乒乓球自动发球机微机控制系统设计.docx

本科毕业设计（论文）开题报告学生姓名学号专业机械设计制造及其 自动化指导教师职称所在系机械工程学院课题来源自拟课题课题性质工程设计课题名称一、选题的依据、课题的意义及国内外基本研究情况乒乓球作为我国的国球，它集健身、竞技、娱乐于一体，不仅可以锻炼身体, 还可以练习头脑的灵活性、眼睛的反应力以及全身的协调性，因此在我国有着广 泛的群众基础如今乒乓球越来越受到人们的喜欢，成为人们业余活动的主要项 目之一虽然爱好乒乓球运动的人越来越多，但往往由于缺少陪练人员或者陪练 的发球力度、角度、远近距离及球的旋转等技术发挥不稳定而导致训练效果欠佳 为了解决这两大难题，设计了一种既经济又实用的发球器，让更多的人能更舒适、 更有效地进行多球练习自动乒乓球发球机是集电子、机械和计算机技术为一体的综合技术产物用 自动控制取代以往的纯电路控制，可以增加许多性能，能更好地适应各种训练的 需求在控制方面采用单片机控制，不仅可以提高发球性能，而且能够降低成本, 可以大大地提高训练效率改进现有发球机的不足之处，使其能满足不同的使用 需求从经济观点或科研方面考虑，自动乒乓球发球机的开发、研究与应用都能 极大地推动体育运动事业的发展。

目前市场上销售的乒乓球发球机，按出球方式可以分为三类:一类是轮式发球 机，一类是压气式发球机，另一类是捶击式发球机按控制类型可以分为两类： 一类是半自动，简单操作系列；另一类是全自动，电脑程控系列国外乒乓球发球机的研究现状国外的乒乓球发球机发展比较快，其功能比较齐全，动性能也比较高，既可 以满足普通练习者的需求，也可以满足专业运动员的日常训练要求世界上生产 乒乓球发球机的厂比较多，具有代表意义的厂家是美国的NEWGY公司和日本的 Butterfly 公司国内乒乓球发球机的研究现状相对国外而言，国内的乒乓球发球机起步比较晚，但发展很快，从最初的全手动 发球机到现在的全自动发球机，甚至有些产品性能超过了国外的同类产品主要 有以下几个典型方面：1.半自动式乒乓球发球机；2•双蛇牌乒乓球发球机；3•许绍 发智能乒乓球教练机尽管乒乓球发球机经过多年发展，己有很大改进，但发球机“打”出的球和 人打得球还是许多不同:一是发球机发出来的球和运动员实际打过去的球在性能 上不大相同;二是运动员打球时都有一个挥球拍动作，接球者可以借此来判断和反 应，而发球机发出的球则很突然，接球者不好判断二研究内容、预计达到的目标、关键理论和技术、技术指标、完成课题的方课题研究的内容各种不同的乒乓球发球机都有各自的强项和弱点，综合分析后发现，这些发 球机由于自身机械结构的限制，都不能完全实现自动控制，某些功能的实现需要 进行手动调节。

同时其发球模式比较单一，不能完全模拟人工发球原理本课题的研究内容是以现有乒乓球发球机为背景，对其进行改进设计以能满 足实现随机发球及自动控制的要求根据所需实现的功能，对现有乒乓球发球机 的摇摆机构和发射机构进行改进设计，使其结构尽可能简单且方便控制，说明了 要实现的主要技术参数指标以及达到这些技术参数指标所需要的保障，并对该方 案的可行性进行一个初步的论述分析了自动乒乓球发球机的工作原理及工作过 程，并阐述了这种工作过程的可靠性及优越性对乒乓球飞行过程的进行受力分 析，最后对自动发球机进行相应分析设计，完成其设计方案，同时对控制电路进 行相应的设计，最终得出结论，说明设计出这样的自动乒乓球发球机是完全可行 的预计达到的目标1•根据所需实现的功能，对原有乒乓球发球机的摇摆机构和发射机构进行改进 设计，使其结构尽可能简单且方便控制，说明要实现的主要技术参数指标以及达 到这些技术参数指标所需要的保障2•介绍自动乒乓球发球机工作原理及工作过程，并阐述了这种工作过程的可靠 性选择对转双轮摩擦旋转原理作为自动乒乓球发球机发射装置的机械结构，并 说明这种原理的优越性3•进行自动乒乓球发球机控制系统方案的设计。

具体包括外围设备的选择、电 动机的选择、PWM驱动器的选择等，详细说明控制系统的可靠性4•提出实现随机发球的原理，并对其进行程序设计通过以上的工作，证明自动乒乓球发球机的设计思想是完全可行的当然要 提高自动乒乓球发球机的各项性能指标，还有待于以后更深入的探讨与研究在 科学技术日新月异的今天，将乒乓球发球机推广为自动型是完全可行的，它在工 业生产中，特别是在体育事业中有着广泛的应用领域和美好的发展前景关键理论和技术自动乒乓球发球机的控制器采用美国ATMEL公司的8位单片机89C51为核 心微处理器，外围扩展电路包括:电动机驱动电路、电动机转速测量电路、键盘、 液晶显示电路和红外接收电路核心微处理器对传感器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，产生输出信号经过驱动 电路送给直流电动机，通过对直流电动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可以选择发球模式，以及设置发球速度、 方向等，液晶显示器可以实时监控发球机的当前状态红外遥控发送和红外遥控 接收电路用于对自动乒乓球发球机进行远程控制，为减轻核心处理器的工作负 担，采用解码芯片处理红外接收器接收到的信号，然后将信号传送给核心处理器, 执行相关按键动作。

三、主要特色及工作进度20**年1月初 〜2月21日资料检索、查询，课题可行性分析；20**年2月22 日〜3月21 日完成系统总体方案构思及设计；20**年3月22 日〜4月8日 完成系统中中央控制系统设计；20**年4月9日〜4月20日 完成系统中控制电路外围接口电路设计；20**年4月21 日〜4月30日完成系统中软件系统、及系统抗干扰设计；20**年5月1日〜5月10日完成毕业说明书撰写，说明书初稿检查；20**年5月11 日〜5月31 日毕业设计及说明书检查、打印装订，答辩准备四、主要参考文献(按作者、文章名、刊物名、刊期及页码列出)[I] 三鼎公司.记许绍发智能乒乓球教练机[J].乒乓世界,2002,(6).⑵谭志光，杨子奕.种乒乓球发球机[J].中国专利,02227172.4,2002-4-26.[3] 杨子奕，谭志光.乒乓球发球机的摇摆机构[J].中国专利,99240511.4,1999-10-13.[4] 蔡继玲.乒乓球竟赛规则问答[M].北京:北京体育大学出版,2004.[5] 成大先.机械设计手册[M].北京:化学工业出版社,2005.22.⑹东方马达.直流小型标准电动机使用手册[M].2007.1.⑺东方马达.步进电动机使用手册[M].2007.1.[8]关慧贞，咼英明.一种收拾发球机器人的设计[J].机床与液压,2004,(12).⑼柳天扬.银球世界-乒乓球运动[M].海口 :海南出版社,1997.[10]周漠仁.流体力学、泵与风机[M].北京:中国建筑工业出版社,1979.[II] 聂勤务，蒋伟进.抛物运动的计算机仿真研究[N].株洲工学院学报,2003,(2).指导教师 意见指导教师签名：年 月曰系意见系主任签名：年 月曰院意见教学院长签名：年 月曰。