансин (потенциальная готовность к незамедлительному продолжению поединка);

5. Правильный расчёт времени;

6. Корректная дистанция [50, 66].

Таблица 1 - Оцениваемая техника на соревнованиях по каратэ

Название (яп.) Кол-во баллов Техника

Иппон 3 1. Любой оцениваемый удар ногой в голову 2. Любой оцениваемый удар по сопернику, лежащему на полу

Вадза ари 2 Любой оцениваемый удар ногой в туловище

Юко 1 1. Прямой удар рукой в верхний или средний уровень 2. Дуговой удар рукой в верхний или средний уровень

Технический арсенал традиционного каратэ-до в полной мере представлен в другой спортивной дисциплине - ката. Спортсмены, специализирующиеся в этом виде соревновательной деятельности, изучают и совершенствуют приемы этого направления каратэ [8].

Также приемы традиционного каратэ-до и исторически сложившиеся методы обучения им, в обязательном порядке, но в разных пропорциях, используются на всех этапах подготовки юных каратэистов, являясь необходимой «школой» движения, служащей формированию специализации мышечных качеств. В свою очередь, приемы традиционного каратэ применяются и в работе с квалифицированными спортсменами, специализирующимися на спортивном кумитэ, особенно в подготовительном периоде тренировочного процесса, выступая в качестве средства специальной физической подготовки, необходимой

для повышения эффективности выполнения приемов соревновательного поединка в спортивном каратэ [8, 53].

Можно сделать вывод, что в современном спортивном каратэ существуют два вида соревновательной деятельности, имеющие свои арсеналы технических приемов, а также соответствующие методы и средства подготовки, доля применения которых в многолетнем тренировочном процессе зависит от квалификации занимающихся, выбранной спортсменом соревновательной специализации, этапа и текущего периода подготовки.

1.3 Значение физических качеств и связанных с ними способностей для

эффективной соревновательной деятельности в спортивном каратэ

В соревновательных и тренировочных поединках соревновательной направленности спортсмену-каратэисту для достижения победы необходимо проявлять высокий уровень развития физических качеств, технико-тактическую и психическую подготовленность. В определенные периоды поединков и соревнований, решающим фактором победы становится степень проявления какого-либо одного физического качества или всего комплекса физических качеств спортсмена.

Каждое физическое качество имеет определенное значение для успешной соревновательной деятельности в дисциплине спортивного каратэ - кумитэ.

Сила или силовые качества, под которыми обобщенно подразумевают способность напряжением мышц преодолевать механические и биомеханические силы, препятствующие действию, противодействовать им, обеспечивать тем самым эффект действия (вопреки препятствующим силам тяжести, инерции, сопротивления внешней среды и так далее) [54].

Для спортсмена-каратэиста силовые способности являются ведущими, без должного проявления силовых способностей невозможно нанести сильный удар. Но, чтобы нанести удар в нужный момент, необходимо сделать это быстро и неожиданно для противника, следовательно, каратэисту необходима не просто

сила, а быстрая сила, чтобы нанести удар быстро, и взрывная сила, чтобы выполнить удар без предварительных действий (замаха), неожиданно для противника. Ведь какими бы сильными не были удары, они будут бесполезны, если не попадут в цель из-за недостаточной маскировки атакующим своих намерений [12, 59].

Координация или координационные способности, под которыми понимают:

- способность целесообразно координировать движения при построении и воспроизведении новых двигательных действий;

- способность перестраивать координацию движений при необходимости изменять параметры освоенного движения или переключаться на иное движение в зависимости от меняющихся условий [54].

Хорошо развитые координационные способности способствуют проявлению каратэистом целевой точности в условиях временного дефицита и противодействия соперника, помогают ему во время соревновательного поединка удерживать равновесие при выполнении ударов ногами, быстро переключаться от одного действия к другому, импровизировать и по ходу схватки придумывать и претворять в жизнь новые сочетания действий. От уровня развития координационных способностей зависит реализация такого специфического критерия как ДЗАНСИН (потенциальная готовность к незамедлительному продолжению соревновательного поединка). Данный критерий требует, чтобы после выполнения атакующего действия спортсмен находился в устойчивом положении и был готов защищаться или продолжить атаку. Если после нанесения удара спортсмен из-за инерции теряет равновесие или падает, то удар считается незаконченным и неэффективным, и не будет оценен судьями [59].

Гибкость, морфофункциональная способность двигательного аппарата, позволяющая выполнять движения с определенной амплитудой [54, 22].

Активная гибкость имеет важное значение для каратэистов, специализирующихся в соревновательной дисциплине кумитэ. Высокий уровень развития данного качества помогает спортсмену выполнять движения быстро и с необходимой амплитудой, без риска получения травм, особенно при нанесении

ударов ногами в верхний сектор (голову и шею), так как за эти удары, при условии их успешного и эффективного проведения, присуждается максимальная оценка ИППОН - 3 бала. [58, 60].

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Мандыч Иван Николаевич, 2017 год

- 16 с.

88. Худадов, Н.А. Исследование времени реакций у спортсменов при различном положении стимула в поле зрения / Н.А. Худадов., В.В. Медведев // Теория и практика физ. культуры. - 1970. - № 8. - С. 19 - 21.

89. Челпанов, Г. Психология или рефлексология? : Спорные вопросы психологии / Г. Челпанов, - М. : Русский книжник, 1926. - 58 с.

90. Шаленко, В.В. Формирование сложных двигательных действий юных футболистов / В.В. Шаленко // Физическое воспитание студентов творческих специальностей, 2004. - № 5. - С. 57-62.

91. Шило, В.Л. Популярные цифровые микросхемы : Справочник / В.Л. Шило. - М. : Радио связь, 1987. - 352 с.

92. Шинков, С.О. Особенности подготовки спортсменов высшей квалификации / С.О. Шинков // Додзе, 2003 - № 3. - С. 45 - 48.

93. Brebner, J.T. Introduction: an historical background sketch / J.T.Brebner, A.T. Welford, - N. York : Academic Press, 1980 - p. 1-23.

94. Donders, F.C. On the speed of mental processes / F.C. Donders, Translated by W.G. Koster // Acta Psychologica, 1969. - № 30. - р. 412-431.

95. Factors of influence in a time of motive reaction and quickness of protective actions of boxers on the stage of base pre-treatment / A.O. Nikitenko, S.A. Nikitenko, A.A. Nikitenko // Педагогика, психология и медико-биологические проблемы физического воспитания и спорта, 2010. - № 1. - С. 91-94.

96. Galton, F. On instruments for testing perception of differences of tint and for determining reaction time / F. Galton // Journal of the Anthropological Institute, 1899. - № 19. - p. 27-29.

97. Hick, W.E. On the rate of gain of information / W.E. Hick // Quarterly Journal of Experimental Psychology, 1952. - № 4. - p. 11-26.

98. Hyman, R. Stimulus information as a determinant of reaction time / R. Hyman // Journal of Experimental Psychology, 1953 - № 45 - p. 188-196.

99. Luce, R.D. Response Times: Their Role in Inferring Elementary Mental Organization / R.D. Luce // Oxford University Press, 1986. - p. 542-545

100. Welford, A.T. Motor performance : handbook of the Psychology of Aging / A.T.Welford, In eds. J.E. Birren and K. W. Schaie, - N. York ,1977. - p. 450-496.

101. Welford, A.T. Choice reaction time: Basic concepts / In ed. A.T. Welford, -N. York : Academic Press, 1980, - p. 73-128.

Список иллюстративного материала

Рисунки:

Рисунок 1 - Лазерный тренажер-стимулятор визуально-моторных

реагирований и его пульт управления................................................... 50

Рисунок 2 - Лампочки и кнопка переключения скорости подачи

сигналов................................................................................................................... 51

Рисунок 3 - Соотношение средних показателей при тестировании

быстроты простых визуально-моторных реагирований............................ 79

Рисунок 4 - Соотношение средних показателей у спортсменов при

тестировании быстроты сложных ВМР в ситуациях различения................ 82

Рисунок 5 - Соотношение показателей быстроты сложных ВМР в

ситуациях взаимоисключающего выбора средств спортивного поединка...... 86

Таблицы:

Таблица 1 - Оцениваемая техника на соревнованиях по каратэ.......... 14

Таблица 2 - Частота проявления двигательных реагирований............ 45

Таблица 3 - Частота применения соревновательных действий основанных на проявлении различных механизмов двигательной реакции. 46

Таблица 4 - Различия между сложившейся методикой и экспериментальной технология совершенствования быстроты визуально-

моторных реагирований................................................................... 48

Таблица 5 - Результаты тестирования быстроты простой ВМР........... 78

Таблица 6 - Достоверность различий показателей контрольной и

экспериментальной групп при тестировании простых ВМР...................... 80

Таблица 7 - Достоверность различия в показателях быстроты

простых ВМР в контрольной группе................................................... 80

Таблица 8 - Достоверность различия в показателях быстроты

простых ВМР в экспериментальной группе.......................................... 81

Таблица 9 - Результаты тестирования быстроты сложных ВМР в

ситуациях различения..................................................................... 82

Таблица 10 - Достоверность различий показателей контрольной и экспериментальной групп при тестировании сложных ВМР в ситуациях

различения.................................................................................... 83

Таблица 11 - Достоверность различий в показателях быстроты сложных ВМР в ситуациях различения в основном и контрольном тестах.. 84 Таблица 12 - Результаты тестирования быстроты сложных ВМР в

ситуациях взаимоисключающего выбора............................................. 85

Таблица 1 3 - Достоверность различий показателей контрольной и экспериментальной групп при тестировании быстроты сложных ВМР в

ситуациях взаимоисключающего выбора............................................. 87

Таблица 14 - Достоверность различия в показателях быстроты сложных ВМР в ситуациях взаимоисключающего выбора в основном и

контрольном тестах........................................................................ 87

Таблица 15 - Ошибки при выполнении тестирований сложной

двигательной реакции основном тесте................................................. 89

Таблица 16 - Ошибки при выполнении тестирований сложной

двигательной реакции в контрольном тесте.......................................... 89

Формулы:

(1).

X

!Ь

п

X.

(2).

¿=1

(3).

31

37

37

(4).

и = щ X п2 +

пх(пх + 1)

- Т

X V

(5).

38

38

Разметка гимнастической палки, для измерения скорости реакции

Протокол отборочного теста

№ спортсмена Номер прог эаммы Сумма баллов № спортсмена Номер прог аммы Сумма баллов

1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 7 8

1 1 1 1 1 0 0 0 0 4 26 1 1 1 1 0 0 0 0 4

2 1 1 1 0 0 0 0 0 3 27 1 1 1 1 1 0 0 0 5

3 1 1 1 0 0 0 0 0 3 28 1 1 0 0 0 0 0 0 2

4 1 1 1 1 1 0 0 0 5 29 1 1 1 0 0 0 0 0 3

5 1 1 1 0 0 0 0 0 3 30 1 1 1 1 0 0 0 0 4

6 1 1 1 1 0 0 0 0 4 31 1 1 1 1 0 0 0 0 4

7 1 1 1 0 0 0 0 0 3 32 1 1 1 0 0 0 0 0 3

8 1 1 1 1 0 0 0 0 4 33 1 1 1 0 0 0 0 0 3

9 1 1 1 1 0 0 0 0 4 34 1 1 1 1 1 0 0 0 5

10 1 1 1 1 0 0 0 0 4 35 1 1 1 0 0 0 0 0 3

11 1 1 1 1 0 0 0 0 4 36 1 1 0 0 0 0 0 0 2

12 1 1 1 1 0 0 0 0 4 37 1 1 1 1 0 0 0 0 4

13 1 1 1 0 0 0 0 0 3 38 1 1 1 1 0 0 0 0 4

14 1 1 1 0 1 0 0 0 4 39 1 1 1 0 0 0 0 0 3

15 1 1 1 0 0 0 0 0 3 40 1 1 1 0 0 0 0 0 3

16 1 1 1 1 0 0 0 0 4 41 1 1 1 0 0 0 0 0 3

17 1 1 1 0 0 0 0 0 3 42 1 1 0 0 0 0 0 0 2

18 1 1 0 0 0 0 0 0 2 43 1 1 1 1 1 0 0 0 5

19 1 1 1 0 0 0 0 0 3 44 1 1 1 1 0 0 0 0 4

20 1 1 1 1 0 0 0 0 4 45 1 1 1 1 0 0 0 0 4

21 1 1 1 1 0 0 0 0 4 46 1 1 1 1 1 0 0 0 5

22 1 1 1 1 0 0 0 0 4 47 1 1 1 1 0 0 0 0 4

23 1 1 0 0 0 0 0 0 2 48 1 1 0 0 0 0 0 0 2

24 1 1 1 1 0 0 0 0 4 49 1 1 1 0 0 0 0 0 3

25 1 1 1 0 0 0 0 0 3 50 1 1 1 0 0 0 0 0 3

Протокол разделения спортсменов на группы по итогам отборочного теста

Контрольная группа Экспериментальная группа

№ спортсмена Результат в баллах № спортсмена Результат в баллах

27 5 4 5

43 5 46 5

6 4 1 4

9 4 8 4

11 4 10 4

14 4 12 4

20 4 16 4

22 4 21 4

26 4 24 4

31 4 30 4

38 4 37 4

44 4 45 4

47 4 36 4

3 3 2 3

7 3 5 3

15 3 13 3

19 3 17 3

30 3 25 3

33 3 32 3

39 3 35 3

41 3 40 3

50 3 49 3

18 2 23 2

28 2 36 2

42 2 48 2

Протоколы тестирования показателей быстроты визуально-моторных

реагирований.

Таблица Г. 1 - Протокол тестирования быстроты простой ВМР в контрольной и экспериментальной группе, в основном и контрольном тестах (мс)

№ Основной тест Контрольный тест

Контрольная группа Экспериментальная группа Контрольная группа Экспериментальная группа

1 208 208 207 189

2 211 210 208 190

3 215 211 212 194

4 210 211 211 191

5 212 213 209 189

6 211 210 208 193

7 213 212 205 192

8 211 215 209 189

9 212 212 203 189

10 212 210 205 190

11 214 211 210 190

12 215 215 212 191

13 207 216 207 193

14 210 210 205 189

15 211 213 209 190

16 214 215 210 192

17 213 212 212 190

18 212 211 210 190

19 215 212 207 192

20 214 209 205 189

21 210 211 206 191

22 211 212 203 190

23 212 213 205 191

24 213 213 208 193

25 212 213 206 190

Таблица Г. 2 - Протокол тестирования быстроты сложной ВМР в ситуациях взаимоисключающего выбора в контрольной и экспериментальной группе, в основном и контрольном тестах (в мс)

Отборочный тест Контрольный тест

№ Контрольная Экспериментальная Контрольная Экспериментальная

группа группа группа группа

1 300 305 305 287

2 301 315 296 286

3 299 298 301 285

4 301 317 305 285

5 316 303 292 287

6 301 299 295 283

7 301 301 306 285

8 303 301 300 285

9 300 301 298 283

10 301 299 299 286

11 302 300 310 288

12 300 310 307 290

13 301 298 299 285

14 304 303 304 280

15 304 303 308 286

16 325 300 312 291

17 303 301 313 288

18 302 323 304 284

19 309 305 301 287

20 298 299 299 283

21 301 301 296 283

22 302 310 300 289

23 310 304 306 285

24 315 303 310 291

25 300 301 312 290

Таблица Г.3 - Протокол тестирования быстроты сложной ВМР в ситуациях различения в контрольной и экспериментальной группе, в основном и контрольном тестах (в мс)

Основной тест Контрольный тест

№ Контрольная Экспериментальная Контрольная Экспериментальная

группа группа группа группа

1 250 252 249 219

2 248 250 249 221

3 252 252 247 220

4 249 257 244 220

5 253 249 249 219

6 258 247 253 220

7 259 253 253 220

8 252 249 250 221

9 257 257 255 221

10 251 254 245 221

11 257 248 248 223

12 249 261 247 222

13 251 253 252 219

14 258 255 256 225

15 255 256 250 221

16 254 252 255 224

17 259 260 247 226

18 248 258 248 220

19 247 259 248 218

20 253 247 252 223

21 255 252 250 225

22 258 255 257 224

23 259 258 256 220

24 260 256 251 221

25 260 248 252 220

Таблица Г. 4 - Протокол ошибок контрольной группы при выполнении основного тестирования

Контрольная группа основной тест

№ Сложная двигательная реакция в условиях различения Сложная двигательная реакция в условиях взаимоисключающего выбора

1 1 3

2 1 2

3 1 3

4 1 4

5 1 2

6 2

7 1 3

8 1 3

9 1 3

10 2

11 1 3

12 1 3

13 3

14 1 3

15 4

16 1 3

17 1 3

18 1 2

19 1 3

20 2

21 1 2

22 1 3

23 2

24 1 3

25 1 4

Всего 27 70

Таблица Г. 5 - Протокол ошибок контрольной группы при выполнении контрольного тестирования

Контрольная группа контрольный тест

Сложная двигательная Сложная двигательная реакция в

№ реакция в условиях условиях взаимоисключающего

различения выбора

1 1 2

2 0 3

3 1 3

4 1 3

5 0 3

6 1 2

7 1 4

8 2 2

9 1 2

10 2 4

11 1 2

12 1 3

13 1 2

14 1 3

15 0 1

16 2 4

17 1 3

18 1 4

19 1 1

20 0 2

21 1 2

22 1 3

23 2 3

24 0 3

25 1 2

Всего 24 66

Таблица Г. 6 - Протокол ошибок экспериментальной группы при выполнении основного тестирования

Экспериментальная группа основной тест

Сложная двигательная Сложная двигательная реакция в

№ реакция в условиях условиях взаимоисключающего

различения выбора

1 1 2

2 1 4

3 3

4 1 3

5 1 3

6 1 2

7 1 3

8 3

9 1 2

10 1 2

11 1 3

12 1 3

13 1 4

14 1 3

15 1 3

16 3

17 3

18 1 3

19 1 2

20 2

21 1 2

22 1 3

23 1 3

24 1 3

25 2 3

Всего 28 70

Таблица Г. 7 - Протокол ошибок экспериментальной группы при выполнении контрольного тестирования

Экспериментальная группа контрольный тест

№ Сложная двигательная реакция в условиях различения Сложная двигательная реакция в условиях взаимоисключающего выбора

1 0 0

2 1 1

3 0 1

4 0 0

5 0 2

6 0 0

7 1 1

8 0 1

9 0 0

10 0 1

11 0 0

12 0 2

13 0 0

14 1 1

15 1 1

16 0 1

17 0 2

18 0 0

19 1 0

20 0 2

21 0 1

22 0 0

23 0 1

24 0 2

25 1 0

Всего 6 20

Частота применения соревновательных действий основанных на проявлении

различных типов двигательной реакции

Начинающие спортсмены

Простые визуально-моторные реагирования

■ Сложные визуально-моторные реагирования Сложные визуально-моторные реагирования

■ Сложные визуально-моторные реагирования

Высококвалифицированные спортсмены

в ситуациях различения в ситуациях взаимоисключающего выбора в ситуациях переключения

Технические характеристики ЛТСВМР

Конструктивно устройство выполнено в виде двух блоков: блок управления и дистанционный пульт. На крышке блока управления установлены: лазерные полупроводниковые диоды на специальных шаровых кронштейнах, органы визуальной индикации включенного на данный момент лазерного диода и режиме работы устройства, а также органы управления устройством (кнопка «Тест» и кнопка «Старт/Стоп»). Связь с пультом дистанционного управления осуществляется с помощью четырех проводной линии (два проводника подводят питающие напряжение к элементам схемы пульта, два других используются для передачи информации в стандарте шины RS-485) [49]. Пульт дистанционного управления выполнен в виде отдельного блока, имеющего набор кнопок для индивидуального включения /выключения лазерных диодов, переключения режимов работы блока управления, запуск и останов выполнения цикла программы включения и выключения лазерных диодов с использованием генератора псевдослучайных чисел. Пульт обеспечивает визуальную индикацию нахождения блока управления в том или ином режиме, а также выполнение программы включения/выключения лазерных диодов с использованием генератора случайных чисел. Устройство может функционировать как самостоятельно, так и в совместно с пультом дистанционного управления. Устройство обеспечивает функционирование в трех режимах:

Режим ожидания команды — микроконтроллер блока управления ожидает поступление команд с пульта дистанционного управления либо с органов управления, расположенных на верхней панели блока. В этом режиме возможно ручное включение выбранного лазерного диода с помощью кнопок пульта дистанционного управления (при нажатой кнопке на лазерный диод подается питающее напряжение, диод генерирует когерентный световой пучек, при

Продолжение приложения Е

отпускании кнопки питающее напряжение отключается). Также возможно выставить время нахождения лазерного диода во включенном состоянии. В каждый момент времени возможно включение только одного лазерного диода [55, 77, 78];

Автоматический режим; в этом режиме полупроводниковые лазерные диоды включаются и отключаются в соответствии с алгоритмом псевдослучайных чисел, постоянно вычисляемых микроконтроллером в соответствии с управляющей программой. В соответствии с заложенным алгоритмом случайным образом выбирается какой именно лазерный диод будет включен, а также время паузы после выключения лазерного диода и включением последующего. Время нахождение лазерного диода во включенном состоянии фиксировано, выбирается с помощью кнопки, расположенной на верхней панели основного блока и может равняться одну из восьми значений в диапазоне от 150 мс до 500 мс с дискретностью равной 50 мс. В этом режиме блок управления может работать как самостоятельно, так и совместно с пультом дистанционного управления. Включение и отключения режима производится при помощи кнопки «Старт/Стоп», установленной на верхней панели блока управления и функционирующий по триггерному алгоритму [27, 80].

Режим тестирования работоспособности лазерных диодов; в этом режиме с помощью кнопки «Тест», расположенной на верхней панели блока управления производится поочередное включение тетрад лазерных диодов. Режим может использоваться как для проверки функционирования полупроводниковых лазерных диодов, так и для выставления углов прохождения светового пучка в вертикальной и горизонтальной плоскостях [76]. Бок управления состоит из:

• лазерные диоды;

• силовые ключи обеспечивают передачу сигналов микропроцессора на полупроводниковые лазерные диоды;

• первичного бока питания, обеспечивающего необходимым напряжением элементы схемы и полупроводниковые лазерные диоды;

• микроконтроллера, обеспечивающего необходимые режимы работы устройства и связь с пультом дистанционного управления;

• приемопередатчика шины RS-485, преобразующего сигналы микроконтроллера в необходимые уровни напряжения необходимые для устойчивой связи устройств с использованием длинной линии связи;

• интерфейса пользователя, обеспечивающего возможность визуального наблюдения за состоянием устройства и управления режимами работы устройства с помощью органов управления. Так же осуществляется подача короткого, длительностью 150 мс, звукового сигнала при включении какого — либо лазерного диода.

Блок схема устройства приведена на рисунке Е.1.

Остановимся на каждом пункте подробнее.

Полупроводниковые лазерные диоды обеспечивают когерентный световой пучек в видимом диапазоне длин волн, при этом не нуждаются в дорогостоящей оптической фокусирующей системе. Так как устройство устанавливается на расстоянии пяти — шести метров от тренажера маленькая расходимость луча очень важна полноценной работы прибора. В качестве лазерных диодов применены обычные лазерные указатели, имеющие в своем составе стабилизатор тока, необходимый для функционирования полупроводникового лазерного диода. Круглый корпус лазерного указателя позволяет с легкостью смонтировать ее на специальном шаровом кронштейне, обеспечивающим изменения угла светового потока в широких пределах в вертикальной и горизонтальной плоскостях.

Так как выходные линии микроконтроллера имеют низкую нагрузочную способность (20 мА на выход, но не более 200 мА на всю микросхему) и выходные сигналы ТТЛ уровня (0.3 В — логический ноль и 5 В — логическая единица), а лазерные указатели требуют для своей работы напряжение 3 В и ток не менее 100 мА для согласования нагрузочной способности и уровней напряжения используются силовые ключи в качестве которых используются транзисторы КТ815, включенные по схеме эмиттерного повторителя.

Рисунок Е.1 - Блок схема устройства

Первичный блок питания обеспечивает элементы схемы всем спектром необходимы напряжений. Блок питания построен по типовой трансформаторной схеме, в качестве стабилизирующих элементом используются линейный стабилизаторы [91].

Микроконтроллер полностью обеспечивает управление прибором, связь с пультом дистанционного управления, а также обеспечивает пользователя визуальной информацией о состоянии устройства, принимает команды пользователя, передаваемые с помощью органов управления (кнопок). В качестве микроконтроллера был выбран широко представленный на нашем рынке продукт, производимой компанией Microchip. Микроконтроллер PIC16F873 обладает необходимым объемом, как оперативной, так и постоянной памяти,

Продолжение приложения Е

быстродействием, обеспечивающим необходимые математические вычисления и широким набором встроенных периферийных устройств, таких как аналогово — цифровой преобразователь (АЦП) и последовательный порт. В данном устройстве АЦП используется для первоначального накопления цифровой последовательности для генератора псевдослучайных чисел, а последовательный порт для обеспечения связи с пультом дистанционного управления [55, 77].

Для связи микроконтроллера с пультом дистанционного управления используется специальная микросхема преобразователь АОМ485, преобразующая поступающую от микроконтроллера информацию в сигналы имеющие необходимые амплитудно — токовые параметры для передачи по проводной линии связи в стандарте RS-485. Данный вид связи был выбран за высокую помехоустойчивость передаваемой информации, так как приемопередатчики работают с дифференциальными сигналами, что позволяет компенсировать часть возникающих помех и наводок. Длина линии может составлять до 1200 метров при сохранении относительно высокой скорости передачи информации, которая в свою очередь зависит от множества других факторов (качественное согласование линии с входами микросхемы, окружающая электромагнитная обстановка, качество кабеля, используемого в качестве линии связи). Для связи необходима двухпроводная линия; данные передаются последовательно [49, 78].

В качестве протокола высокого уровня использован бинарный пакетный протокол передачи данных с защитой информации циклической контрольной суммой, вычисленной по алгоритму CRC8.

Интерфейс пользователя обеспечивает оператора визуальной информацией о состоянии и режиме работы устройства, а также обеспечивает пользователю возможность управления устройством с помощью органов управления (кнопок).

Упрощенный алгоритм функционирования управляющей программы микроконтроллера блока управления представлен на рисунке Е.2.

После подачи питания, встроенные в микроконтроллер PIC16F873 специальные функциональные модули (таймер задержки запуска, схема

Продолжение приложения Е

формирования сброса) производят первичную инициализацию встроенных периферийных блоков микросхемы, осуществляют запуск тактового генератора и передают управление записанной в энергонезависимую память микроконтроллера управляющей программе [74].

В самом начале своей работы программа настраивает встроенные периферийные модули микроконтроллера, затем инициализируются программные регистры и переменные.

Рисунок Е.2 - Алгоритм функционирования управляющей программы микроконтроллера блока управления

Выполнив все необходимые процедуры инициализации, разрешается прерывание от аналогово—цифрового преобразователя (АЦП), происходит накопление данных, необходимых для работы генератора псевдослучайных чисел (ГПСЧ). Как правило при операциях цифро—аналогового преобразования сигнала последние два бита полученного цифрового кода нестабильны, даже при измерении одного и того же сигнала в разные промежутки времени. Для усиления «шумового» эффекта измерения входной канал модуля АЦП подключен к

проводнику, выполняющему роль антенны. Так же в зависимости от полученного значения измерения изменяется период между двумя соседними измерениями входного сигнала. После цикла аналогово—цифрового преобразования от полученного значения берется последний, «шумовой» бит и сохраняется в специально зарезервированную область оперативной памяти микроконтроллера, используемую в последующем для работы алгоритма псевдослучайных чисел. Длина выделенной области памяти составляет 64 бита. Это позволит получить ровный, без значительных пиков спектр полученных числовых значений. После завершения заполнения области памяти модуль АЦП микроконтроллера отключается, прерывание от модуля блокируется [27, 76, 80].

Завершив процедуру накопления первоначальных данных для корректной работы ГПСЧ, разрешаются прерывания от таймера 0, таймера 1 и модуля последовательно порта ШАКТ, микроконтроллер переходит к процедуре установления связи с пультом дистанционного управления, для этого формируется специальная команда и передается микросхеме приемопередатчику АОМ485, которая в свою очередь передает полученную цифровую последовательность по линии связи. Микроконтроллер и приемопередатчик АОМ485 переходят в режим приема информации и ожидают поступление данных от пульта дистанционного управления. В случае отсутствия приема в течение 500 мс, либо если принята неверная цифровая последовательность, запрос к пульту дистанционного управления повторяется, при этом увеличивается на единицу счетчик ошибочных попыток связи. Всего производится три попытки установить связь с пультом дистанционного управления, после чего управляющая программа «считает», что пульт отсутствует и переходит к следующему этапу работы. В случае получения корректной информации от пульта дистанционного управления, ему передается состояние устройства, отображаемое встроенными в пульт светодиодами [49, 55].

Прерывание от таймера 0 происходит с периодом около 2 мс. Процедура прерывания таймера 0 производит опрос органов управления блока (кнопок) и

Продолжение приложения Е

запуск или останов тех или иных режимов работы в зависимости от нажатия кнопок, использование таймера для опроса кнопок обусловлено стремлением сокращения схемы электрической устройства, так как программно выполняется устранение дребезга контактов, неизбежного при срабатывании механических элементов кнопки. Прерывание от таймера 1 происходит с периодом 10 мс, при этом учитываются случаи, когда выполнение подпрограммы обработчика прерывания происходит с задержкой. Для этого корректируются значения, заносимые в счетные регистры таймера. Процедура таймера 1 выполняет отсчет времени и реализует алгоритм генератора псевдослучайных чисел [80]. На рисунке Е.3 представлен упрощенный алгоритм функционирования управляющей программы микроконтроллера пульта дистанционного управления.

Рисунок Е.3 - Алгоритм функционирования управляющей программы микроконтроллера пульта дистанционного управления

Так же как и в блоке управления после подачи питания на микроконтроллер происходит инициализация периферийных модулей микросхемы, программных регистров и переменных.

Прерывание от таймера 0 происходит с периодом около 2 мс. Процедура прерывания таймера 0 производит опрос органов управления блока (кнопок) и запуск или останов тех или иных режимов работы в зависимости от нажатия кнопок, использование таймера для опроса кнопок обусловлено стремлением сокращения схемы электрической устройства, так как программно выполняется устранение дребезга контактов, неизбежного при срабатывании механических элементов кнопки.

Если устройство находится в автоматическом режиме работы, кнопки, управляющие включением/выключением лазерных диодов блокируются. Также отличается и их алгоритм работы в «ручном» режиме. Микроконтроллером формируются две команды: одна при нажатии кнопки на включение полупроводникового лазерного диода и одна при отпускании кнопки на выключение лазерного диода. Остальные кнопки работают по триггерному алгоритму.

Встроенный модуль последовательного порта USART используется для приема информации от основного блока управления. Таким образом мы можем контролировать истинность переданных команд. В случае обнаружения ошибки (не совпадения циклической контрольной суммы — CRC8) блок информации передается заново. Всего предусмотрено три попытки передачи информации. Передача информации происходит в основном цикле программы, предварительно рассчитывается циклическая контрольная сумма CRC8. Алгоритм суммирования CRC предназначен для контроля целостности данных. Он широко используется в проводных и беспроводных сетях, устройствах хранения данных для проверки информации на подлинность. С точки зрения математики контрольная сумма является типом хэш — функции, используемой для вычисления контрольного кода. Результат вычисления контрольной суммы добавляется в конец блока данных непосредственно перед началом передачи или сохранения данных на каком — либо носителе. Впоследствии он проверяется для подтверждения ее целостности. Популярность контрольной суммы обусловлена тем, что подобная

проверка просто реализуема, легко анализируется, и хорошо подходит для обнаружения ошибок, вызванных, например, наличием шума в каналах передачи данных [55, 74, 80, 91]. Алгоритм циклической контрольной суммы CRC основывается на свойствах деления с остатком многочлена на многочлен. По сути, результатом циклического контрольного суммирования является остаток от деления многочлена, соответствующего исходным данным, на порождающий многочлен фиксированной длины [27, 49]. Очевидно, что количество различных остатков от деления многочлена на многочлен меньше, чем количество различных исходных многочленов. Таким образом, циклическое контрольное суммирования может однозначно дать ответ, что два массива данных отличаются друг от друга, если отличаются их контрольные суммы. Но, если две контрольные суммы совпали, нельзя однозначно утверждать, что для их формирования использовался один и тот же исходный массив данных [27, 49, 55].

В зависимости от вида порождающего многочлена и его длины, изменяется вероятность совпадения контрольных сумм для различных исходных данных и время, необходимое для вычисления циклической контрольной суммы. Наиболее популярны алгоритмы вычисления циклической контрольной суммы, использующие порождающие многочлены восьмой (CRC8), шестнадцатой (CRC16) и тридцать второй (CRC32) степени [76, 77, 78].

Так как количество бит в передаваемом пакете данных, для которого рассчитывается CRC8 много больше восьми для расчета надежности обнаружения ошибки справедливо использовать уравнение (Е.1).

P = (l-2-и), (Е.1)

В уравнение (Е.1) n — количество разрядов циклической контрольной суммы. Для алгоритма CRC8 вероятность обнаружения ошибок в пакете данных будет равна P=0.996, что более чем достаточно для надежного функционирования

Продолжение приложения Е

устройства. Существует достаточно большое разнообразие порождающих многочленов для алгоритмов циклического контрольного суммирования, подобранных на основе теории кодирования и многочисленных исследований. При «правильном» выборе порождающего многочлена (делителя), остатки от деления на него будут обладать нужными свойствами хэширования — хорошей перемешиваемостью и быстрым алгоритмом вычисления. Второе обеспечивается тем, что степень порождающего многочлена обычно пропорциональна длине байта.

Для получения контрольной суммы необходимо сгенерировать полином. Основное требование к полиному — его степень должна быть равна длине контрольной суммы в битах. При этом старший бит полинома обязательно должен быть равен «1». Из информационной последовательности, предназначенной для вычисления циклической контрольной суммы, берется первый байт. В зависимости от состояния первого бита этого байта, выполняется операция сложение по модулю два (бит равен единицы — выполняется, бит равен нулю — нет) на полином.

Полученный результат, вне зависимости от того выполнялась операция сложения по модулю два или нет, сдвигается на один бит влево (то есть умножается на два). После операции сдвига теряется старый старший бит байта, а младший бит обнуляется. На место младшего бита загружается очередной бит из информационной последовательности данных. Итерации вычисления продолжаются до тех пор, пока не загрузится последний бит данных [27, 80].

После прохождения всей информационной последовательности данных, в байте остается остаток, который и является циклической контрольной суммой. Для расчета циклической контрольной суммы в устройстве используется полином представленный в формуле (Е.2)