乒乓球发球装置——乒乓球发球机课程设计
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。
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
发乒乓球机课程设计
发乒乓球机课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解乒乓球机的制作原理，掌握相关物理知识，如力的作用、能量转换等。
2. 学生能了解我国乒乓球运动的发展历程，增强对体育文化的认识。
3. 学生能运用所学生物、物理等知识，分析乒乓球机的设计与功能，提高跨学科综合运用能力。
技能目标：1. 学生能够独立完成乒乓球机的制作，提高动手操作能力和团队协作能力。
2. 学生能够运用信息技术手段，搜集和整理乒乓球运动及乒乓球机的相关资料，提高信息处理能力。
3. 学生能够通过实践，掌握乒乓球技巧，提高体育运动能力。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对体育运动的兴趣，增强锻炼身体的意识，养成良好的运动习惯。
2. 增强学生的创新意识，激发学生勇于尝试、不断探索的精神。
3. 培养学生的集体荣誉感，提高团队合作意识，弘扬体育精神。
本课程针对小学高年级学生特点，结合物理、体育等学科知识，设计富有实践性和趣味性的教学活动，旨在提高学生的综合素质，培养具备创新精神和实践能力的优秀人才。
通过本课程的学习，学生将掌握乒乓球机的设计与制作方法，提升跨学科综合运用能力，同时培养良好的情感态度和价值观。
二、教学内容1. 乒乓球运动简介：介绍乒乓球运动的发展历程、规则及技巧，结合体育课本相关章节，让学生对乒乓球运动有全面的了解。
2. 物理知识讲解：讲解力的作用、能量转换等物理概念，结合课本相关章节，为学生制作乒乓球机打下理论基础。
3. 乒乓球机设计原理：分析乒乓球机的结构、工作原理，指导学生参考物理、技术课本相关内容，了解乒乓球机的制作方法。
4. 制作实践：组织学生分组制作乒乓球机，根据教学大纲，安排制作进度，确保学生在规定时间内完成作品。
5. 信息技术应用：指导学生利用网络和信息技术手段，搜集乒乓球机相关资料，提高信息处理能力。
6. 跨学科综合运用：结合所学生物、物理等知识，引导学生分析乒乓球机的设计与功能，提高学生跨学科综合运用能力。
7. 乒乓球技巧训练：组织学生进行乒乓球技巧训练，结合体育课本相关章节，提高学生体育运动能力。
乒乓球发球机训练计划
乒乓球发球机训练计划英文回答：Ping Pong Ball Serving Machine Training Plan.Introduction:In order to improve my skills in table tennis, I have developed a training plan using a ping pong ball serving machine. This plan will help me enhance my reflexes, accuracy, and consistency in serving and returning shots.Training Schedule:I will train for 5 days a week, with each session lasting for 1 hour. This will allow me to practice regularly and make steady progress.Warm-up:Before starting the training session, I will spend 10 minutes warming up. This will include stretching exercises for my arms, legs, and core muscles. It is important to warm up to prevent injuries and prepare my body for the intense training.Serving Practice:I will focus on different types of serves to improve my serving skills. This will include practicing the basic serves such as the forehand and backhand serves, as well as more advanced serves like the topspin and sidespin serves. By practicing a variety of serves, I can develop a wider range of techniques and surprise my opponents during matches.Returning Practice:In addition to serving, I will also work on myreturning skills. The ping pong ball serving machine will allow me to practice returning shots with different spins and speeds. This will help me improve my footwork, timing,and control when returning shots.Drills and Challenges:To make the training more interesting and challenging, I will incorporate drills and challenges into my practice sessions. For example, I can set targets on the table and try to hit them consistently with my serves and returns. I can also simulate game situations by adjusting the settings of the serving machine to replicate different match scenarios.Tracking Progress:To monitor my progress, I will keep a record of my training sessions. This will include noting down the number of successful serves and returns, as well as any areas that need improvement. By tracking my progress, I can identify my strengths and weaknesses and adjust my training plan accordingly.Conclusion:By following this ping pong ball serving machine training plan, I am confident that I will see significant improvement in my table tennis skills. With regularpractice and dedication, I will be able to serve and return shots with more accuracy and consistency. I am excited to see the progress I will make and look forward to applying these skills in future matches.中文回答：乒乓球发球机训练计划。