【正文】 計(jì)中采用 L298 驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)，晶振采用 12MHz， 1 個(gè) PWM 信號(hào)由 100次中斷產(chǎn)生。具體流程如圖 所示： 25 開(kāi) 始初 始 化鍵 盤(pán) 掃 描按 鍵 1 作 用 ？界 面 1按 鍵 2 作 用 ？界 面 2按 鍵 5 作 用 ？直 流 電 機(jī) 賦 參 數(shù)定 時(shí) 器 初 始 化開(kāi) 中 斷結(jié) 束YYYN按 鍵 3 作 用 ？界 面 3按 鍵 1 作 用 ？5 號(hào) 電 機(jī) 左 旋NYYN按 鍵 4 作 用 ？5 號(hào) 電 機(jī) 右 旋YN按 鍵 5 作 用 ？界 面 4按 鍵 1 作 用 ？上 旋 球按 鍵 4 作 用 ？下 旋 球YNNYNYN 圖 主程序流程圖 當(dāng)系統(tǒng)開(kāi)始工作后，液晶顯示制作者信息 和畢設(shè)題目 ， 然 后根據(jù)選擇按 鍵的不同，進(jìn)入不同的工作模式，液晶顯示當(dāng)前工作模式。文件編制的好壞，直接影響到程序的使用、維護(hù)和擴(kuò)充。只有在硬、軟件都非?？煽康那闆r下，系統(tǒng)才能可靠地正常運(yùn)行。 19 圖 單片機(jī)最小系統(tǒng)電路圖 驅(qū)動(dòng)電路模塊 本設(shè)計(jì)采用 3個(gè)型號(hào)相同的 L298 驅(qū)動(dòng)電路，電路中給 單片機(jī)提供 5V電壓， L298提供 12V 電壓。我們采用了定頻調(diào)寬方式，因?yàn)椴捎眠@種方式，電動(dòng)機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)比較穩(wěn)定；并且在產(chǎn)生 PWM 脈沖的實(shí)現(xiàn)上比較方便。定子的主要作用是產(chǎn)生磁場(chǎng)，轉(zhuǎn)子的作用是產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)或電磁轉(zhuǎn)矩，是直流電機(jī)進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換的樞紐。 L298N 引腳說(shuō)明 L298N 引腳圖如圖 所示： 14 圖 L298N引腳圖 L298N內(nèi)部邏輯圖如圖 ： 圖 L298內(nèi)部邏輯圖 (1) SENSINGA/SENSINGB：與地之間連接電流檢測(cè)電阻，將檢測(cè)量反饋給步進(jìn)電機(jī)控制芯，可以恒流驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)。 LCD12864 外 形 如圖 所示 ： 圖 LCD12864外形圖 LCD12864 漢字圖形型液晶顯示模塊，可顯示漢字及圖形，提供 8 位， 4 位并行接口及串行接口可選，內(nèi)置 8192 個(gè)中文漢字（ 16 16 點(diǎn)陣）、 128 個(gè)字符（ 8 16 點(diǎn)陣）及 64 256 點(diǎn)陣顯示 RAM（ GDRAM）。其不足之處是不能像真正的人工發(fā)球可根據(jù)實(shí)際情況來(lái)應(yīng)變發(fā)球，由于發(fā)球 程序模式所限，所發(fā)球具有一定的規(guī)律性。電機(jī)調(diào)速電路即可控制出球頻度和旋轉(zhuǎn)強(qiáng)度。通過(guò)將發(fā)球機(jī)安裝在不同的位置可以實(shí)現(xiàn)不同的發(fā)球角度和發(fā)射弧度。這和人們實(shí)戰(zhàn)打球是完全不同的，實(shí)際上球速和旋轉(zhuǎn)并不是完全成正比的，比如攻球的速度最快，但是旋轉(zhuǎn)并不強(qiáng) 。正是在這種情況下，研究乒乓球發(fā)球機(jī)是極其必要的。該發(fā)球機(jī)控制器 由 8 位單片機(jī) STC89C51 為核心的硬件電路和相關(guān)軟件編程組合而成。它集健身、競(jìng)技、娛樂(lè)于一體，不僅可以鍛煉身體，還可以練習(xí)頭腦的靈活性、眼睛的反應(yīng)力以及全身的協(xié)調(diào)性。這種發(fā)球方式有兩種，一種是單輪驅(qū)動(dòng)，另一種是雙輪驅(qū)動(dòng)。通過(guò)控制球桌旁的控制盒可以調(diào)節(jié)發(fā)球速度、發(fā)球頻率、旋轉(zhuǎn)速度以及出球口角度 :通過(guò)手動(dòng)調(diào)節(jié)出球口上的旋鈕可以發(fā)射出上旋、逆旋、側(cè)旋甚至混合旋轉(zhuǎn)等各種 旋 向的球 。 其發(fā)球機(jī)構(gòu)由撥叉、電動(dòng)機(jī)和凸輪組成，撥叉由 L形臂和直臂兩部分組成，與機(jī)身底盤(pán)間有一彈簧相連， L 形臂可擺動(dòng)到球道的入球端，直臂與雙扇結(jié)構(gòu)的凸輪面相接觸。按照使用者要求可發(fā)射各種旋向球和不轉(zhuǎn)球，可任意改變球的落點(diǎn)，落點(diǎn)與旋向可任意組合。 常用的是 LCD1602 和 LCD12864。是一種二相和四相電機(jī)的專用驅(qū)動(dòng)器，即內(nèi)含二個(gè) H橋的高電壓大電流雙全橋式驅(qū)動(dòng)器 。調(diào)整單片機(jī)發(fā)出的脈沖頻率，就可以對(duì)步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行調(diào)速。單極性工作制是單片機(jī) 控制口一端置低電平，另一端輸出 PWM 信號(hào)，兩口的輸出切換和對(duì) PWM 的占空比調(diào)節(jié)決定電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)速。系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)框圖如圖 所示 。 (3)靈活性和通用性：一個(gè)好的應(yīng)用程序，不僅要針對(duì)性強(qiáng)，而且要有一定的靈活性和通用性，即稍加 改變后就能適應(yīng)不同系統(tǒng)的要求。 軟件設(shè)計(jì)步驟 (1)系統(tǒng)定義：就是清楚地列出系統(tǒng)的各個(gè)部分與軟件設(shè)計(jì)有關(guān)的特點(diǎn)，并進(jìn)行定義，以作為軟件設(shè)計(jì)的依據(jù)，系統(tǒng)定義是對(duì)系統(tǒng)任務(wù)的描述。 乒乓球發(fā)球機(jī)控制器的主程序流程圖如 圖 所示。按鍵控制的五種模式是相互獨(dú)立的，可通過(guò) 5 個(gè)嵌套的 if 語(yǔ) 句來(lái)任意選擇哪個(gè)按鍵作用。 當(dāng)硬件設(shè)計(jì)從布線到焊接安裝完成之后，就開(kāi)始進(jìn)入硬件調(diào)試階段，調(diào)試分為以下 兩 步 ：靜態(tài)調(diào)試和動(dòng)態(tài)調(diào)試。當(dāng)各塊電路調(diào)試無(wú)故障后，將各塊電路逐步加入系統(tǒng)之中，再對(duì)各塊電路功能及各電路間可能存在的相互聯(lián)系進(jìn)行試驗(yàn) ， 直到所有電路加入系統(tǒng)后各部分電路仍能正確工作為止，由分到合的調(diào)試就完成了 。 34 (4) 當(dāng)全部調(diào)試完成后，反復(fù)運(yùn)行了多次，觀察穩(wěn)定性，必要時(shí)要對(duì)延時(shí)子程序作適當(dāng)?shù)男薷摹?針對(duì)以上各種情況，分別提供了解決方案。 系統(tǒng)上電后，定時(shí)器初始化，當(dāng)定時(shí)時(shí)間達(dá)到預(yù)設(shè)時(shí)間時(shí)，依次輸出預(yù)設(shè)脈沖，脈沖在軟件中是由數(shù)組生成的，從而使步進(jìn)電機(jī)按照預(yù)設(shè)效果依次運(yùn)行。 而且 液晶顯示模塊對(duì)時(shí)間的要求很嚴(yán)格，延時(shí)時(shí)間的準(zhǔn)確把握對(duì)液晶顯示的精確工作有至關(guān)重要的作用，因此軟件設(shè)計(jì)中需要延時(shí)程序。 uVision3 提供邏輯分析器，可監(jiān)控基于 MCUI/O 引腳和外設(shè)狀態(tài)變化下的程序變量。 (2)模塊化設(shè)計(jì)。用 C 語(yǔ)言來(lái)編寫(xiě)目標(biāo)系統(tǒng)軟件，會(huì)大大縮短開(kāi)發(fā)周期，且明顯地增加軟件的可讀性，便于改進(jìn)和擴(kuò)充，從而研制出規(guī)模 更大、性能更完備的系統(tǒng)。 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。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。 (8)INPUT3/INPUT4：輸入 標(biāo)準(zhǔn) TTL邏輯電平信號(hào) ，控制 全橋驅(qū)動(dòng)器 B通斷。要實(shí)現(xiàn)對(duì) LCD12864 的編程，就 必須對(duì) 其工作時(shí)序圖 清楚地 把握。 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(xiě)、調(diào)試等過(guò)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(kāi)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?jī)?nèi)容包括：乒乓球發(fā)球機(jī)的結(jié)構(gòu)、電動(dòng)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。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)。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。捶擊式發(fā)球機(jī)有多種設(shè)計(jì)方案，最常見(jiàn)的是通過(guò)凸輪帶動(dòng)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。全自動(dòng)式，是由全電腦程控的，能模擬運(yùn)動(dòng)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。其次，介紹了國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀。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(guó)內(nèi)外乒乓球發(fā)球機(jī)的研究現(xiàn)狀 ........................................................................................................... 1 1． 2． 1 國(guó)外乒乓球發(fā)球機(jī)的研究現(xiàn)狀 ................................................................................................ 2 1． 2． 2 國(guó)內(nèi)乒乓球發(fā)球機(jī)的研究現(xiàn)狀 ................................................................................................ 4 本課題研究?jī)?nèi)容與設(shè)計(jì)步驟 .................................................................................................................. 5 本課題研究?jī)?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(dòng)機(jī)選擇 ...................................................................................................... 8 主控單片機(jī)的選型 .................................................................................................................................... 9 單片機(jī)的主要特性 ...............................................................................................