【正文】 計中采用 L298 驅(qū)動直流電機，晶振采用 12MHz， 1 個 PWM 信號由 100次中斷產(chǎn)生。具體流程如圖 所示： 25 開 始初 始 化鍵 盤 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 賦 參 數(shù)定 時 器 初 始 化開 中 斷結 束YYYN按 鍵 3 作 用 ？界 面 3按 鍵 1 作 用 ？5 號 電 機 左 旋NYYN按 鍵 4 作 用 ？5 號 電 機 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 當系統(tǒng)開始工作后，液晶顯示制作者信息 和畢設題目 ， 然 后根據(jù)選擇按 鍵的不同，進入不同的工作模式，液晶顯示當前工作模式。文件編制的好壞，直接影響到程序的使用、維護和擴充。只有在硬、軟件都非常可靠的情況下，系統(tǒng)才能可靠地正常運行。 19 圖 單片機最小系統(tǒng)電路圖 驅(qū)動電路模塊 本設計采用 3個型號相同的 L298 驅(qū)動電路，電路中給 單片機提供 5V電壓， L298提供 12V 電壓。我們采用了定頻調(diào)寬方式，因為采用這種方式，電動機在運轉(zhuǎn)時比較穩(wěn)定；并且在產(chǎn)生 PWM 脈沖的實現(xiàn)上比較方便。定子的主要作用是產(chǎn)生磁場，轉(zhuǎn)子的作用是產(chǎn)生感應電動勢或電磁轉(zhuǎn)矩，是直流電機進行能量轉(zhuǎn)換的樞紐。 L298N 引腳說明 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電阻，將檢測量反饋給步進電機控制芯，可以恒流驅(qū)動步進電機。 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 個中文漢字（ 16 16 點陣）、 128 個字符（ 8 16 點陣）及 64 256 點陣顯示 RAM（ GDRAM）。其不足之處是不能像真正的人工發(fā)球可根據(jù)實際情況來應變發(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。電機調(diào)速電路即可控制出球頻度和旋轉(zhuǎn)強度。通過將發(fā)球機安裝在不同的位置可以實現(xiàn)不同的發(fā)球角度和發(fā)射弧度。這和人們實戰(zhàn)打球是完全不同的，實際上球速和旋轉(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 。正是在這種情況下，研究乒乓球發(fā)球機是極其必要的。該發(fā)球機控制器 由 8 位單片機 STC89C51 為核心的硬件電路和相關軟件編程組合而成。它集健身、競技、娛樂于一體，不僅可以鍛煉身體，還可以練習頭腦的靈活性、眼睛的反應力以及全身的協(xié)調(diào)性。這種發(fā)球方式有兩種，一種是單輪驅(qū)動，另一種是雙輪驅(qū)動。通過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 :通過手動調(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)球機構由撥叉、電動機和凸輪組成，撥叉由 L形臂和直臂兩部分組成，與機身底盤間有一彈簧相連， L 形臂可擺動到球道的入球端，直臂與雙扇結構的凸輪面相接觸。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，落點與旋向可任意組合。 常用的是 LCD1602 和 LCD12864。是一種二相和四相電機的專用驅(qū)動器，即內(nèi)含二個 H橋的高電壓大電流雙全橋式驅(qū)動器 。調(diào)整單片機發(fā)出的脈沖頻率，就可以對步進電機進行調(diào)速。單極性工作制是單片機 控制口一端置低電平，另一端輸出 PWM 信號，兩口的輸出切換和對 PWM 的占空比調(diào)節(jié)決定電動機的轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)速。系統(tǒng)整體結構框圖如圖 所示 。 (3)靈活性和通用性：一個好的應用程序，不僅要針對性強，而且要有一定的靈活性和通用性，即稍加 改變后就能適應不同系統(tǒng)的要求。 軟件設計步驟 (1)系統(tǒng)定義：就是清楚地列出系統(tǒng)的各個部分與軟件設計有關的特點，并進行定義，以作為軟件設計的依據(jù)，系統(tǒng)定義是對系統(tǒng)任務的描述。 乒乓球發(fā)球機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立的，可通過 5 個嵌套的 if 語 句來任意選擇哪個按鍵作用。 當硬件設計從布線到焊接安裝完成之后，就開始進入硬件調(diào)試階段，調(diào)試分為以下 兩 步 ：靜態(tài)調(diào)試和動態(tài)調(diào)試。當各塊電路調(diào)試無故障后，將各塊電路逐步加入系統(tǒng)之中，再對各塊電路功能及各電路間可能存在的相互聯(lián)系進行試驗 ， 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) 當全部調(diào)試完成后，反復運行了多次，觀察穩(wěn)定性，必要時要對延時子程序作適當?shù)男薷摹?針對以上各種情況，分別提供了解決方案。 系統(tǒng)上電后，定時器初始化，當定時時間達到預設時間時，依次輸出預設脈沖，脈沖在軟件中是由數(shù)組生成的，從而使步進電機按照預設效果依次運行。 而且 液晶顯示模塊對時間的要求很嚴格，延時時間的準確把握對液晶顯示的精確工作有至關重要的作用，因此軟件設計中需要延時程序。 uVision3 提供邏輯分析器，可監(jiān)控基于 MCUI/O 引腳和外設狀態(tài)變化下的程序變量。 (2)模塊化設計。用 C 語言來編寫目標系統(tǒng)軟件，會大大縮短開發(fā)周期，且明顯地增加軟件的可讀性，便于改進和擴充，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)球機控制器硬件設計 乒乓球發(fā)球機控制器硬件設計是由本組同學主要負責，在此我做了相應的輔助工作。由公式 (1)可知： Vd=Vmax*D (1) 當我們改變占空比 D 時，就可以得到 不同的電機平均速度 Vd，從而達到調(diào)速的目的。 (8)INPUT3/INPUT4：輸入 標準 TTL邏輯電平信號 ，控制 全橋驅(qū)動器 B通斷。要實現(xiàn)對 LCD12864 的編程，就 必須對 其工作時序圖 清楚地 把握。 本課題設計步驟 本課題的研究與設計為時一個學期，經(jīng)歷了選題、選擇方案、 硬件設計、軟件編寫、調(diào)試等過程，具體的流程如圖 所示： 7 確定任務選機型 、 劃分軟 /硬件軟件編程硬件設計聯(lián)機仿真調(diào)試排除故障 、 修正軟件固化程序應用系統(tǒng)獨立運行開始結束 圖 系統(tǒng)設計流程圖 8 第 2 章 乒乓球發(fā)球機控制器設計分析 本章節(jié)的研究內(nèi)容包括：乒乓球發(fā)球機的結構、電動機選擇、主控單片機的和主要芯片的選擇、以及電機的調(diào)速方法。發(fā)球裝置主球道的滑軌設計為三根可更換式的滑軌，從而解決了球在此段摩擦大，運行中阻力大的缺點。同時它具有記憶功能，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)球機有多種設計方案，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。全自動式，是由全電腦程控的，能模擬運動員常用的技術，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，人性化的設計能夠滿足不同技術水平的人的需要，技 術好的可以選擇多速度和角度發(fā)球；技術不好的可以選擇基本發(fā)球。其次，介紹了國內(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 國內(nèi)外乒乓球發(fā)球機的研究現(xiàn)狀 ........................................................................................................... 1 1． 2． 1 國外乒乓球發(fā)球機的研究現(xiàn)狀 ................................................................................................ 2 1． 2． 2 國內(nèi)乒乓球發(fā)球機的研究現(xiàn)狀 ................................................................................................ 4 本課題研究內(nèi)容與設計步驟 .................................................................................................................. 5 本課題研究內(nèi)容 ................................................................................................................................ 5 本課題設計步驟 ................................................................................................................................ 6 第 2 章 乒乓球發(fā)球機控制器設計分析 ............................................................................................................ 8 乒乓球發(fā)球機的結構及電動機選擇 ...................................................................................................... 8 主控單片機的選型 .................................................................................................................................... 9 單片機的主要特性 ...............................................................................................