基于篮球投篮综合训练系统的自动计数装置及其计数方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于篮球投篮综合训练系统的自动计数装置，包括第一发球计数单元、第二发球计数单元、进球计数单元、第一串口通信模块、第一无线通信发送模块、第一电源模块、第二电源模块、第二串口通信模块、第二无线通信发送模块、无线通信接收模块、上位机和LED显示屏。同时公开一种计数方法。通过光电开关技术即红外传感器，同时第一单片机和第二单片机能快速并准确地对各个对应的红外传感器所传送的篮球信息进行数据处理，得到发球数量和进球数量并传送至LED显示屏和远程上位机进行显示，从而达到了准确记录篮球发球数量信息、进球数量信息和投篮命中率并实时显示的目的。
【专利说明】基于篮球投篮综合训练系统的自动计数装置及其计数方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及生活运动领域，具体地，涉及一种基于篮球投篮综合训练系统的自动计数装置及其计数方法。
【背景技术】
[0002]目前，篮球投篮训练系统利用自动发球装置和仰角调节机构有效解决了全方位多角度发球的问题。但是，该技术并不具备对发球数量信息、进球数量信息和投篮命中率进行统计以及本地显示和远程显示的功能。人工记录发球数量和进球数量不仅费时费力，易于出错，而且容易分散训练人员的注意力，降低训练效果。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于，针对上述问题，提出一种基于篮球投篮综合训练系统的自动计数装置及其计数方法，以实现准确记录篮球发球数量信息、进球数量信息和投篮命中率并实时显示的优点。
[0004]为实现上述目的，本发明采用的技术方案是:
一种基于篮球投篮综合训练系统的自动计数装置，包括第一发球计数单元、第二发球计数单元、进球计数单元、第一串口通信模块、第一无线通信发送模块、第一电源模块、第二电源模块、第二串口通信模块、第二无线通信发送模块、无线通信接收模块、上位机和LED显示屏；
所述第一发球计数单元包括第一单片机、第一发球筒、第一红外传感器和第二红外传感器；所述第二发球计数单元包括第一单片机、第二发球筒、第三红外传感器和第四红外传感器；所述进球计数单元包括第二单片机、篮球框、第五红外传感器和第六红外传感器，所述第一红外传感器和第二红外传感器设置在第一发球筒的出球口处，所述第一红外传感器和第二红外传感器的输出端电连接在第一单片机的输入端，所述第三红外传感器和第四红外传感器设置在第二发球筒的出球口处，所述第三红外传感器和第四红外传感器的输出端电连接在第一单片机的输入端，所述第五红外传感器和第六红外传感器设置在篮球框的框架上，所述第五红外传感器和第六红外传感器的输出端电连接在第二单片机的输入端，所述第一单片机通过第一串口通信模块和第一无线通信发送模块通信连接，所述第二单片机通过第二串口通信模块和第二无线通信发送模块通信连接，所述第一无线通信发送模块和第二无线通信发送模块均与无线通信接收模块通信连接，所述无线通信接收模块的输出端分别电连接在上位机和LED显示屏的输入端，所述第一电源模块为第一单片机提供直流电源，所述第二电源模块为第二单片机提供直流电源。
[0005]进一步的，所述单片机采用AT89S52单片机。
[0006]进一步的，所述第一红外传感器、第二红外传感器、第三红外传感器、第四红外传感器、第五红外传感器和第六红外传感器的信号传输管脚和电源正极管脚上均并联IOK Ω的电阻。[0007]进一步的，所述第一电源模块包括三端稳压器Ul、二极管D1、二极管D2，电容Cl和电容C2，所述三端稳压器Ul的输入管脚电连接外部电源，该三端稳压器Ul的输出管脚和第一单片机的正极电源端之间依次串联二极管Dl和电源开关K1，所述二极管Dl的阳极连接在三端稳压器Ul的输出管脚上，二极管Dl的阴极与电源开关Kl连接，所述三端稳压器Ul的接地管脚通过二极管D2串联在第一单片机的接地端，二极管D2的阳极连接在三端稳压器Ul的接地管脚上，电容Cl和电容C2组成的并联电路连接在三端稳压器Ul的输入管脚和地之间。
[0008]进一步的，所述第一串口通信模块和第二串口通信模块均采用MAX232芯片，所述第一无线通信发送模块和第二无线通信发送模块采用Zigbee无线通信芯片。
[0009]同时本发明的技术方案还提供了一种基于篮球投篮综合训练系统的自动计数装置的计数方法，篮球经过第一发球筒的出球口时，若第一红外传感器和第二红外传感器之一探测到篮球经过，或者第一红外传感器和第二红外传感器均探测到篮球经过，则第一红外传感器和第二红外传感器将采集到的篮球信息转换为电信号发送至第一单片机，第一单片机将第一红外传感器和第二红外传感器发送过来的电信号进行运算处理后得到第一发球筒的发球数量；
篮球经过第二发球筒的出球口时，若第三红外传感器和第四红外传感器之一探测到篮球经过，或者第三红外传感器和第四红外传感器均探测到篮球经过，则第三红外传感器和第四红外传感器将采集到的篮球信息转换为电信号发送至第一单片机，第一单片机将第三红外传感器和第四红外传感器发送过来的电信号进行运算处理后得到第二发球筒的发球
数量；
然后，第一单片机将第一发球筒的发球数量和第二发球筒的发球数量进行求和得到总的发球数量信息，第一单片机将总的发球数量信息经第一串口通信模块传送至第一无线通信发送模块，第一无线通信发送模块将发球数量信息发送给无线通信接收模块；
篮球投出后，篮球经过篮球筐时，若第五红外传感器和第六红外传感器之一探测到篮球经过，或者第五红外传感器和第六红外传感器均探测到篮球经过，此时，第五红外传感器和第六红外传感器将各自采集到的篮球信息转换为电信号发送至第二单片机，第二单片机对第五红外传感器和第六红外传感器发送过来的电信号进行运算处理后得到进球数量，同时第二单片机将进球数量信息经第二串口通信模块传送至第二无线通信发送模块，然后第二无线通信发送模块将进球数量信息发送给无线通信接收模块；
无线通信接收模块将接收到的进球数量和发球数量进行处理，得到投篮命中率，然后将进球数量、发球数量和投篮命中率通过串口传送至LED显示屏和上位机同步显示发球数量、进球数量和投篮命中率。
[0010]本发明的技术方案具有以下有益效果:
本发明的技术方案通过光电开关技术即红外传感器，灵敏地探测到经过第一发球筒、第二发球筒和篮球框的篮球，同时第一单片机和第二单片机能快速并准确地对各个对应的红外传感器所传送的篮球信息进行数据处理，得到发球数量和进球数量；第一单片机和第二单片机通过无线通信网络将将发球数量、进球数量和投篮命中率传送至LED显示屏和远程上位机进行显示，从而达到了准确记录篮球发球数量信息、进球数量信息和投篮命中率并实时显示的目的；同时本发明的技术方案不仅能节省大量劳动，提高训练效率，而且机械结构简单，计数精确灵敏，实时动态显示，实用性极强。
[0011]下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1为本发明实施例所述的基于篮球投篮综合训练系统的自动计数装置的原理框图；
图2a为本发明实施例所述的第一发球计数单元和第二发球计数单元的原理框图；
图2b为本发明实施例所述的进球计数单元的原理框图；
图3为本发明实施例所述的红外传感器的电气电路图；
图4为本发明实施例所述的电源模块的电气电路图；
图5为本发明实施例所述的无线通信模块的电气电路图；
图6为本发明实施例所述的基于篮球投篮综合训练系统的自动计数装置计数方法的流程图。
[0013]结合附图，本发明实施例中附图标记如下:
1-第二发球筒；2-第一发球筒；3_第一红外传感器；4_第二红外传感器；5_第三红外传感器；6_第四红外传感器；7_第五红外传感器；8_第六红外传感器；9_篮球框。
【具体实施方式】
[0014]以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
[0015]如图1、图2a和图2b所示，一种基于篮球投篮综合训练系统的自动计数装置，包括第一发球计数单元、第二发球计数单元、进球计数单元、第一串口通信模块、第一无线通信发送模块、第一电源模块、第二电源模块、第二串口通信模块、第二无线通信发送模块、无线通信接收模块、上位机和LED显示屏；
第一发球计数单元包括第一单片机、第一发球筒、第一红外传感器和第二红外传感器；第二发球计数单元包括第一单片机、第二发球筒、第三红外传感器和第四红外传感器；进球计数单元包括第二单片机、篮球框、第五红外传感器和第六红外传感器，第一红外传感器和第二红外传感器设置在第一发球筒的出球口处，第一红外传感器和第二红外传感器的输出端电连接在第一单片机的输入端，第三红外传感器和第四红外传感器设置在第二发球筒的出球口处,第三红外传感器和第四红外传感器的输出端电连接在第一单片机的输入端，第五红外传感器和第六红外传感器设置在篮球框的框架上，第五红外传感器和第六红外传感器的输出端电连接在第二单片机的输入端，第一单片机通过第一串口通信模块和第一无线通信发送模块通信连接，第二单片机通过第二串口通信模块和第二无线通信发送模块通信连接，第一无线通信发送模块和第二无线通信发送模块均与无线通信接收模块通信连接，无线通信接收模块的输出端分别电连接在上位机和LED显示屏的输入端，第一电源模块为第一单片机提供直流电源，第二电源模块为第二单片机提供直流电源。
[0016]其中，单片机采用AT89S52单片机。
[0017]如图3所示，本发明技术方案中六个红外传感器中各个红外传感器的连接方式和工作原理完全相同，红外传感器均有三个引脚，一端接地，一端接电源正，另一端接单片机的I/o 口，作为信号传输引脚，并接上IOK上拉电阻以避免红外探测器被烧坏；即第一红外传感器、第二红外传感器、第三红外传感器、第四红外传感器、第五红外传感器和第六红外传感器的信号传输管脚和电源正极管脚上均并联IOKΩ的电阻。
[0018]第一红外传感器和第二红外传感器配合工作用于检测第一发球筒的发球个数，第三红外传感器和第四红外传感器配合工作用于检测第二发球筒的发球个数，第五红外传感器和第六红外传感器配合工作用于检测进球个数，由于各个红外传感器的连接方式和工作原理完全相同，在此仅详细描述基于第一发球筒的两个传感器的工作原理，具体如下:在发球计数过程中，如果没有篮球经过红外传感器，则红外传感器一直向对应的单片机输出高电平，当有篮球到达红外传感器的探测范围时，红外传感器发生电平转换，将高电平转换为低电平，当该篮球离开红外传感器的探测范围时，红外传感器再次发生电平转换，将低电平恢复至高电平；在此过程中，只有当电平发生转换且为上升沿时，对应的单片机才对篮球数量进行一次加一处理；需要说明的是，只有以下即将说明的三种情况中的任何一种情况发生才会进行一次加一处理，且同一计数过程只会发生此三种情况中的一种，具体如下:当第一红外传感器电平发生转换且为上升沿但第二红外传感器没有发生电平转换，此时对应的单片机进行加一处理；当第二红外传感器电平发生转换且为上升沿但第一红外传感器没有发生电平转换，此时对应的单片机进行加一处理；当第一红外传感器发生上升沿电平转换并且第二红外传感器也发生上升沿电平转换，此时对应的单片机进行加一处理，得到新的篮球数量信息。
[0019]如图4所示第一电源模块包括三端稳压器Ul、二极管Dl、二极管D2，电容Cl和电容C2，三端稳压器Ul的输入管脚电连接外部电源，该三端稳压器Ul的输出管脚和第一单片机的正极电源端之间依次串联二极管Dl和电源开关K1，二极管Dl的阳极连接在三端稳压器Ul的输出管脚上，二极管Dl的阴极与电源开关Kl连接，三端稳压器Ul的接地管脚通过二极管D2串联在第一单片机的接地端，二极管D2的阳极连接在三端稳压器Ul的接地管脚上，电容Cl和电容C2组成的并联电路连接在三端稳压器Ul的输入管脚和地之间。本技术方案中涉及两套电源模块，且两套电源模块的连接方式和工作原理完全相同，其中Kl为电源开关，外接电源电压范围为8V到15V;当按下电源开关Kl后，外接电源经过降压芯片降压后将电压稳定为+5V，此电压值为单片机正常工作所需要的电压。
[0020]如图5所示，第一串口通信模块和第二串口通信模块均采用MAX232芯片，第一无线通信发送模块和第二无线通信发送模块采用Zigbee无线通信芯片。本技术方案涉及两套无线通信发送模块和一套无线通信接收模块，且两套无线通信发送模块和一套无线通信接收模块的连接方式和工作原理相同，具体如下:单片机通过两个I/O 口和与其对应的串口通信模块进行连接，用于单片机和串口通信模块之间的通信，其中一个为输入，一个为输出；串口通信模块通过串口芯片的输入输出弓I脚与无线通信发送模块相连接，用于串口通信模块和无线通信发送模块之间的信息传送，无线通信发送模块通过无线网络将信息发送给无线通信接收模块，无线通信接收模块再通过串口将接收到的信息分别传送给LED显示屏和上位机，实现无线通信功能。
[0021]如图6所示本发明的技术方案还提供了一种基于篮球投篮综合训练系统的自动计数装置的计数方法，篮球经过第一发球筒的出球口时，若第一红外传感器和第二红外传感器之一探测到篮球经过，或者第一红外传感器和第二红外传感器均探测到篮球经过，则第一红外传感器和第二红外传感器将采集到的篮球信息转换为电信号发送至第一单片机，第一单片机将第一红外传感器和第二红外传感器发送过来的电信号进行运算处理后得到第一发球筒的发球数量；
篮球经过第二发球筒的出球口时，若第三红外传感器和第四红外传感器之一探测到篮球经过，或者第三红外传感器和第四红外传感器均探测到篮球经过，则第三红外传感器和第四红外传感器将采集到的篮球信息转换为电信号发送至第一单片机，第一单片机将第三红外传感器和第四红外传感器发送过来的电信号进行运算处理后得到第二发球筒的发球数量；
然后，第一单片机将第一发球筒的发球数量和第二发球筒的发球数量进行求和得到总的发球数量信息，第一单片机将总的发球数量信息经第一串口通信模块传送至第一无线通信发送模块，第一无线通信发送模块将发球数量信息发送给无线通信接收模块；
篮球投出后，篮球经过篮球筐时，若第五红外传感器和第六红外传感器之一探测到篮球经过，或者第五红外传感器和第六红外传感器均探测到篮球经过，此时，第五红外传感器和第六红外传感器将各自采集到的篮球信息转换为电信号发送至第二单片机，第二单片机对第五红外传感器和第六红外传感器发送过来的电信号进行运算处理后得到进球数量，同时第二单片机将进球数量信息经第二串口通信模块传送至第二无线通信发送模块，然后第二无线通信发送模块将进球数量信息发送给无线通信接收模块；
无线通信接收模块将接收到的进球数量和发球数量进行处理，得到投篮命中率，然后将进球数量、发球数量和投篮命中率通过串口传送至LED显示屏和上位机同步显示发球数量、进球数量和投篮命中率。
[0022]最后应说明的是:以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种基于篮球投篮综合训练系统的自动计数装置，其特征在于，包括第一发球计数单元、第二发球计数单元、进球计数单元、第一串口通信模块、第一无线通信发送模块、第一电源模块、第二电源模块、第二串口通信模块、第二无线通信发送模块、无线通信接收模块、上位机和LED显示屏； 所述第一发球计数单元包括第一单片机、第一发球筒、第一红外传感器和第二红外传感器；所述第二发球计数单元包括第一单片机、第二发球筒、第三红外传感器和第四红外传感器；所述进球计数单元包括第二单片机、篮球框、第五红外传感器和第六红外传感器，所述第一红外传感器和第二红外传感器设置在第一发球筒的出球口处，所述第一红外传感器和第二红外传感器的输出端电连接在第一单片机的输入端，所述第三红外传感器和第四红外传感器设置在第二发球筒的出球口处，所述第三红外传感器和第四红外传感器的输出端电连接在第一单片机的输入端，所述第五红外传感器和第六红外传感器设置在篮球框的框架上，所述第五红外传感器和第六红外传感器的输出端电连接在第二单片机的输入端，所述第一单片机通过第一串口通信模块和第一无线通信发送模块通信连接，所述第二单片机通过第二串口通信模块和第二无线通信发送模块通信连接，所述第一无线通信发送模块和第二无线通信发送模块均与无线通信接收模块通信连接，所述无线通信接收模块的输出端分别电连接在上位机和LED显示屏的输入端，所述第一电源模块为第一单片机提供直流电源，所述第二电源模块为第二单片机提供直流电源。
2.根据权利要求1所述的基于篮球投篮综合训练系统的自动计数装置，其特征在于，所述单片机采用AT89S52单片机。
3.根据权利要求2所述的基于篮球投篮综合训练系统的自动计数装置，其特征在于，所述第一红外传感器、第二红外传感器、第三红外传感器、第四红外传感器、第五红外传感器和第六红外传感器的信号传输管脚和电源正极管脚上均并联IOKΩ的电阻。
4.根据权利要求2所述的基于篮球投篮综合训练系统的自动计数装置，其特征在于，所述第一电源模块包括三端稳压器U1、二极管D1、二极管D2，电容Cl和电容C2，所述三端稳压器Ul的输入管脚电连接外部电源，该三端稳压器Ul的输出管脚和第一单片机的正极电源端之间依次串联二极管Dl和电源开关K1，所述二极管Dl的阳极连接在三端稳压器Ul的输出管脚上，二极管Dl的阴极与电源开关Kl连接，所述三端稳压器Ul的接地管脚通过二极管D2串联在第一单片机的接地端，二极管D2的阳极连接在三端稳压器Ul的接地管脚上，电容Cl和电容C2组成的并联电路连接在三端稳压器Ul的输入管脚和地之间。
5.根据权利要求2至4任一所述的基于篮球投篮综合训练系统的自动计数装置，其特征在于，所述第一串口通信模块和第二串口通信模块均采用MAX232芯片，所述第一无线通信发送模块和第二无线通信发送模块采用Zigbee无线通信芯片。
6.利用权利要求1至5所述的基于篮球投篮综合训练系统的自动计数装置的计数方法，其特征在于，篮球经过第一发球筒的出球口时，若第一红外传感器和第二红外传感器之一探测到篮球经过，或者第一红外传感器和第二红外传感器均探测到篮球经过，则第一红外传感器和第二红外传感器将采集到的篮球信息转换为电信号发送至第一单片机，第一单片机将第一红外传感器和第二红外传感器发送过来的电信号进行运算处理后得到第一发球筒的发球数量； 篮球经过第二发球筒的出球口时，若第三红外传感器和第四红外传感器之一探测到篮球经过，或者第三红外传感器和第四红外传感器均探测到篮球经过，则第三红外传感器和第四红外传感器将采集到的篮球信息转换为电信号发送至第一单片机，第一单片机将第三红外传感器和第四红外传感器发送过来的电信号进行运算处理后得到第二发球筒的发球数量； 然后，第一单片机将第一发球筒的发球数量和第二发球筒的发球数量进行求和得到总的发球数量信息，第一单片机将总的发球数量信息经第一串口通信模块传送至第一无线通信发送模块，第一无线通信发送模块将发球数量信息发送给无线通信接收模块； 篮球投出后，篮球经过篮球筐时，若第五红外传感器和第六红外传感器之一探测到篮球经过，或者第五红外传感器和第六红外传感器均探测到篮球经过，此时，第五红外传感器和第六红外传感器将各自采集到的篮球信息转换为电信号发送至第二单片机，第二单片机对第五红外传感器和第六红外传感器发送过来的电信号进行运算处理后得到进球数量，同时第二单片机将进球数量信息经第二串口通信模块传送至第二无线通信发送模块，然后第二无线通信发送模块将进球数量信息发送给无线通信接收模块； 无线通信接收模块将接收到的进球数量和发球数量进行处理，得到投篮命中率，然后将进球数量、发球数量和投篮命中率通过串口传送至LED显示屏和上位机同步显示发球数量、进球数量和投篮命中率。
【文档编号】A63B71/06GK103566573SQ201310574097
【公开日】2014年2月12日 申请日期:2013年11月15日 优先权日:2013年11月15日
【发明者】杨裔, 慕富强, 张晓 , 徐茂文, 温斌斌 申请人:兰州大学, 上海易可智联信息科技有限责任公司