一种基于单片机的乒乓球发球机构控制系统的制作方法

本发明涉及一种基于单片机的乒乓球发球机构控制系统。

背景技术：

参照图1，目前的自动乒乓球发球机的设计思想是：储球机构中的乒乓球，靠自身重力落入输送机构，输送轮通过其上的半圆形卡球槽将球送入送球通道，球在通道内依次排成一列，调节两轮速度与旋向即可实现不同旋向球；发射机构中的调整装置可调节出球口的上下高度，即可改变发球的弧度。通过摇摆机构调节出球的左右变化角度。其发球的基本原理是利用对转轮的原理，乒乓球由于受到两个反向旋转摩擦轮的作用，可以获得一定的初速度，而两个摩擦轮由电动机带动工作。根据上图的原理可以看出，当电动机旋转带动两个摩擦轮转动，同时摩擦乒乓球使其获得一定的动能，乒乓球才可以发射出去。

根据上述原理和乒乓球飞行过程的受理分析可以建立数学模型并利用MATLAB进行仿真，分析出控制落球点各参数的合理取值范围，从而得出其相互制约关系。

而乒乓球是我们的国球，在我国有广泛的爱好者，目前已有的发球机是专业训练用的，技术要求高，成本也高，不利于业余乒乓球爱好者使用，更不利于家庭设置使用，阻碍着乒乓球的广泛普及。

技术实现要素：

本发明针对现有技术的不足，提供一种基于单片机的乒乓球发球机构控制系统，以提高发球性能和降低乒乓球发球机的成本。

为了达到上述目的，本发明一种基于单片机的乒乓球发球机构控制系统，主要包括：

单片机微处理器，所述单片机微处理器主要用于处理与其连接的键盘模块、红外接收电路模块、电动机转速测量模块以及软件算法调节器模块所发送的信息数据，而后再向电动机驱动电路模块输出电机的驱动信号；

键盘模块，所述键盘模块与单片机微处理器连接，主要用于输入发球的控制指令信号；

红外接收电路模块，所述红外接收电路模块与单片机微处理器连接，主要用于接收信号；

电动机转速测量模块，所述电动机转速测量模块与单片机微处理器连接，主要用于测量电机转速，以让单片机微处理器计算出与给定转速值相比的误差值；

软件算法调节器模块，所述软件算法调节器模块与单片机微处理器连接，主要用于对电机的给定转速和实际转速的误差值进行调节；

电动机驱动电路模块,所述电动机驱动电路模块与单片机微处理器连接，主要用于对电机进行驱动。

优选地，所述单片机微处理器还连接有一液晶显示电路模块，以对操作的参数信息通过显示屏呈现。

本发明单片机微处理器对电动机转速测量模块测得的转速信号进行分析，计算出与给定转速的误差值，启动软件算法调节器模块进行调节，产生输出信号经过电动机驱动电路模块送给电机，通过对电机的调节实现对速度的闭环控制，同时驱动各步进电动机执行相关动作。

本发明采用不仅可以提高发球性能，而且还能够降低乒乓球发球机的成本，从而有利于乒乓球运动的普及。

附图说明

图1为乒乓球发球机的机械原理示意图；

图2为本发明控制系统示意图；

图3为键盘模块的判别程序框图。

其中，01为乒乓球，02为摩擦轮，03为电机,1为单片机微处理器，2为键盘模块，3为红外接收电路模块，4为电动机转速测量模块，5为软件算法调节器模块，6为电动机驱动电路模块，7为液晶显示电路模块。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。

图1为乒乓球发球机的机械原理示意图，参照图1，发球时发射机构中的调整装置可调节出球口的上下高度，即可改变发球的弧度，通过摇摆机构调节出球的左右变化角度。其发球的基本原理是利用对转轮的原理，乒乓球01由于受到两个反向旋转摩擦轮02的作用，可以获得一定的初速度，而两个摩擦轮02由电机03带动工作。根据上图的原理可以看出，当电机03旋转带动两个摩擦轮02转动，同时摩擦乒乓球01使其获得一定的动能，乒乓球01才可以发射出去。

根据上述原理和乒乓球飞行过程的受理分析可以建立数学模型并利用MATLAB进行仿真，分析出控制落球点各参数的合理取值范围，从而得出其相互制约关系。

参照图2和图3，本发明实施例一种基于单片机的乒乓球发球机构控制系统，主要包括：

单片机微处理器1，所述单片机微处理器1主要用于处理与其连接的键盘模块2、红外接收电路模块3、电动机转速测量模块4以及软件算法调节器模块5所发送的信息数据，而后再向电动机驱动电路模块6输出电机的驱动信号；

键盘模块2，所述键盘模块2与单片机微处理器1连接，主要用于输入发球的控制指令信号；

红外接收电路模块3，所述红外接收电路模块3与单片机微处理器1连接，主要用于接收信号；

电动机转速测量模块4，所述电动机转速测量模块4与单片机微处理器1连接，主要用于测量电机转速，以让单片机微处理器1计算出与给定转速值相比的误差值；

软件算法调节器模块5，所述软件算法调节器模块5与单片机微处理器1连接，主要用于对电机的给定转速和实际转速的误差值进行调节；

电动机驱动电路模块6,所述电动机驱动电路模块6与单片机微处理器1连接，主要用于对电机进行驱动。

所述单片机微处理器1还连接有一液晶显示电路模块7，以对操作的参数信息通过显示屏呈现。

参照图1～3，本发明采用8位单片机89c51为核心的单片机微处理器1对电动机转速测量模块4测得的转速信号进行分析，计算出与给定转速的误差值，启动软件算法调节器模块5进行计算调节，产生输出信号经过电动机驱动电路模块6送给电机，通过对电机的调节实现对速度的闭环控制，同时驱动各步进电动机执行相关动作。通过键盘模块1可以选择发球模式，以及设置发球速度、方向等。

参照图1～3，控制系统从键盘模块1获得的参数有：工作模式、发球频率、球速度、左右摆动角度、上下摆动角度、发球高度，根据这些信号控制系统对机械系统进行控制，实现球的落点的变化，结合上面仿真程序得出合理的参数变化范围，同时将所要显示的信息在液晶屏显示。

本发明采用不仅可以提高发球性能，而且还能够降低乒乓球发球机的成本，从而有利于乒乓球运动的普及。

以上已将本发明做一详细说明，但显而易见，本领域的技术人员可以进行各种改变和改进，而不背离所附权利要求书所限定的本发明的范围。