本發(fā)明涉及一種基于單片機的乒乓球發(fā)球機構(gòu)控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

參照圖1，目前的自動乒乓球發(fā)球機的設(shè)計思想是：儲球機構(gòu)中的乒乓球，靠自身重力落入輸送機構(gòu)，輸送輪通過其上的半圓形卡球槽將球送入送球通道，球在通道內(nèi)依次排成一列，調(diào)節(jié)兩輪速度與旋向即可實現(xiàn)不同旋向球；發(fā)射機構(gòu)中的調(diào)整裝置可調(diào)節(jié)出球口的上下高度，即可改變發(fā)球的弧度。通過搖擺機構(gòu)調(diào)節(jié)出球的左右變化角度。其發(fā)球的基本原理是利用對轉(zhuǎn)輪的原理，乒乓球由于受到兩個反向旋轉(zhuǎn)摩擦輪的作用，可以獲得一定的初速度，而兩個摩擦輪由電動機帶動工作。根據(jù)上圖的原理可以看出，當(dāng)電動機旋轉(zhuǎn)帶動兩個摩擦輪轉(zhuǎn)動，同時摩擦乒乓球使其獲得一定的動能，乒乓球才可以發(fā)射出去。

根據(jù)上述原理和乒乓球飛行過程的受理分析可以建立數(shù)學(xué)模型并利用MATLAB進(jìn)行仿真，分析出控制落球點各參數(shù)的合理取值范圍，從而得出其相互制約關(guān)系。

而乒乓球是我們的國球，在我國有廣泛的愛好者，目前已有的發(fā)球機是專業(yè)訓(xùn)練用的，技術(shù)要求高，成本也高，不利于業(yè)余乒乓球愛好者使用，更不利于家庭設(shè)置使用，阻礙著乒乓球的廣泛普及。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于單片機的乒乓球發(fā)球機構(gòu)控制系統(tǒng)，以提高發(fā)球性能和降低乒乓球發(fā)球機的成本。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明一種基于單片機的乒乓球發(fā)球機構(gòu)控制系統(tǒng)，主要包括：

單片機微處理器，所述單片機微處理器主要用于處理與其連接的鍵盤模塊、紅外接收電路模塊、電動機轉(zhuǎn)速測量模塊以及軟件算法調(diào)節(jié)器模塊所發(fā)送的信息數(shù)據(jù)，而后再向電動機驅(qū)動電路模塊輸出電機的驅(qū)動信號；

鍵盤模塊，所述鍵盤模塊與單片機微處理器連接，主要用于輸入發(fā)球的控制指令信號；

紅外接收電路模塊，所述紅外接收電路模塊與單片機微處理器連接，主要用于接收信號；

電動機轉(zhuǎn)速測量模塊，所述電動機轉(zhuǎn)速測量模塊與單片機微處理器連接，主要用于測量電機轉(zhuǎn)速，以讓單片機微處理器計算出與給定轉(zhuǎn)速值相比的誤差值；

軟件算法調(diào)節(jié)器模塊，所述軟件算法調(diào)節(jié)器模塊與單片機微處理器連接，主要用于對電機的給定轉(zhuǎn)速和實際轉(zhuǎn)速的誤差值進(jìn)行調(diào)節(jié)；

電動機驅(qū)動電路模塊,所述電動機驅(qū)動電路模塊與單片機微處理器連接，主要用于對電機進(jìn)行驅(qū)動。

優(yōu)選地，所述單片機微處理器還連接有一液晶顯示電路模塊，以對操作的參數(shù)信息通過顯示屏呈現(xiàn)。

本發(fā)明單片機微處理器對電動機轉(zhuǎn)速測量模塊測得的轉(zhuǎn)速信號進(jìn)行分析，計算出與給定轉(zhuǎn)速的誤差值，啟動軟件算法調(diào)節(jié)器模塊進(jìn)行調(diào)節(jié)，產(chǎn)生輸出信號經(jīng)過電動機驅(qū)動電路模塊送給電機，通過對電機的調(diào)節(jié)實現(xiàn)對速度的閉環(huán)控制，同時驅(qū)動各步進(jìn)電動機執(zhí)行相關(guān)動作。

本發(fā)明采用不僅可以提高發(fā)球性能，而且還能夠降低乒乓球發(fā)球機的成本，從而有利于乒乓球運動的普及。

附圖說明

圖1為乒乓球發(fā)球機的機械原理示意圖；

圖2為本發(fā)明控制系統(tǒng)示意圖；

圖3為鍵盤模塊的判別程序框圖。

其中，01為乒乓球，02為摩擦輪，03為電機,1為單片機微處理器，2為鍵盤模塊，3為紅外接收電路模塊，4為電動機轉(zhuǎn)速測量模塊，5為軟件算法調(diào)節(jié)器模塊，6為電動機驅(qū)動電路模塊，7為液晶顯示電路模塊。

具體實施方式

以下結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述，但不作為對本發(fā)明的限定。

圖1為乒乓球發(fā)球機的機械原理示意圖，參照圖1，發(fā)球時發(fā)射機構(gòu)中的調(diào)整裝置可調(diào)節(jié)出球口的上下高度，即可改變發(fā)球的弧度，通過搖擺機構(gòu)調(diào)節(jié)出球的左右變化角度。其發(fā)球的基本原理是利用對轉(zhuǎn)輪的原理，乒乓球01由于受到兩個反向旋轉(zhuǎn)摩擦輪02的作用，可以獲得一定的初速度，而兩個摩擦輪02由電機03帶動工作。根據(jù)上圖的原理可以看出，當(dāng)電機03旋轉(zhuǎn)帶動兩個摩擦輪02轉(zhuǎn)動，同時摩擦乒乓球01使其獲得一定的動能，乒乓球01才可以發(fā)射出去。

根據(jù)上述原理和乒乓球飛行過程的受理分析可以建立數(shù)學(xué)模型并利用MATLAB進(jìn)行仿真，分析出控制落球點各參數(shù)的合理取值范圍，從而得出其相互制約關(guān)系。

參照圖2和圖3，本發(fā)明實施例一種基于單片機的乒乓球發(fā)球機構(gòu)控制系統(tǒng)，主要包括：

單片機微處理器1，所述單片機微處理器1主要用于處理與其連接的鍵盤模塊2、紅外接收電路模塊3、電動機轉(zhuǎn)速測量模塊4以及軟件算法調(diào)節(jié)器模塊5所發(fā)送的信息數(shù)據(jù)，而后再向電動機驅(qū)動電路模塊6輸出電機的驅(qū)動信號；

鍵盤模塊2，所述鍵盤模塊2與單片機微處理器1連接，主要用于輸入發(fā)球的控制指令信號；

紅外接收電路模塊3，所述紅外接收電路模塊3與單片機微處理器1連接，主要用于接收信號；

電動機轉(zhuǎn)速測量模塊4，所述電動機轉(zhuǎn)速測量模塊4與單片機微處理器1連接，主要用于測量電機轉(zhuǎn)速，以讓單片機微處理器1計算出與給定轉(zhuǎn)速值相比的誤差值；

軟件算法調(diào)節(jié)器模塊5，所述軟件算法調(diào)節(jié)器模塊5與單片機微處理器1連接，主要用于對電機的給定轉(zhuǎn)速和實際轉(zhuǎn)速的誤差值進(jìn)行調(diào)節(jié)；

電動機驅(qū)動電路模塊6,所述電動機驅(qū)動電路模塊6與單片機微處理器1連接，主要用于對電機進(jìn)行驅(qū)動。

所述單片機微處理器1還連接有一液晶顯示電路模塊7，以對操作的參數(shù)信息通過顯示屏呈現(xiàn)。

參照圖1～3，本發(fā)明采用8位單片機89c51為核心的單片機微處理器1對電動機轉(zhuǎn)速測量模塊4測得的轉(zhuǎn)速信號進(jìn)行分析，計算出與給定轉(zhuǎn)速的誤差值，啟動軟件算法調(diào)節(jié)器模塊5進(jìn)行計算調(diào)節(jié)，產(chǎn)生輸出信號經(jīng)過電動機驅(qū)動電路模塊6送給電機，通過對電機的調(diào)節(jié)實現(xiàn)對速度的閉環(huán)控制，同時驅(qū)動各步進(jìn)電動機執(zhí)行相關(guān)動作。通過鍵盤模塊1可以選擇發(fā)球模式，以及設(shè)置發(fā)球速度、方向等。

參照圖1～3，控制系統(tǒng)從鍵盤模塊1獲得的參數(shù)有：工作模式、發(fā)球頻率、球速度、左右擺動角度、上下擺動角度、發(fā)球高度，根據(jù)這些信號控制系統(tǒng)對機械系統(tǒng)進(jìn)行控制，實現(xiàn)球的落點的變化，結(jié)合上面仿真程序得出合理的參數(shù)變化范圍，同時將所要顯示的信息在液晶屏顯示。

本發(fā)明采用不僅可以提高發(fā)球性能，而且還能夠降低乒乓球發(fā)球機的成本，從而有利于乒乓球運動的普及。

以上已將本發(fā)明做一詳細(xì)說明，但顯而易見，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以進(jìn)行各種改變和改進(jìn)，而不背離所附權(quán)利要求書所限定的本發(fā)明的范圍。