乒乓球发球机设计共16页
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。
简易乒乓球发球机
合理性比较
连杆急回作用实现高速发球，机构空回行 程中实现放球动作，节省多余机构，可调 的行程速比系数和机架高度。 压缩弹簧次数多，容易使弹簧失去弹性， 而且不容易控制力量，稳定性不高。
机构设计
整体设计包括一拦截球的网7，网上设有一 沟槽，输送道由皮带轮构成，完成把拦截 的球送回装球的箱里面 机构5和6实现每击完一球放一球，机构5每 次击球过后转90度，6实现推5转90度动作 调节滑块8的高度可实现球速改变，上下可 调范围8cm 整体机架有一和8相当的滑块，可调节发球 高度
简易乒乓球发球机
2001111032 严立海
设想用途
由于市面发球机都非常昂贵，而且对于刚 练习的乒乓球的人用处不大，而对于水平 较高的人来说也是一种浪费。所以构想一 个适合水平较低的人练习用。同时实现一 般发球机的功能。
速 可调发球高度
方案设想
利用连杆机构急回 运动和各种机构实 现击球和回收球 利用机构压缩弹簧， 利用获得的张力击 球
机构简图
性能
射球频率：40—100个 /分钟 球速：8-15米/秒 机头升降：可调范围 15厘米 电源电压：交流180260伏 功耗：小于30瓦 待机功耗：小于5瓦 整机净重：5公斤左右 发球机高度：50cm 连杆1、2、3、4、6依 次长度为：5cm 、 12cm 35cm 15cm 12cm、35cm、15cm、 5cm
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。
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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。
乒乓球发球机课程设计
乒乓球发球机课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解乒乓球发球机的构造、工作原理及操作方法。
2. 学生能掌握乒乓球发球技巧的种类及其适用场景。
3. 学生能了解乒乓球运动的发展历程及在我国体育事业中的地位。
技能目标：1. 学生能够熟练操作乒乓球发球机，进行基本发球练习。
2. 学生能够通过发球机训练，提升乒乓球接发球技巧。
3. 学生能够运用所学知识，分析乒乓球比赛中的发球策略。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对乒乓球运动的兴趣和爱好，提高参与体育活动的积极性。
2. 增强学生的团队协作精神，培养良好的竞技道德。
3. 激发学生的爱国情怀，树立民族自豪感，认识到体育在国家和民族发展中的重要作用。
课程性质：本课程以实践操作为主，结合理论知识，培养学生的动手能力和实际操作技能。
学生特点：六年级学生具有较强的求知欲、好奇心和动手能力，已具备一定的乒乓球基础。
教学要求：教师需关注学生的个体差异，因材施教，注重理论与实践相结合，提高学生的实际操作能力。
在教学过程中，关注学生的情感态度，引导他们形成正确的价值观。
通过课程目标的实现，使学生在知识、技能和情感态度价值观方面取得具体的学习成果。
二、教学内容1. 乒乓球发球机的构造与工作原理- 介绍发球机的各部分组成及其功能- 讲解发球机的工作原理及操作方法2. 乒乓球发球技巧- 分析不同种类的发球技巧及其特点- 指导学生运用发球机进行基本发球训练3. 乒乓球接发球技巧- 讲解接发球的基本技巧及策略- 通过发球机训练，提高学生的接发球能力4. 乒乓球比赛策略- 分析比赛中的发球策略及其运用- 引导学生结合实际情况，制定合适的比赛策略5. 乒乓球运动的历史与文化- 介绍乒乓球运动的发展历程- 讲解乒乓球在我国体育事业中的地位及其影响教学内容安排与进度：第一课时：乒乓球发球机的构造与工作原理第二课时：乒乓球发球技巧第三课时：乒乓球接发球技巧第四课时：乒乓球比赛策略第五课时：乒乓球运动的历史与文化教材章节：《小学体育课程标准》四年级下册第五章“球类运动”教学内容根据课程目标和学生的实际情况进行选择和组织，确保科学性和系统性。
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
DIY乒乓球发球机
DIY乒乓球发球机1材料准备2制作过程2.1Cad制图2.2铝板3mm加工如下图，用于安装高速电机，机头等。
2.3PPV50mm水管挖孔用于机头，直径16mm铝棒加工，用于连接减速电机与T型拔球器与G型顶球器。
2.4机头原理及装配图如下图，发球机出球管上有两个高速旋转的摩擦轮4 ，7由安装在板3上的高速电机5，8带动，它们的旋转方向相反，它们之间的间隔空隙略小于乒乓球的直径。
当球接触到摩擦轮的时候，由于受到两个反向旋转轮的摩擦力作用。
球便获得一定的初速度，从而将球发射出去。
当两摩擦轮速度不同时，即可发射不同旋转速度的上球或下旋球，双轮转速相等时，就是不转球的发射。
出球管可以转动，转动出球管，就可发出侧旋球，或侧上，下旋球等。
摇头口1在减速电机9、圆型偏心凸轮2以及弹簧10的作用下实现摇头运动。
换上不规则轮廓的凸轮，球的落点心可实现随机模式。
6为两个45度弯管，相对转动可以实现出球口在一个半球范围内任意调整，以便实现高吊球，弧圈球，等。
2.5控制原理及装配图实际应用中，普通的双轮驱动发球机基本采用单片机控制直流电机的电压，需要反复尝试才能改变出球弧线。
高档双轮发球机可以发出高吊球，前冲弧圈球，攻球，削球，不转球，长胶球，以及各种旋转性质的发球，这种发球机的控制部分因为集成嵌入式微处理器，可以智能控制电机转速比，因而能相对模拟出真人的感觉。
但这种控制，在使用过程中，维护保养特别重要，使用条件有严格的要求（如球的质量、灰尘、磨擦轮的磨损等）。
本案使用脉宽PWM式直流调速器，控制结构图如下表。
控制盒内装有三组PWM调速器，分别控制上、下出球高速电机，供球电机，摇头电机接有开关，控制定点，摇头转换，拔球电机直接接通源，防止矿泉水筒内的球卡在出球口。
2.6供球机构原理如下图，1是球筒，本案中用矿泉水筒加工而成，球在T型拔球器的铰动中落入G型顶球器，G 型顶球器是水平放置的，在电机带动下将球顶出。
2.7安装矿泉水球筒，并加上底部的拔球减速电机2.8安装机身及收球网3整机完成，附上整机工作原理视频，不定点练球视频。
EDA课程设计乒乓球游戏机vhd语言l-图文
EDA课程设计乒乓球游戏机vhd语言l-图文《基于FPGA的数字系统设计》项目设计文档项目名称:乒乓球比赛游戏机姓名：院系：应用技术学院专业：电子信息工程（应电应本）学号：指导教师：完成时间:2022年06月19日基于FPGA的数字系统设计项目成绩评价表设计题目乒乓球比赛游戏机设计一个乒乓球比赛游戏机，能模拟比赛的基本过程和规则并能自动裁判和记分，具体要求如下：（1）使用乒乓球游戏机的双方在不同位置发球或击球；（2）乒乓球的位置和移动方向由灯亮和依次亮的方向决定。
使用者根据球的位置发出相应的动作；（3）比赛用11分为一局来进行，双方设置各自的记分牌，任意一方先记满11分就获胜此局。
当记分牌清零后，开始新的一局比赛；（4）比赛结束后音乐自动响起。
用8个LED排成一条直线，以中点为界，两边各代表参赛双方的位置，其中一只点亮的LED指示球的当前位置，点亮的LED依次从左到右，或从右到左，其移动的速度应能调节。
“球”（点亮的那只LED）运动到某方的最后一位时，参赛者应能果断地按下位于自己一方的按纽开关，即表示启动球拍击球，若击中，则球向相反方向运动；若未中，球掉出桌外，则对方得一分。
设置自动记分电路，甲乙双方各用两位数码管进行记分显示，每计满11分为1局。
甲乙双方各设一个发光二极管表示拥有发球权，每隔2次自动交换发球权，拥有发球权的一方发球才有效。
设计要求设计过程评价项目工作量、工作态度和出勤率指标按期圆满的完成了规定的任务，难易程度和工作量符合教学要求，工作努力，遵守纪律，出勤率高，工作作风严谨，善于与他人合作。
项目设计系统架构合理，设计过程简练正确，分析问题思路清晰，结构严谨，文理通顺，撰写规范，图表完备正确。
工作中有创新意识，对前人工作有一些改进或有一定应用价值。
能正确回答指导教师所提出的问题。
满分30评分项目设计成绩评价课程设计质量40创新答辩1515综合成绩等级指导教师：年月日目录1项目名称、内容与要求04页1.1设计内容04页1.2具体要求04页2系统整体架构（ArchitectureDecription）04页2.1设计思路04页2.2系统原理（包含：框图等阐述与设计说明等内容）04页3系统设计(含HDL或原理图输入设计)05页3.1HDL代码05页3.2系统整体电路图（或RTL级电路图）12页4系统仿真（SimulationWaveform）13页5FPGA实现（FPGAImplementation）14页6总结（Cloing）16页参考书目（Reference）：16页一、项目名称、内容与要求1.1项目名称乒乓球比赛游戏机1.2设计内容设计一个由甲乙双方参赛，二人乒乓球游戏机。
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乒乓球发球机控制电路
12路无线遥控收发模块套装
乒乓球发球机控制电路
4—16线译码器
摇头设计尺寸：
X X
X
33.5mm
33.5mm
19mm
摇头机构的轴承外径为65mm，半径为32.5mm，轴承套厚度为5mm，因此外径预 算为38mm。
x=sin20°(38＋x)得出x≈19mm，园外的摇头导槽设计为
0
5 10 15 20 25 30 35 40 45 50
⑦
乒
⑥
乓
Ø4mm螺孔
球 发
Ø41mm Ø41mm
球
①
机
设
计
11cm
18cm ②
送
④
球
机
⑤
构
⑧
③
发球机顶板尺寸及加工参数
0
5 10 15 20 25 30 35 40 45 50
单位：mm
120mm
100mm
200mm
50mm
180mm
50mm
19mm。
1号板
100mm
100mm
55mm 45 15 60
50
200mm
325mm
0
5 10 15 20 25 30 35 40 45 50
180mm
电源插孔
2号板
200mm
3号板
340mm
200mm
0
5 10 15 20 25 30 35 40 45 50
4号板
345mm Ø50mm进气孔
7号板
150mm
4
5
6
7
8
9
10
4mm螺孔
65mm
52mm
轴承座夹板尺寸
65mm
厚度14mm
旋头结构
0
1
2
Hale Waihona Puke 3456
7
8
9
10
旋头结构
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
摇摆机构
0
2
4
6
8
10 12 14 16 18
20
乒乓球发球机控制电路
1.开，2.关 3.球速度+，4.球速度5.上旋球，6.下旋球 7.旋头左，8.旋头右 9.仰头，10.俯头 11.送球速度+ 12.送球速度-
230mm
6号板
150mm
200mm
200mm
0
5 10 15 20 25 30 35 40 45 50
230mm
210mm
5号板
340mm
360mm
0
5 10 15 20 25 30 35 40 45 50
210mm
8号板
拨球轮盖板
Ø180mm
340mm
200mmX200mm
旋头结构
0
1
2
3