專利名稱：保齡球球速顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種保齡球球速的檢測顯示裝置。
吃飽了，住好了，生理要求滿足后，人對娛樂和健康長壽就有了更進(jìn)一步的追求。保齡球運(yùn)動(dòng)就是在這樣的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，先進(jìn)技術(shù)在各項(xiàng)各業(yè)應(yīng)用的逐步深入，對保齡球球館的設(shè)施要求也越來越高了?，F(xiàn)有國產(chǎn)的保齡球球館設(shè)施，除為保齡球運(yùn)動(dòng)配備的回球機(jī)系統(tǒng)外，沒有保齡球球速顯示裝置。這樣，給保齡球運(yùn)動(dòng)帶來了諸多不便。例如，由于沒有球速的顯示和記錄，運(yùn)動(dòng)員就無法對各次所擲球的力度(旋轉(zhuǎn)的速度)進(jìn)行比較，以便在下一次投擲時(shí)作相應(yīng)的調(diào)整，從而提高擲球的命中率和參與該項(xiàng)運(yùn)動(dòng)的興趣等等。
本實(shí)用新型的目的是提供一種顯示保齡球球速的裝置，它通過設(shè)置在保齡球球道上的檢測裝置，把信號提供給單片計(jì)算機(jī)(單片機(jī))，經(jīng)單片機(jī)處理后，顯示出該球的運(yùn)動(dòng)速度。以克服上述之不足。
為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的本保齡球球速顯示裝置，包括球速探測傳感裝置、單片機(jī)、數(shù)碼顯示器、漢字生成器、漢字字模處理器和點(diǎn)陣移動(dòng)漢字顯示器。在球道的相應(yīng)位置上設(shè)置一個(gè)球速探測傳感器，以探測保齡球通過該傳感器范圍的時(shí)間，將該時(shí)間轉(zhuǎn)換成信號，提供給單片機(jī)，單片機(jī)根據(jù)獲得的信號，經(jīng)內(nèi)設(shè)程序處理后，送往數(shù)碼管顯示，同時(shí)開啟點(diǎn)陣漢字顯示器，將預(yù)先設(shè)置好的漢字說明，用點(diǎn)陣漢字移動(dòng)方式顯示出來。
上述球速探測裝置，可采用這樣的結(jié)構(gòu)，它主要由球速探測傳感器和單片機(jī)兩部分組成，球速探測傳感器采用鏡面反射型光電開關(guān)，它的偏振光發(fā)射濾波器和反射鏡片分別安裝在距球門2米左右的球道兩側(cè)，鏡面反射型光電開關(guān)是一個(gè)光點(diǎn)傳感器，我們使由光點(diǎn)和鏡面形成的反射線與球道垂直且能相互作用。當(dāng)保齡球通過該反射區(qū)域時(shí)，反射線被遮擋，使光電開關(guān)動(dòng)作，把光電開關(guān)的動(dòng)作時(shí)間，轉(zhuǎn)換成電信號后，送單片機(jī)程序處理。
本實(shí)用新型由于采用上述技術(shù)解決方案，因而具有如下有益效果一是球速探測裝置，采用了鏡面反射型光電控制開關(guān)作為球速探測器，與單片機(jī)結(jié)合后用以測量球速，與常用的數(shù)字電路測速器相比，它具有更高的測速精度和工作可靠性；二是僅僅使用一組鏡面反射型光電開關(guān)，且設(shè)置在一個(gè)點(diǎn)上就能夠完成測量速度，這種測量速度的方法，克服了用常規(guī)方法測量某運(yùn)動(dòng)物體的平均速度，為測量該物體在某一長度的位移量，總需要在起始點(diǎn)至終止點(diǎn)各設(shè)置一個(gè)探頭的缺點(diǎn)，這樣使本測量裝置更趨簡便；三是由于采用了僅僅需要選定一點(diǎn)就能測量保齡球球速的這一種方法，它克服了若使用現(xiàn)有技術(shù)測量速度需要安裝兩個(gè)測量點(diǎn)，而這兩個(gè)測量點(diǎn)，基于保齡球在投擲時(shí)，其落球點(diǎn)的各有不同(有的落球點(diǎn)在球道的起始端，有的竟然落球在球道長度的1／2處，有的……)的特殊情況，故難以選定哪里為最佳點(diǎn)的缺陷；四是新設(shè)計(jì)的球速顯示裝置，在數(shù)字顯示速度的同時(shí)，能附有漢字說明，使顯示方式更臻完善；五是新設(shè)計(jì)的球速顯示裝置，結(jié)構(gòu)緊湊合理，便于加工安裝和使用，還極易與保齡球館原有設(shè)備相配套；六是新設(shè)計(jì)的球速顯示裝置，采用了OTP型單片計(jì)算機(jī)，使程序保密性更好且成本低廉，利于成批生產(chǎn)。
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的實(shí)施例作進(jìn)一步詳細(xì)描述。


圖1是本實(shí)用新型保齡球球速顯示裝置結(jié)構(gòu)示意圖圖2是本實(shí)用新型保齡球球速探測裝置示意圖圖3是本實(shí)用新型球速顯示裝置電氣控制框圖圖4是本實(shí)用新型球速顯示裝置單片機(jī)主程序流程框圖圖5是本實(shí)用新型球速顯示裝置測速原理圖圖6是本實(shí)用新型球速顯示裝置漢字字模傳送流程框圖首先對圖中各構(gòu)件的編號進(jìn)行說明1-顯示屏，1″-顯示屏框架，2-數(shù)碼顯示管，3-點(diǎn)陣式移動(dòng)漢字顯示屏，4-電源插座，5-球速探測傳感器輸入插座，6-漢字編程輸入插座，7-單片機(jī)，8-球速探測傳感器，9-點(diǎn)陣漢字生成器，10-漢字字模處理器，11-PC機(jī)(家用電腦)，12-穩(wěn)壓電源，13-鏡面反射型光電開關(guān)，14-反射鏡片，15-保齡球球道，16-保齡球，17-信號線，18-紅外線，18″-反射線，19-球門。
本實(shí)施例保齡球球速顯示裝置，由顯示屏1，球速探測傳感器8和單片機(jī)7及其接口電路所組成。如
圖1所示，顯示屏1由若干只數(shù)碼顯示管2，若干塊16×16點(diǎn)陣式移動(dòng)漢字顯示屏3等組成，封裝在顯示平面位置，兼作一個(gè)顯示屏框架1″的正視外表平面。單片機(jī)7、點(diǎn)陣漢字生成器9、漢字字模處理器10、穩(wěn)壓電源12及其計(jì)算機(jī)接口電路等連接所用的印刷線路板均安裝在顯示屏框架1″箱體內(nèi)部。電源插座4、球速探測傳感器輸入插座5和漢字編程輸入插座6，安裝在顯示屏框架1″殼體的左右兩側(cè)面或后背面。
如圖2所示，球速探測傳感器8，是在距球門19適當(dāng)位置的球道15兩側(cè)，分別安裝WL250型鏡面反射式光電開關(guān)13和反射鏡片14，開關(guān)13上有一個(gè)紅外線發(fā)射器和一個(gè)紅處線接收器，使發(fā)射器發(fā)向反射鏡片14的紅外線18，又從反射鏡片14反射回來的反射線18″正好被接收器13接收，這樣形成了一個(gè)光線“回路”。設(shè)此時(shí)光電開關(guān)13為常態(tài)(開關(guān)為“0”狀態(tài))。當(dāng)有保齡球16通過該光線回路時(shí)，紅外線18，反射線18″被遮擋，這時(shí)開關(guān)13上的紅外線接收器接收不到反射線18″，其回路被截?cái)啵归_關(guān)13動(dòng)作，我們設(shè)定此時(shí)的開關(guān)13為“1”狀態(tài)；當(dāng)保齡球16完全通過此回路區(qū)域后，開關(guān)13又恢復(fù)為常態(tài)“0”。顯然，保齡球16通過這個(gè)反射回路區(qū)域時(shí)，開關(guān)13即會(huì)出現(xiàn)“0”-“1”-“0”的狀態(tài)過程，而記錄著開關(guān)13“1”狀態(tài)的時(shí)間信號，實(shí)際上反映著該保齡球通過此區(qū)域時(shí)的平均速度。我們只要將此時(shí)間信號由信號線17引出，送往單片機(jī)7作數(shù)據(jù)處理，這就能達(dá)到目的。
當(dāng)然，鏡面反射型光電開關(guān)，也可采用直射式光電耦合型電子開關(guān)，即在球道的一側(cè)安裝一個(gè)紅外線發(fā)射管，另一側(cè)安裝一個(gè)紅外線接收管，使發(fā)射管發(fā)出的紅外線正好被接收管接收。
本實(shí)用新型保齡球球速顯示裝置的電氣控制框圖見圖3。它是一個(gè)由單片計(jì)算機(jī)7構(gòu)成的實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)。單片機(jī)7的主要任務(wù)是一是實(shí)現(xiàn)高精度的定時(shí)，令其每隔0．01秒中斷一次；二是將來自球速探測傳感器8，通過信號線17的時(shí)間信號，轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，經(jīng)過譯碼提供給數(shù)碼顯示管2顯示，同時(shí)，控制點(diǎn)陣漢字顯示器3。完成上述任務(wù)單片機(jī)7的主程序流程框圖如圖4所示，圖中各字母的含義為AA-主程序，BB-設(shè)置定時(shí)器計(jì)數(shù)工作方式，CC-裝入定時(shí)器初值，DD-允許中斷，EE-送0．01秒計(jì)數(shù)器初值，F(xiàn)F-球速傳感器=“0” ，GG-踏步等待，KK-開始計(jì)數(shù)，LL-球速傳感器=“1” ，MM-關(guān)計(jì)數(shù)器，NN-讀出計(jì)數(shù)器內(nèi)容，QQ-計(jì)算平均速度，SS-存放在顯示緩沖器中，TT-調(diào)用顯示子程序，ZZ-控制漢字顯示裝置。
本實(shí)用新型在顯示數(shù)字的同時(shí)，還伴有點(diǎn)陣移動(dòng)漢字顯示。點(diǎn)陣移動(dòng)漢字顯示也是一個(gè)單片機(jī)實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)，它主要由點(diǎn)陣漢字生成器9，漢字字模處理器10和家用電腦PC機(jī)11構(gòu)成。其中PC機(jī)11是輔助設(shè)備，它僅用來漢字編程，編程完成后可以除去而不會(huì)影響本裝置的工作。本實(shí)用新型使用的移動(dòng)漢字顯示，是按16×16的規(guī)模來設(shè)計(jì)字模的。先是將所有使用到的漢字進(jìn)行編碼，然后，將每一個(gè)漢字的點(diǎn)陣信息(字模)按編程順序依次排列，并寫入EEPROM中，形成一個(gè)小型漢字庫，爾后供單片機(jī)調(diào)用。漢字字模傳送流程框圖見圖5，圖中各字母含義為A-開始，B-按顯示坐標(biāo)計(jì)算緩沖區(qū)地址，C-按漢字編碼計(jì)算字模地址，D-準(zhǔn)備顯示16行，E-將2字節(jié)模送顯示緩沖區(qū)，F(xiàn)-調(diào)整指針G-處理完16行否 ，S-調(diào)整顯示坐標(biāo)，Z-結(jié)束。
穩(wěn)壓電源12，提供5V和12V兩組直流電源。5V為單片機(jī)和移動(dòng)漢字供電電源；12V為數(shù)碼管顯示供電電源。
下面著重說明本實(shí)用新型是如何測得保齡球運(yùn)動(dòng)時(shí)的平均速度的。
通常，測量物體P直線運(yùn)動(dòng)的平均速度V，都采用這樣的方法，設(shè)P在t-t+Δt這段時(shí)間內(nèi)的位移為AB，以位移AB和Δt的比值求出P的平均速度V。本實(shí)用新型測量平均速度的方法是令物體P(保齡球)自身的橫斷直徑d為位移值A(chǔ)B。測量點(diǎn)M與P在位移方向上的B相切時(shí)，開始記錄時(shí)間，當(dāng)P位移至A與M相切后，計(jì)時(shí)結(jié)束，我們就將物體P位移自身直徑d所需的時(shí)間，定作為計(jì)算P在這段時(shí)間內(nèi)移動(dòng)平均速度的依據(jù)。見圖5。
本實(shí)用新型的測速傳感器就是按上述方法設(shè)定的。結(jié)合圖2所示，鏡面反射型光電開關(guān)13與其相對應(yīng)的反射鏡片14，它所發(fā)射和接收的紅外線18光束垂直于球道，形成相當(dāng)于圖5中的M線，物體P為保齡球，位移值A(chǔ)B為球的直徑。這樣，當(dāng)被測保齡球進(jìn)入到B端與M線相切后，即圖上的P位，M線被保齡球遮擋，鏡面反射型光電開關(guān)13動(dòng)作，它從狀態(tài)“0”→“1”狀態(tài)，這個(gè)“1”的狀態(tài)，一直保持到保齡球從P位移到P″位，此后，光電開關(guān)13才恢復(fù)為“0”狀態(tài)。顯然，開關(guān)13呈現(xiàn)為“1”態(tài)的時(shí)間，就是保齡球在球道上運(yùn)動(dòng)位移自身直徑d所需的時(shí)間。我們將這個(gè)時(shí)間作為數(shù)據(jù)，送入單片機(jī)7，作數(shù)據(jù)處理(見圖3)，就獲得了該球的平均速度值。
應(yīng)當(dāng)指出，這種測量方法的測量誤差，主要來自光電開關(guān)的觸發(fā)時(shí)間(即動(dòng)作滯后)誤差，但本實(shí)用新型可以通過計(jì)算機(jī)程序來作補(bǔ)償調(diào)整。
權(quán)利要求1．一種保齡球球速顯示裝置，包括顯示屏(1)，球速探測傳感器(8)和單片機(jī)(7)及其接口電路，其特征在于顯示屏(1)由若干只數(shù)碼顯示管(2)，若干塊16×16點(diǎn)陣式移動(dòng)漢字顯示屏(3)等構(gòu)成，封裝在顯示平面位置，兼作一個(gè)顯示屏框架(1″)的正視外表平面，單片機(jī)(7)、點(diǎn)陣漢字生成器(9)、漢字字模處理器(10)、穩(wěn)壓電源(12)及其計(jì)算機(jī)接口電路等連接所用的印刷線路板均安裝在顯示屏框架(1″)箱體內(nèi)部，電源插座(4)、球速探測傳感器輸入插座(5)和漢字編程輸入插座(6)，分別安裝在顯示屏框架(1″)殼體的左右兩側(cè)面或后背面。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的保齡球球速顯示裝置，其特征在于球速探測傳感器(8)，它包括鏡面反射式光電開關(guān)(13)和反射鏡片(14)，鏡面反射式光電開關(guān)(13)和反射鏡片(14)分別安裝在距球門(19)2米左右的球道(15)兩側(cè)，鏡面反射式光電開關(guān)(13)和反射鏡片(14)形成的反射線(18″)紅外線(18)正好與球道(15)垂直，且能相互作用，當(dāng)保齡球(16)通過時(shí)，反射線(18″)或紅外線(18)被遮擋，這時(shí)，能夠使鏡面反射式光電開關(guān)(13)動(dòng)作。
3．根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的保齡球球速顯示裝置，特征在于所述球速探測傳感器(8)，其構(gòu)件鏡面反射式光電開關(guān)(13)和反射鏡片(14)，也可用直射式光電耦合型電子開關(guān)代替。
4．根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的保齡球球速顯示裝置，特征在于所述球速探測傳感器(8)，是只用了一個(gè)鏡面反射式光電開關(guān)(13)和一個(gè)反射鏡片(14)，可以安裝在距球門(19)適當(dāng)位置的球道(15)兩側(cè)，它是只用了一個(gè)測量點(diǎn)就能夠測量球速的。
5．根據(jù)權(quán)利要求1所述的保齡球球速顯示裝置，其特征在于在數(shù)碼顯示管(2)顯示被測量球速值的同時(shí)，點(diǎn)陣漢字顯示屏(3)能夠?qū)㈩A(yù)先設(shè)置好的漢字說明，用點(diǎn)陣漢字移動(dòng)方式顯示出來。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種保齡球球速檢測顯示裝置。它包括球速探測傳感裝置、單片機(jī)、數(shù)碼顯示器、漢字生成器、漢字字模處理器和點(diǎn)陣移動(dòng)漢字顯示器。采用了鏡面反射型光電開關(guān)做成一個(gè)球速探測傳感器。提出了一種測量物體直線運(yùn)動(dòng)平均速度的方法和原理。這一種測量方法,只需要選定一個(gè)探測點(diǎn),就能完成對保齡球直線運(yùn)動(dòng)平均速度的測量。本實(shí)用新型具有測速精度高,工作可靠,安裝使用簡便,還極易與保齡球館原有設(shè)備相配套和顯示效果好等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號A63D5/04GK2417903SQ99245969
公開日2001年2月7日 申請日期1999年10月6日 優(yōu)先權(quán)日1999年10月6日
發(fā)明者汪文斌 申請人:汪文斌