乒乓球发球机控制器软件设计_毕业设计
基于单片机的乒乓球发球机构设计及运动仿真
题目：基于单片机的乒乓球发球机构设计及运动仿真
（英文）：Mechanism Design and Movement Simulation of Table Tennis Serving Machine Based on Single-chip
院别：机电学院
专业：机械电子工程
姓名：
随着乒乓球这项运动的广泛开展，使用乒乓球发球机进行辅助训练也越来越普及，因为发球机能代替许多对手之间练习中所练不到的东西。例如对于高水平的选手，使用乒乓球发球机练习具有极其重要、积极作用。很多人都知道在运动队有一种练习叫多球练习,即通过陪练员或教练员亲自挥拍，将一个一个的乒乓球发到对方台面，运动员连续击球不断,提高练习强度，使运动员的相持能力增强，另外也可作为一种体能训练,但由于是人手发球，速度及频率始终会有一个极点，而且教练员长时间发多球也不可能，所以选用发球机来代替就会事半功倍，虽然它没有人手发球的千变万化的效果，但由于它是机械的东西，速度及频率都可以调节到快于正常打球的极限，而且是一个连续过程，这些是人手发多球所做不到的。对初学者来讲，使用乒乓球发球机练习也具有不可忽视的功效。刚开始学打球的时候，由于击球动作不正确,所以不是您将球打出界就是我将球打下网，捡球的时间比真正在台上练球的时间还要多，所以要提高技术水平就会很慢，而且也会削弱自己打乒乓球的兴趣,但使用发球机作为辅助训练，效果就会大不一样。开始的时候,把发球机的出球速度和频率都调节慢一点，弧度稍调高一点。发球机发出的落点也是从单一定点开始,然后到半台，最后到全台两点。对旋转球的练习也是同一道理,开始的时候练习打上旋球,掌握好了以后慢慢开始练打下旋球、左侧旋、右侧旋等各种旋转的球，通过这样循序渐进,您的球技也自然会有很大的进步。大家都知道过去练武术的人,其中练一项打沙袋，开始袋里装的是幼沙，再是粗沙，最后是坚硬的石头。曾有记载,香港已故武打明星李小龙中国功夫练得炉火纯青，扬威国际,他的练习方法其中有一项就是与机械练拳器对打，虽然它不是一个有智慧的东西，但它的击拳速度，力量都高于一般对手，能征服它,说明您功夫到家。用发球机练习也是这个道理。只有运用高于和难于自己能应付的训练手段,技术水平才会提高得快。使用乒乓球发球机辅助练习可以说是帮助运动员提高技术水平多种途径之一。
低功耗便携智能乒乓球发球机设计
工装设计— 104 —低功耗便携智能乒乓球发球机设计沈美丽（青岛理工大学理学院 山东 青岛 266520）摘 要：设计了一款以超低功耗MSP430芯片为主控制器，通过蓝牙模块实现手机APP控制发球机的整套系统。
训练者通过APP软件，直接发送命令给发球机的控制系统，按照设定不必靠近发球机就能改变发球速度与旋转模式。
结果表明，手机APP发出命令，系统各部分均能正常工作。
关键词：MSP430单片机；蓝牙模块；乒乓球发球机传统的乒乓球教练员训练方法存在许多弊端，使用乒乓球发球机可以很好地解决这些问题。
本文设计了一套低功耗智能发球机，能够发出不同初速度与旋转方向的球，并可根据自己的训练水平进行调整。
在训练时不必靠近发球机就通过语音识别改变发球速度与旋转模式，运用蓝牙通信，在智能手机APP实现对发球机的控制。
1 系统构成乒乓球发球机系统由主控电路模块、语音识别模块、蓝牙模块和电机驱动模块等构成。
主控电路模块以MSP430为核心处理器，控制算法执行、产生PWM信号、调节电机转速等工作。
语音识别模块使用LD3320芯片，采用关键词列表技术，声音由外部咪头采集模数转换后通过内部语音识别算法对语音信号进行识别，给出发球指令。
而后用HC-06蓝牙模块与手机进行通信，配对后利用蓝牙串行端口协议将蓝牙的通信转换为虚拟串口，完成通信[1]。
为了同时控制多路电机，须使用电机驱动芯片L9110S，实现对电机的驱动。
2 乒乓球飞行过程分析本文采用摩擦轮式乒乓球发球机，发球方式为2个相互对转的摩擦轮，通过摩擦将乒乓球发射出去。
发球机上半部为储球机，由1根螺旋前进的推杆将乒乓球送入发射机构。
该发球机有左右2个出球口，可以同时发射2个旋转方向、初速度不同的球。
乒乓球的初速度是由2个对转轮所提供的初速度经过速度合成后得到的[2]。
根据不同发球模式设定参数值，包括：上旋、下旋、球速变化、出球速率等。
上旋模式时，设定下转轮匀速运动，上转轮加速运动；下旋模式时，设定上转轮匀速运动，下转轮加速运动；球速变化模式时，设定上、下转轮转速同时变化；出球速率模式时，设定储球机构中螺旋杆的转速变化。
基于单片机的乒乓球发球机设计
基于单片机的乒乓球发球机设计乒乓球是一项广受欢迎的体育运动，对于提高反应速度和手眼协调能力有很大帮助。
在乒乓球训练中，发球是一项基础且重要的技术。
然而，手动发球不仅效率低下，而且球的飞行轨迹和速度也不够稳定。
因此，设计一款基于单片机的乒乓球发球机，可以实现高效且稳定的发球，提高训练效率。
单片机是一种集成度高的微型计算机，广泛应用于各种自动化设备和智能化仪器。
通过编程，单片机可以实现对输入信号的处理和控制，进而实现特定的功能。
在乒乓球发球机设计中，单片机主要负责接收用户的发球信号，并控制发球机的电机驱动，实现自动发球。
基于单片机的乒乓球发球机主要包括以下几部分：单片机控制电路、电机驱动电路、电源电路以及相关程序算法。
选用常见的8051系列单片机作为主控芯片，接收用户的发球信号，并输出控制信号给电机驱动电路。
根据控制信号，电机驱动电路实现对电机的控制，进而实现球台的自动发球。
为整个系统提供稳定的工作电压，确保系统的正常运行。
基于C语言编写程序，实现以下功能： a)接收用户的发球信号，并进行处理； b)根据处理结果，输出控制信号给电机驱动电路； c)监测电机工作状态，确保发球过程的安全性。
基于单片机的乒乓球发球机具有以下主要功能和特点：可调节发球速度：根据用户需求，可以在一定范围内调节发球机的发球速度，实现从慢到快的训练效果。
高稳定度：得益于单片机的精确控制，发球机的球速稳定度较高，确保了训练的质量。
自动计时：内置计时器功能，可以自动记录发球时间和统计接球次数，方便用户掌握训练进度。
安全可靠：在发球过程中，一旦出现异常情况，如卡球、电机故障等，系统会自动停机并发出警报，确保用户的安全。
基于单片机的乒乓球发球机在乒乓球训练中具有显著的应用效果。
以下是其与手工发球相比的优点：提高训练效率：通过自动发球，节省了手动发球的时间和精力，同时避免了因疲劳导致的发球质量下降。
精确控制：通过单片机对电机进行精确控制，使得球的飞行轨迹更加稳定，更利于球员的接球练习。
基于FPGA的乒乓球游戏机控制器设计毕业设计(论文)
基于FPGA的乒乓球游戏机控制器设计本科生毕业设计(论文) 第I页基于FPGA的乒乓球游戏机设计摘要Verilog是甚高速集成电路硬件描述语言。
目前，verilog已成为许多设计自动化工具普遍采用的标准化硬件描述语言。
verilog语言功能性强，覆盖面广，灵活性高，具有很好的实用性。
本文设计一个基于verilog的乒乓游戏机，乒乓游戏机由状态机、记分器、译码显示器与按键去抖等部分所组成。
通过对各部分编写verilog程序，然后进行编译、仿真、逻辑综合、逻辑适配，最后进行编程下载，并且通过EDA实验箱的验证，实现乒乓游戏机的基本功能。
关键词：verilog；EDA；乒乓游戏机AbstractVERILOG is high speed IC hardware describe language. VERILOG already becomes the language of normalizing hardware describe that a lot of design automation implement adopts commonly at present. The VERILOG language function is strong. The face covering is broad, flexibility high and have the very good pragmatism. One main body of the book is designed waits for what part group is accomplished owing to that VERILOG table tennis game machine, table tennis game machine go to tremble from state machine, marker, decoding display and button. By compiling and composing VERILOG procedure to every part, then compiling, simulate, logic synthesis, logic fitting. Carry out programming time be loaded with finally. Then verification and by GW48 type EDA experiment box, realize table tennis game machine’s fundamental function.Key words: VERILOG：EDA; Table tennis game machine目录1 绪论 (1)1.1课题的背景和意义 (1)1.2国内外研究现状 (1)1.3本论文的主要内容 (2)2 Quartus II与Modelsim 软件简介 (3)2.1Quartus II 简介 (3)2.2Modelsim简介 (4)3 方案选择与系统总体设计 (6)3.1整体方案的选择 (6)3.1.1设计任务与要求 (6)3.1.2设计的原理和方法 (7)3.1.3芯片的选择 (8)3.2系统总体设计 (8)3.2.1乒乓游戏机的组成示意图 (8)3.2.2本系统的逻辑分框图 (9)4 系统各部分电路的详细设计 (10)4.1七段数码管显示译码电路 (10)4.2按键去抖电路 (11)4.3状态机设计 (11)4.3.1状态机的6种状态及状态转移 (11)4.3.2状态机/球台控制电路 (13)4.4记分器设计 (15)5 系统的整体综合与仿真 (16)5.1顶层文件设计 (16)5.2系统程序框图： (17)5.3整个系统的综合与仿真 (18)5.3.1 电路符号 (18)5.3.2 系统仿真 (18)6 系统的运行与仿真过程 (20)6.1系统程序的编译 (20)6.2 系统的仿真 (22)结论 (24)谢辞 (25)参考文献 (26)附录 (27)1 绪论1.1课题的背景和意义随着人们的物质生活越来越好了，人们开始对娱乐生活有了新的要求，特别是进入新世纪以来各种电子产品的不断出现，更是促进了我国电子行业的发展，为此，能够推出一款新的游戏产品是非常有前景的，本设计正是考虑了当前的社会现状，想设计出一款“乒乓球”游戏机，以往可能有过这方面的设计出现过，但是那些大多数都是采用的单片机等来实现的，本设计将采用最新的FPGA技术对“乒乓球”游戏机进行实现。
乒乓球发球机的设计
06 总结与展望
设计成果回顾
成功研发出多功能发球机
具备不同旋转、速度、落点等发球功能，满足训练需求。
实现智能化控制
通过编程和传感器技术，实现发球机的自动化和智能化控 制。
提高发球稳定性
优化机械结构和发球算法，提高发球的稳定性和准确性。
存在问题分析及解决思路
噪音问题
发球机在工作时产生较大 噪音，需改进机械结构和 降噪材料。
网络化与智能化管理
通过物联网技术实现发球机的远程监控和管 理，提高管理效率和使用便捷性。
THANKS FOR WATCHING
感谢您的观看
实验方案设计及实施过程描述
实验设备
选择具有代表性的乒乓球发球机作为 实验对象，并准备相应的测试设备和 工具。
实验环境
搭建符合国际比赛标准的乒乓球场地， 并确保测试环境的一致性。
实验方法
采用定量分析和定性分析相结合的方 法，对发球机的各项性能指标进行测 试和评估。
数据记录
详细记录实验过程中的数据，包括发 球速度、旋转、落点等信息，以便后 续分析。
传感器布局
将传感器安装在发球机的关键位置， 如出球口、球道等，以获取准确的球 路信息。
执行器驱动方式及优化策略
执行器驱动方式
选用高精度步进电机、伺服电机等作为驱动元件，实现发球机的高速、高精度 动作。
优化策略
通过调整电机的控制参数、采用先进的控制算法等，提高发球机的响应速度和 运动精度，降低能耗和噪音。同时，对发球机的机械结构进行优化设计，减轻 重量、提高刚性和耐磨性。
能耗问题
当前发球机能耗较高，需 优化能源利用和节能设计。
耐用性问题
部分零部件易磨损，需提 高材料质量和加强维护保 养。
乒乓球自动发球机计算机控制系统的设计
要
为了使练习者能更好地学习乒乓球技术以达到健身和训练的目的， 本文针对乒乓球发球的特点， 从总体上设计了一种新型的乒乓球发球机:自动乒乓球发球机。 本文综述了国内外乒乓球发球机的现 状，对已有发球机的机械结构进行分析，根据所需实现的功能，提出了改进的设计方案。针对该发 球机发球装置的缺陷，采用对转双轮的发球原理，使其能够实现旋转球和不旋球的发射;考虑原摆动 装置的机械结构繁琐，不宜进行自动控制，对其进行了改进设计;此外，增加设计了升降装置，使发 球功能更完善。根据乒乓球飞行过程的受力分析建立了数学模型，分析了控制落球点各参数的合理 取值范围，得出其相互制约关系。论述了该自动乒乓球发球机的设计思想、工作原理、结构特点及 控制系统，并详细介绍了该控制系统的设计过程，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，论证说明了该控制系统的可靠性。 改进后设计的乒乓球发球机是一种新型的、性价比高的自动型发球机，它可以发出各种适合练 习者需要的球，利用计算机对各种球的速度、角度、旋转进行控制，以满足练习者的不同技术需求。 同时设置了随机发球模式，对发球速度、发球角度和发球高度等参数进行随机化，实现落球点的随 机变化。
II
目录
摘 要......................................................... I ABSTRACT...................................................... Ⅱ 目录........................................................... I 第一章 绪 论 ................................................... 1
基于FPGA的乒乓球游戏机控制器设计
基于FPGA的乒乓球游戏机设计摘要Verilog是甚高速集成电路硬件描述语言。
目前，verilog已成为许多设计自动化工具普遍采用的标准化硬件描述语言。
verilog语言功能性强，覆盖面广，灵活性高，具有很好的实用性。
本文设计一个基于verilog的乒乓游戏机，乒乓游戏机由状态机、记分器、译码显示器与按键去抖等部分所组成。
通过对各部分编写verilog程序，然后进行编译、仿真、逻辑综合、逻辑适配，最后进行编程下载，并且通过EDA实验箱的验证，实现乒乓游戏机的基本功能。
关键词：verilog；EDA；乒乓游戏机AbstractVERILOG is high speed IC hardware describe language.VERILOG already becomes the language of normalizing hardware describe that a lot of design automation implement adopts commonly at present.The VERILOG language function is strong.The face covering is broad,flexibility high and have the very good pragmatism.One main body of the book is designed waits for what part group is accomplished owing to that VERILOG table tennis game machine,table tennis game machine go to tremble from state machine,marker,decoding display and button.By compiling and composing VERILOG procedure to every part,then compiling, simulate,logic synthesis,logic fitting.Carry out programming time be loaded with finally.Then verification and by GW48type EDA experiment box,realize table tennis game machine’s fundamental function.Key words:VERILOG：EDA;Table tennis game machine目录1绪论 (1)1.1课题的背景和意义 (1)1.2国内外研究现状 (1)1.3本论文的主要内容 (2)2Quartus II与Modelsim软件简介 (3)2.1Quartus II简介 (3)2.2Modelsim简介 (4)3方案选择与系统总体设计 (6)3.1整体方案的选择 (6)3.1.1设计任务与要求 (6)3.1.2设计的原理和方法 (7)3.1.3芯片的选择 (8)3.2系统总体设计 (8)3.2.1乒乓游戏机的组成示意图 (8)3.2.2本系统的逻辑分框图 (9)4系统各部分电路的详细设计 (10)4.1七段数码管显示译码电路 (10)4.2按键去抖电路 (11)4.3状态机设计 (11)4.3.1状态机的6种状态及状态转移 (11)4.3.2状态机/球台控制电路 (13)4.4记分器设计 (15)5系统的整体综合与仿真 (16)5.1顶层文件设计 (16)5.2系统程序框图： (17)5.3整个系统的综合与仿真 (18)5.3.1电路符号 (18)5.3.2系统仿真 (18)6系统的运行与仿真过程 (20)6.1系统程序的编译 (20)6.2系统的仿真 (22)结论 (24)谢辞 (25)参考文献 (26)附录 (27)1绪论1.1课题的背景和意义随着人们的物质生活越来越好了，人们开始对娱乐生活有了新的要求，特别是进入新世纪以来各种电子产品的不断出现，更是促进了我国电子行业的发展，为此，能够推出一款新的游戏产品是非常有前景的，本设计正是考虑了当前的社会现状，想设计出一款“乒乓球”游戏机，以往可能有过这方面的设计出现过，但是那些大多数都是采用的单片机等来实现的，本设计将采用最新的FPGA技术对“乒乓球”游戏机进行实现。
乒乓球自动发球机微机控制系统设计-开题报告
[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.
[6]东方马达.直流小型标准电动机使用手册[M].2007.1.
指导教师
意 见
指导教师签名：
年 月 日
系意见
系主任签名：
年 月 日
院意见
教学院长签名：
年 月 日
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
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）
[1]三鼎公司.记许绍发智能乒乓球教练机[J].乒乓世界,2002,(6).
[2]谭志光,杨子奕.一种乒乓球发球机[J].中国专利,02227172.4,2002-4-26.
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。