【正文】 路圖如圖 所示。 STC89C51 向 驅(qū)動電路 發(fā)出數(shù)據(jù)， 驅(qū)動電路接收到高低電平信號后，電機(jī) 開 始 運(yùn)行。 MGM O T O R D CV T 1V T 2VD1VD2V T 3V T 4VD3VD4U g1U g2U g3U g4Us 圖 橋式可逆 PWM 變換器電路 第 3 章 乒乓球發(fā)球機(jī)控制器硬件設(shè)計(jì) 乒乓球發(fā)球機(jī)控制器硬件設(shè)計(jì)是由本組同學(xué)主要負(fù)責(zé)，在此我做了相應(yīng)的輔助工作。用單片機(jī)控制達(dá)林頓管使之工作在占空比可調(diào)的開關(guān)狀態(tài)，精確調(diào)整電動機(jī)轉(zhuǎn)速。 (4)PWM 調(diào)脈寬方式 17 調(diào)脈寬的方式有三種：定頻調(diào)寬、定寬調(diào)頻和調(diào)寬調(diào)頻。雙極性工作制是在一個(gè)脈沖周期內(nèi)，單片機(jī)兩控制口各輸 出一個(gè)控制信號，兩信號高低電平相反，兩信號的高電平時(shí)差決定電動機(jī)的轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)速。由公式 (1)可知： Vd=Vmax*D (1) 當(dāng)我們改變占空比 D 時(shí)，就可以得到 不同的電機(jī)平均速度 Vd，從而達(dá)到調(diào)速的目的。對于要求在一定范圍內(nèi)無極平滑調(diào)速的系統(tǒng)來說，一般采用改變電樞電壓的方式。 直流電動機(jī)的調(diào)速方法 直流電動機(jī)概述 直流電機(jī)由靜止的定子和旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子兩大部分組成。 步進(jìn)電動機(jī)的調(diào)速 步進(jìn)電機(jī) 區(qū)別于其他控制電機(jī)的最大特點(diǎn)是，它是通過輸入脈沖信號來進(jìn)行控制的，即電機(jī)的總轉(zhuǎn)動角度由輸入的脈沖數(shù)決定，而電機(jī)的轉(zhuǎn)速由脈沖信號頻率決定。 (8)INPUT3/INPUT4：輸入 標(biāo)準(zhǔn) TTL邏輯電平信號 ，控制 全橋驅(qū)動器 B通斷。 15 (4)INPUT1/INPUT2：輸入 標(biāo)準(zhǔn) TTL邏輯電平信號 ，控制 全橋驅(qū)動器 A通斷。 其優(yōu)點(diǎn)如下： (1)可實(shí)現(xiàn)電機(jī)正反轉(zhuǎn)及調(diào)速； (2)啟動性能好，啟動轉(zhuǎn)矩大； (3)工作電壓高，最高 達(dá) 46V；輸出電流大，瞬間峰值電流可達(dá) 3A，持續(xù)工作電流為 2A。當(dāng)寫入數(shù)據(jù)字，在 LCD1602 上 實(shí)現(xiàn)顯示時(shí)：需要把 RS 置為高電平，RW 置為低電平，然后將數(shù)據(jù)送到數(shù)據(jù)口 D0~D7，最后 E 引腳一個(gè)高脈沖將數(shù)據(jù)寫入。要實(shí)現(xiàn)對 LCD12864 的編程，就 必須對 其工作時(shí)序圖 清楚地 把握。 LCD12864 引腳說明 LCD12864引腳圖如圖 ： 圖 LCD12864引腳圖 (1)VSS： 模塊的電源地 ； (2)VDD： 模塊的電源端 ，通常使用 5V 電壓； (3)VO： LCD 驅(qū)動電壓輸入端，對比度（亮度）調(diào)整 ； (4)RS： 數(shù)據(jù) /指令選擇端： RS 為高電平時(shí)，表示 DB7~DB0 為數(shù)據(jù)； RS 為低電平時(shí)，表示 DB7~DB0 為指令； (5)R/W：讀 /寫 選擇信號 。 根據(jù)本設(shè)計(jì)所要實(shí)現(xiàn)的功能，應(yīng)該選用 LCD12864 液晶顯示器。 本系統(tǒng)需要擴(kuò)展 I/O 口，因此選 89C51 比選 80C31 少擴(kuò)展ROM，節(jié)省電路空間，且應(yīng)用較為普遍 ,其引腳如圖 所示： 圖 STC89C51單片機(jī)引腳圖 單片機(jī)的主要特性 （ 1） 增強(qiáng)型 6時(shí)鐘 /機(jī)器周期， 12時(shí)鐘 /機(jī)器周期 8051CPU； （ 2） 用戶應(yīng)用程序從 4K～ 64K不等； （ 3） 3V/5V工作電壓，操作頻率 0～ 33MHz； 5V工作電 壓，操作頻率 0～ 40MHz； （ 4） 4個(gè) 8位 I/O口，含 3個(gè)高電流 P1口，可直接驅(qū)動 LCD； （ 5） 可編程看門狗定時(shí)器（ WDT）； 10 （ 6） 兼容 TTL和 CMOS邏輯電平； （ 7） 3個(gè) 16位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器； （ 8） 通用異步串行口（ UART），還可用定時(shí)器軟件實(shí)現(xiàn)多個(gè) UART； （ 9） 掉電 檢測和低功耗模式等。 本課題設(shè)計(jì)步驟 本課題的研究與設(shè)計(jì)為時(shí)一個(gè)學(xué)期，經(jīng)歷了選題、選擇方案、 硬件設(shè)計(jì)、軟件編寫、調(diào)試等過程，具體的流程如圖 所示： 7 確定任務(wù)選機(jī)型 、 劃分軟 /硬件軟件編程硬件設(shè)計(jì)聯(lián)機(jī)仿真調(diào)試排除故障 、 修正軟件固化程序應(yīng)用系統(tǒng)獨(dú)立運(yùn)行開始結(jié)束 圖 系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程圖 8 第 2 章 乒乓球發(fā)球機(jī)控制器設(shè)計(jì)分析 本章節(jié)的研究內(nèi)容包括：乒乓球發(fā)球機(jī)的結(jié)構(gòu)、電動機(jī)選擇、主控單片機(jī)的和主要芯片的選擇、以及電機(jī)的調(diào)速方法。 本課題研究內(nèi)容與設(shè)計(jì)步驟 本課題研究內(nèi)容 6 本課題的研究內(nèi)容包括以下幾個(gè)部分： 研究乒乓球發(fā)球機(jī)控制系統(tǒng)方案， 了解單片機(jī)的特性、 C語言程序設(shè)計(jì)、 PROTEL 仿真環(huán)境、基本實(shí)驗(yàn)、擴(kuò)展實(shí)驗(yàn)及其使用方法。它比現(xiàn)實(shí)市面銷售的同類產(chǎn)品領(lǐng)先的關(guān)鍵在于它的可控制性，它拋出的球接近人工打球的速度、旋轉(zhuǎn)弧線。 : 該發(fā)球機(jī)是由三鼎公司采用生產(chǎn)研制，采 用微電腦控制，在一定程度上實(shí)現(xiàn)了訓(xùn)練過程的自動化，其桌面分割為多個(gè)小方塊，可根據(jù)程序設(shè)定準(zhǔn)確地將球射到指定區(qū)域。發(fā)球裝置主球道的滑軌設(shè)計(jì)為三根可更換式的滑軌，從而解決了球在此段摩擦大，運(yùn)行中阻力大的缺點(diǎn)。 : 該發(fā)球機(jī)是雙蛇公 司研發(fā)生產(chǎn)的全自動電腦控制操作系列的發(fā)球機(jī)，它是在研究總結(jié)眾多發(fā)球機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)的基礎(chǔ)上，專為乒乓球運(yùn)動愛好者開發(fā)出的具有突破性的創(chuàng)意產(chǎn)品。其弧度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)可以調(diào)節(jié)出球的弧線，而角度擺動機(jī)構(gòu)完成出球角度的左右擺動變化，形成豐富的出球線路 。主要有以下幾個(gè)典型方面 : : 該發(fā)球機(jī)是福建省的林清云所設(shè)計(jì)的，其機(jī)械結(jié)構(gòu)包括機(jī)身殼體、基座、儲球斗、發(fā)球機(jī)構(gòu)、弧度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、角度擺動機(jī)構(gòu)及電機(jī)調(diào)速電路。同時(shí)它具有記憶功能，能夠保存使用者輸入的程序以及記錄前 4 一使用者的選擇模式和命令。其旋轉(zhuǎn)速度和球發(fā)射速度沒有關(guān)聯(lián)，可以發(fā)射慢旋的短球和快速的突發(fā)球，這是同類發(fā)球機(jī)無法做到的。通過設(shè)置球型號開關(guān)調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)輪與摩擦塊之間距離，可以選擇適合所使用球型的發(fā)射軌道 。 該系列乒乓球發(fā)球機(jī)一般可分為三個(gè)等級，初級發(fā)球機(jī)是為初學(xué)者和娛樂者設(shè)計(jì)的，中級發(fā)球機(jī)是為中級和比賽級球員設(shè)計(jì)的，而高級發(fā)球機(jī)是專為專業(yè)運(yùn)動員和愛好乒乓球的行家設(shè)計(jì)。捶擊式發(fā)球機(jī)有多種設(shè)計(jì)方案，最常見的是通過凸輪帶動擺桿，將落入發(fā)球口的乒乓球擊出去，這種方式性能單一，而且不方便控制，已經(jīng)逐漸被淘汰。壓縮式發(fā)球機(jī)是利用空氣壓縮機(jī)來發(fā)射球的，球被裝入長桶的底部由一個(gè)窄口固定住，這個(gè)窄口的直徑比球的直徑略小一些。如果速度慢，那么同時(shí)旋轉(zhuǎn)也弱。其中輪式發(fā)球機(jī)的原理是由于裝有輪子的通道空間很小，當(dāng)球從滑軌滾入通道時(shí)，輪子就將球噴出。全自動式，是由全電腦程控的，能模擬運(yùn)動員常用的技術(shù)，可發(fā)出很多高性能的球，可以模擬真人發(fā)球，還能發(fā)多種速度不同的球，人性化的設(shè)計(jì)能夠滿足不同技術(shù)水平的人的需要，技 術(shù)好的可以選擇多速度和角度發(fā)球；技術(shù)不好的可以選擇基本發(fā)球。發(fā)球機(jī)發(fā)出的球，比人速度更快，力量大，且旋轉(zhuǎn)更強(qiáng)，所以，它對提高乒乓球運(yùn)動員的訓(xùn)練水平有一定的作用。對于一些高水平的選手，由于人手發(fā)球速度和頻率比較慢，而且陪練員長時(shí)間發(fā)球也不太可能，因此要進(jìn)行變化多、強(qiáng)度大的多 球練習(xí)比較困難，而且從經(jīng)濟(jì)觀點(diǎn)或科研方面考慮，乒乓球發(fā)球機(jī)的開發(fā)、研究與應(yīng)用都能極大地推動體育運(yùn)動事業(yè)的發(fā)展。從第一屆奧林匹克運(yùn)動會沒有亞洲人的身影，到 2020 年我們中國作為東道主，自己 舉辦奧運(yùn)會，很多項(xiàng)目都取得了零 隨著我國運(yùn)動員在奧運(yùn)會中連續(xù)取得佳績，讓人們在為體育健兒加油喝彩的同時(shí)，也極大地調(diào)動了全國人民投入體育運(yùn)動的熱情。其次，介紹了國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀。配合本組同學(xué)的硬件設(shè)計(jì)完成了單片機(jī)外圍硬件電路的設(shè)計(jì)，其中包括 電動機(jī)驅(qū)動模塊、鍵盤模塊及液晶顯示模塊 。 1 摘 要 本文針對乒乓球發(fā)球的特點(diǎn)，模擬設(shè)計(jì)了一種乒乓球發(fā)球機(jī)控制器。 本課題的軟件設(shè)計(jì)采用了主函數(shù)調(diào)用各狀態(tài)子程序的方法，完成了按鍵控制、液晶顯示、驅(qū)動電機(jī)調(diào)速的功能。s speed， altitude and angle，in order to satisfy the needs of people. Meanwhile the random serving patten was designed and the fall points of the table tennis bee randomly. The software in this essay is designed using the form that the main function calls a subroutine， and finishing the function of button control， liquid crystal display， drive motor speed hardware design produced a peripheral circuit of monolithic integrated circuits including the drive motor module， keyboard module and LCD display module. Finally， on the basis of finishing hardware circuit analysis and software module debug, we match the soft and hardware and test all modules carefully, then the basic function of the system achieves the desired effect. KEYWORDS: the table tennis serving machine， controller， serving pattern， single chip microputer 3 目錄 第一章 緒論 .......................................................................................................................................................... 1 本課題的研究背景和意義 ....................................................................................................................... 1 國內(nèi)外乒乓球發(fā)球機(jī)的研究現(xiàn)狀 ........................................................................................................... 1 1． 2． 1 國外乒乓球發(fā)球機(jī)的研究現(xiàn)狀 ................................................................................................ 2 1． 2． 2 國內(nèi)乒乓球發(fā)球機(jī)的研究現(xiàn)狀 ................................................................................................ 4 本課題研究內(nèi)容與設(shè)計(jì)步驟 .................................................................................................................. 5 本課題研究內(nèi)容 ................................................................................................................................ 5 本課題設(shè)計(jì)步驟 ................................................................................................................................ 6 第 2 章 乒乓球發(fā)球機(jī)控制器設(shè)計(jì)分析 ............................................................................................................ 8 乒乓球發(fā)球機(jī)的結(jié)構(gòu)及電動機(jī)選擇 ...................................................................................................... 8 主控單片機(jī)的選型 .................................................................................................................................... 9 單片機(jī)的主要特性 ................................