507 乒乓球自動(dòng)發(fā)球機(jī)微機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì),乒乓球,自動(dòng),發(fā)球,微機(jī),控制系統(tǒng),設(shè)計(jì) 湘 潭 大 學(xué) 興湘學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)題報(bào)告題 目 乒 乓 球 自 動(dòng) 發(fā) 球 機(jī) 微 機(jī) 控 制 系 統(tǒng) 設(shè) 計(jì)姓 名 李智 學(xué)號(hào) 2007964215專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 班級(jí) 1指導(dǎo)教師 李衛(wèi) 職稱 副教授填寫時(shí)間 20011 年 3 月 10 日2011 年 3 月說(shuō) 明1．根據(jù)湘潭大學(xué)《畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)工作管理規(guī)定》，學(xué)生必須撰寫《畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)題報(bào)告》，由指導(dǎo)教師簽署意見(jiàn)，系主任批準(zhǔn)后實(shí)施。2．開(kāi)題報(bào)告是畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯委員會(huì)對(duì)學(xué)生答辯資格審查的依據(jù)材料之一。學(xué)生應(yīng)當(dāng)在畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）工作前期內(nèi)完成，開(kāi)題報(bào)告不合格者不得參加答辯。3．畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開(kāi)題報(bào)告各項(xiàng)內(nèi)容要實(shí)事求是，逐條認(rèn)真填寫。其中的文字表達(dá)要明確、嚴(yán)謹(jǐn)，語(yǔ)言通順，外來(lái)語(yǔ)要同時(shí)用原文和中文表達(dá)。第一次出現(xiàn)縮寫詞，須注出全稱。4．本報(bào)告中，由學(xué)生本人撰寫的對(duì)課題和研究工作的分析及描述，應(yīng)不少于 2000 字。5．開(kāi)題報(bào)告檢查原則上在第 2～4 周完成，各系完成畢業(yè)設(shè)計(jì)開(kāi)題檢查后， 應(yīng)寫一份開(kāi)題情況總結(jié)報(bào)告。6. 填寫說(shuō)明：(1) 課題性質(zhì) ：可填寫 A．工程設(shè)計(jì)；B． 論文；C. 工程技術(shù)研究；E.其它。(2) 課題來(lái)源：可填寫 A．自然科學(xué)基金與部、省、市級(jí)以上科研課題；B．企、事業(yè)單位委托 課題；C．校級(jí)基金課題；D．自擬課題。(3) 除自擬課題 外，其它課題必須要填寫課題的名稱。(4) 參考文獻(xiàn)不能少于 10 篇。(5) 填寫內(nèi)容的字體大小 為小四，表格所留空不夠可增頁(yè)。本科畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文)開(kāi)題報(bào)告學(xué)生姓名 李智 學(xué) 號(hào) 2007964215 專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其 自動(dòng)化指導(dǎo)教師 李衛(wèi) 職 稱 副教授 所在系 機(jī)械工程學(xué)院課題來(lái)源 自擬課題 課題性 質(zhì) 工程設(shè)計(jì)課題名稱一、選題的依據(jù)、課題的意義及國(guó)內(nèi)外基本研究情況乒乓球作為我國(guó)的國(guó)球，它集健身、競(jìng)技、娛樂(lè)于一體，不僅可以鍛煉身體，還可以練習(xí)頭腦的靈活性、眼睛的反應(yīng)力以及全身的協(xié)調(diào)性，因此在我國(guó)有著廣泛的群眾基礎(chǔ)。如今乒乓球越來(lái)越受到人們的喜歡，成為人們業(yè)余活動(dòng)的主要項(xiàng)目之一。雖然愛(ài)好乒乓球運(yùn)動(dòng)的人越來(lái)越多，但往往由于缺少陪練人員或者陪練的發(fā)球力度、角度、遠(yuǎn)近距離及球的旋轉(zhuǎn)等技術(shù)發(fā)揮不穩(wěn)定而導(dǎo)致訓(xùn)練效果欠佳。為了解決這兩大難題，設(shè)計(jì)了一種既經(jīng)濟(jì)又實(shí)用的發(fā)球器，讓更多的人能更舒適、更有效地進(jìn)行多球練習(xí)。自動(dòng)乒乓球發(fā)球機(jī)是集電子、機(jī)械和計(jì)算機(jī)技術(shù)為一體的綜合技術(shù)產(chǎn)物。用自動(dòng)控制取代以往的純電路控制，可以增加許多性能，能更好地適應(yīng)各種訓(xùn)練的需求。在控制方面采用單片機(jī)控制，不僅可以提高發(fā)球性能，而且能夠降低成本，可以大大地提高訓(xùn)練效率。改進(jìn)現(xiàn)有發(fā)球機(jī)的不足之處，使其能滿足不同的使用需求。從經(jīng)濟(jì)觀點(diǎn)或科研方面考慮，自動(dòng)乒乓球發(fā)球機(jī)的開(kāi)發(fā)、研究與應(yīng)用都能極大地推動(dòng)體育運(yùn)動(dòng)事業(yè)的發(fā)展。目前市場(chǎng)上銷售的乒乓球發(fā)球機(jī)，按出球方式可以分為三類:一類是輪式發(fā)球機(jī)，一類是壓氣式發(fā)球機(jī)，另一類是捶擊式發(fā)球機(jī)。按控制類型可以分為兩類：一類是半自動(dòng)，簡(jiǎn)單操作系列；另一類是全自動(dòng)，電腦程控系列。國(guó)外乒乓球發(fā)球機(jī)的研究現(xiàn)狀國(guó)外的乒乓球發(fā)球機(jī)發(fā)展比較快，其功能比較齊全，動(dòng)性能也比較高，既可以滿足普通練習(xí)者的需求，也可以滿足專業(yè)運(yùn)動(dòng)員的日常訓(xùn)練要求。世界上生產(chǎn)乒乓球發(fā)球機(jī)的廠比較多，具有代表意義的廠家是美國(guó)的 NEWGY 公司和日本的 Butterfly 公司。國(guó)內(nèi)乒乓球發(fā)球機(jī)的研究現(xiàn)狀相對(duì)國(guó)外而言，國(guó)內(nèi)的乒乓球發(fā)球機(jī)起步比較晚，但發(fā)展很快，從最初的全手動(dòng)發(fā)球機(jī)到現(xiàn)在的全自動(dòng)發(fā)球機(jī)，甚至有些產(chǎn)品性能超過(guò)了國(guó)外的同類產(chǎn)品。主要有以下幾個(gè)典型方面：1.半自動(dòng)式乒乓球發(fā)球機(jī)；2.雙蛇牌乒乓球發(fā)球機(jī)；3.許紹發(fā)智能乒乓球教練機(jī)。盡管乒乓球發(fā)球機(jī)經(jīng)過(guò)多年發(fā)展，己有很大改進(jìn)，但發(fā)球機(jī)“打”出的球和人打得球還是許多不同:一是發(fā)球機(jī)發(fā)出來(lái)的球和運(yùn)動(dòng)員實(shí)際打過(guò)去的球在性能上不大相同;二是運(yùn)動(dòng)員打球時(shí)都有一個(gè)揮球拍動(dòng)作，接球者可以借此來(lái)判斷和反應(yīng)，而發(fā)球機(jī)發(fā)出的球則很突然，接球者不好判斷。二、研究?jī)?nèi)容、預(yù)計(jì)達(dá)到的目標(biāo)、關(guān)鍵理論和技術(shù)、技術(shù)指標(biāo)、完成課題的方案和主要措施課題研究的內(nèi)容各種不同的乒乓球發(fā)球機(jī)都有各自的強(qiáng)項(xiàng)和弱點(diǎn)，綜合分析后發(fā)現(xiàn)，這些發(fā)球機(jī)由于自身機(jī)械結(jié)構(gòu)的限制，都不能完全實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，某些功能的實(shí)現(xiàn)需要進(jìn)行手動(dòng)調(diào)節(jié)。同時(shí)其發(fā)球模式比較單一，不能完全模擬人工發(fā)球原理。本課題的研究?jī)?nèi)容是以現(xiàn)有乒乓球發(fā)球機(jī)為背景，對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)以能滿足實(shí)現(xiàn)隨機(jī)發(fā)球及自動(dòng)控制的要求。根據(jù)所需實(shí)現(xiàn)的功能，對(duì)現(xiàn)有乒乓球發(fā)球機(jī)的搖擺機(jī)構(gòu)和發(fā)射機(jī)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)，使其結(jié)構(gòu)盡可能簡(jiǎn)單且方便控制，說(shuō)明了要實(shí)現(xiàn)的主要技術(shù)參數(shù)指標(biāo)以及達(dá)到這些技術(shù)參數(shù)指標(biāo)所需要的保障，并對(duì)該方案的可行性進(jìn)行一個(gè)初步的論述。分析了自動(dòng)乒乓球發(fā)球機(jī)的工作原理及工作過(guò)程，并闡述了這種工作過(guò)程的可靠性及優(yōu)越性。對(duì)乒乓球飛行過(guò)程的進(jìn)行受力分析，最后對(duì)自動(dòng)發(fā)球機(jī)進(jìn)行相應(yīng)分析設(shè)計(jì)，完成其設(shè)計(jì)方案，同時(shí)對(duì)控制電路進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)計(jì)，最終得出結(jié)論，說(shuō)明設(shè)計(jì)出這樣的自動(dòng)乒乓球發(fā)球機(jī)是完全可行的。預(yù)計(jì)達(dá)到的目標(biāo)1.根據(jù)所需實(shí)現(xiàn)的功能，對(duì)原有乒乓球發(fā)球機(jī)的搖擺機(jī)構(gòu)和發(fā)射機(jī)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)，使其結(jié)構(gòu)盡可能簡(jiǎn)單且方便控制，說(shuō)明要實(shí)現(xiàn)的主要技術(shù)參數(shù)指標(biāo)以及達(dá)到這些技術(shù)參數(shù)指標(biāo)所需要的保障。2.介紹自動(dòng)乒乓球發(fā)球機(jī)工作原理及工作過(guò)程，并闡述了這種工作過(guò)程的可靠性。選擇對(duì)轉(zhuǎn)雙輪摩擦旋轉(zhuǎn)原理作為自動(dòng)乒乓球發(fā)球機(jī)發(fā)射裝置的機(jī)械結(jié)構(gòu)，并說(shuō)明這種原理的優(yōu)越性。3.進(jìn)行自動(dòng)乒乓球發(fā)球機(jī)控制系統(tǒng)方案的設(shè)計(jì)。具體包括外圍設(shè)備的選擇、電動(dòng)機(jī)的選擇、PWM 驅(qū)動(dòng)器的選擇等，詳細(xì)說(shuō)明控制系統(tǒng)的可靠性。4.提出實(shí)現(xiàn)隨機(jī)發(fā)球的原理，并對(duì)其進(jìn)行程序設(shè)計(jì)通過(guò)以上的工作，證明自動(dòng)乒乓球發(fā)球機(jī)的設(shè)計(jì)思想是完全可行的。當(dāng)然要提高自動(dòng)乒乓球發(fā)球機(jī)的各項(xiàng)性能指標(biāo)，還有待于以后更深入的探討與研究。在科學(xué)技術(shù)日新月異的今天，將乒乓球發(fā)球機(jī)推廣為自動(dòng)型是完全可行的，它在工業(yè)生產(chǎn)中，特別是在體育事業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域和美好的發(fā)展前景。關(guān)鍵理論和技術(shù)自動(dòng)乒乓球發(fā)球機(jī)的控制器采用美國(guó) ATMEL 公司的 8 位單片機(jī) 89C51 為核心微處理器，外圍擴(kuò)展電路包括:電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路、電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)量電路、鍵盤、液晶顯示電路和紅外接收電路。核心微處理器對(duì)傳感器測(cè)得的轉(zhuǎn)速信號(hào)進(jìn)行分析，計(jì)算出與給定轉(zhuǎn)速的誤差值，啟動(dòng)軟件算法調(diào)節(jié)器，產(chǎn)生輸出信號(hào)經(jīng)過(guò)驅(qū)動(dòng)電路送給直流電動(dòng)機(jī)，通過(guò)對(duì)直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)對(duì)速度的閉環(huán)控制，同時(shí)驅(qū)動(dòng)各步進(jìn)電動(dòng)機(jī)執(zhí)行相關(guān)動(dòng)作。通過(guò)鍵盤可以選擇發(fā)球模式，以及設(shè)置發(fā)球速度、方向等，液晶顯示器可以實(shí)時(shí)監(jiān)控發(fā)球機(jī)的當(dāng)前狀態(tài)。紅外遙控發(fā)送和紅外遙控接收電路用于對(duì)自動(dòng)乒乓球發(fā)球機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，為減輕核心處理器的工作負(fù)擔(dān)，采用解碼芯片處理紅外接收器接收到的信號(hào)，然后將信號(hào)傳送給核心處理器，執(zhí)行相關(guān)按鍵動(dòng)作。三、主要特色及工作進(jìn)度2011 年 1 月初 ～ 2 月 21 日 資料檢索、查詢，課題可行性分析； 2011 年 2 月 22 日 ～ 3 月 21 日 完成系統(tǒng)總體方案構(gòu)思及設(shè)計(jì)；2011 年 3 月 22 日 ～ 4 月 8 日 完成系統(tǒng)中中央控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)；2011 年 4 月 9 日 ～ 4 月 20 日 完成系統(tǒng)中控制電路外圍接口電路設(shè)計(jì)；2011 年 4 月 21 日 ～ 4 月 30 日 完成系統(tǒng)中軟件系統(tǒng)、及系統(tǒng)抗干擾設(shè)計(jì)；2011 年 5 月 1 日 ～ 5 月 10 日 完成畢業(yè)說(shuō)明書(shū)撰寫，說(shuō)明書(shū)初稿檢查；2011 年 5 月 11 日 ～ 5 月 31 日 畢業(yè)設(shè)計(jì)及說(shuō)明書(shū)檢查、打印裝訂，答辯準(zhǔn)備。四、主要參考文獻(xiàn)（按作者、文章名、刊物名、刊期及頁(yè)碼列出）[1]三鼎公司. 記許紹發(fā)智能乒乓球教練機(jī)[J].乒乓世界,2002,(6).[2]譚志光,楊子奕 .一種乒乓球發(fā)球機(jī)[J].中國(guó)專利,02227172.4,2002-4-26.[3]楊子奕,譚志光 .乒乓球發(fā)球機(jī)的搖擺機(jī)構(gòu)[J].中國(guó)專利,99240511.4,1999-10-13.[4]蔡繼玲.乒乓球竟賽規(guī)則問(wèn)答[M].北京:北京體育大學(xué)出版,2004.[5]成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) [M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2005.22.[6]東方馬達(dá). 直流小型標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)機(jī)使用手冊(cè)[M].2007.1.[7]東方馬達(dá). 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)使用手冊(cè)[M].2007.1.[8]關(guān)慧貞,高英明 .一種收拾發(fā)球機(jī)器人的設(shè)計(jì)[J].機(jī)床與液壓,2004,(12).[9]柳天揚(yáng).銀球世界 -乒乓球運(yùn)動(dòng)[M]. 海口:海南出版社,1997.[10]周漠仁.流體力學(xué)、泵與風(fēng)機(jī)[M].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,1979.[11]聶勤務(wù),蔣偉進(jìn) .拋物運(yùn)動(dòng)的計(jì)算機(jī)仿真研究[N].株洲工學(xué)院學(xué)報(bào),2003,(2).指導(dǎo)教師意 見(jiàn) 指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日系意見(jiàn) 系主任簽名：年 月 日院意見(jiàn) 教學(xué)院長(zhǎng)簽名： 年 月 日