507 乒乓球自動發(fā)球機微機控制系統(tǒng)設計,乒乓球,自動,發(fā)球,微機,控制系統(tǒng),設計 湘 潭 大 學 興湘學院本科畢業(yè)設計（論文）開題報告題 目 乒 乓 球 自 動 發(fā) 球 機 微 機 控 制 系 統(tǒng) 設 計姓 名 李智 學號 2007964215專 業(yè) 機械設計制造及其自動化 班級 1指導教師 李衛(wèi) 職稱 副教授填寫時間 20011 年 3 月 10 日2011 年 3 月說 明1．根據(jù)湘潭大學《畢業(yè)設計(論文)工作管理規(guī)定》，學生必須撰寫《畢業(yè)設計（論文）開題報告》，由指導教師簽署意見，系主任批準后實施。2．開題報告是畢業(yè)設計（論文）答辯委員會對學生答辯資格審查的依據(jù)材料之一。學生應當在畢業(yè)設計（論文）工作前期內完成，開題報告不合格者不得參加答辯。3．畢業(yè)設計(論文)開題報告各項內容要實事求是，逐條認真填寫。其中的文字表達要明確、嚴謹，語言通順，外來語要同時用原文和中文表達。第一次出現(xiàn)縮寫詞，須注出全稱。4．本報告中，由學生本人撰寫的對課題和研究工作的分析及描述，應不少于 2000 字。5．開題報告檢查原則上在第 2～4 周完成，各系完成畢業(yè)設計開題檢查后， 應寫一份開題情況總結報告。6. 填寫說明：(1) 課題性質 ：可填寫 A．工程設計；B． 論文；C. 工程技術研究；E.其它。(2) 課題來源：可填寫 A．自然科學基金與部、省、市級以上科研課題；B．企、事業(yè)單位委托 課題；C．校級基金課題；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) 參考文獻不能少于 10 篇。(5) 填寫內容的字體大小 為小四，表格所留空不夠可增頁。本科畢業(yè)設計 (論文)開題報告學生姓名 李智 學 號 2007964215 專 業(yè) 機械設計制造及其 自動化指導教師 李衛(wèi) 職 稱 副教授 所在系 機械工程學院課題來源 自擬課題 課題性 質 工程設計課題名稱一、選題的依據(jù)、課題的意義及國內外基本研究情況乒乓球作為我國的國球，它集健身、競技、娛樂于一體，不僅可以鍛煉身體，還可以練習頭腦的靈活性、眼睛的反應力以及全身的協(xié)調性，因此在我國有著廣泛的群眾基礎。如今乒乓球越來越受到人們的喜歡，成為人們業(yè)余活動的主要項目之一。雖然愛好乒乓球運動的人越來越多，但往往由于缺少陪練人員或者陪練的發(fā)球力度、角度、遠近距離及球的旋轉等技術發(fā)揮不穩(wěn)定而導致訓練效果欠佳。為了解決這兩大難題，設計了一種既經濟又實用的發(fā)球器，讓更多的人能更舒適、更有效地進行多球練習。自動乒乓球發(fā)球機是集電子、機械和計算機技術為一體的綜合技術產物。用自動控制取代以往的純電路控制，可以增加許多性能，能更好地適應各種訓練的需求。在控制方面采用單片機控制，不僅可以提高發(fā)球性能，而且能夠降低成本，可以大大地提高訓練效率。改進現(xiàn)有發(fā)球機的不足之處，使其能滿足不同的使用需求。從經濟觀點或科研方面考慮，自動乒乓球發(fā)球機的開發(fā)、研究與應用都能極大地推動體育運動事業(yè)的發(fā)展。目前市場上銷售的乒乓球發(fā)球機，按出球方式可以分為三類:一類是輪式發(fā)球機，一類是壓氣式發(fā)球機，另一類是捶擊式發(fā)球機。按控制類型可以分為兩類：一類是半自動，簡單操作系列；另一類是全自動，電腦程控系列。國外乒乓球發(fā)球機的研究現(xiàn)狀國外的乒乓球發(fā)球機發(fā)展比較快，其功能比較齊全，動性能也比較高，既可以滿足普通練習者的需求，也可以滿足專業(yè)運動員的日常訓練要求。世界上生產乒乓球發(fā)球機的廠比較多，具有代表意義的廠家是美國的 NEWGY 公司和日本的 Butterfly 公司。國內乒乓球發(fā)球機的研究現(xiàn)狀相對國外而言，國內的乒乓球發(fā)球機起步比較晚，但發(fā)展很快，從最初的全手動發(fā)球機到現(xiàn)在的全自動發(fā)球機，甚至有些產品性能超過了國外的同類產品。主要有以下幾個典型方面：1.半自動式乒乓球發(fā)球機；2.雙蛇牌乒乓球發(fā)球機；3.許紹發(fā)智能乒乓球教練機。盡管乒乓球發(fā)球機經過多年發(fā)展，己有很大改進，但發(fā)球機“打”出的球和人打得球還是許多不同:一是發(fā)球機發(fā)出來的球和運動員實際打過去的球在性能上不大相同;二是運動員打球時都有一個揮球拍動作，接球者可以借此來判斷和反應，而發(fā)球機發(fā)出的球則很突然，接球者不好判斷。二、研究內容、預計達到的目標、關鍵理論和技術、技術指標、完成課題的方案和主要措施課題研究的內容各種不同的乒乓球發(fā)球機都有各自的強項和弱點，綜合分析后發(fā)現(xiàn)，這些發(fā)球機由于自身機械結構的限制，都不能完全實現(xiàn)自動控制，某些功能的實現(xiàn)需要進行手動調節(jié)。同時其發(fā)球模式比較單一，不能完全模擬人工發(fā)球原理。本課題的研究內容是以現(xiàn)有乒乓球發(fā)球機為背景，對其進行改進設計以能滿足實現(xiàn)隨機發(fā)球及自動控制的要求。根據(jù)所需實現(xiàn)的功能，對現(xiàn)有乒乓球發(fā)球機的搖擺機構和發(fā)射機構進行改進設計，使其結構盡可能簡單且方便控制，說明了要實現(xiàn)的主要技術參數(shù)指標以及達到這些技術參數(shù)指標所需要的保障，并對該方案的可行性進行一個初步的論述。分析了自動乒乓球發(fā)球機的工作原理及工作過程，并闡述了這種工作過程的可靠性及優(yōu)越性。對乒乓球飛行過程的進行受力分析，最后對自動發(fā)球機進行相應分析設計，完成其設計方案，同時對控制電路進行相應的設計，最終得出結論，說明設計出這樣的自動乒乓球發(fā)球機是完全可行的。預計達到的目標1.根據(jù)所需實現(xiàn)的功能，對原有乒乓球發(fā)球機的搖擺機構和發(fā)射機構進行改進設計，使其結構盡可能簡單且方便控制，說明要實現(xiàn)的主要技術參數(shù)指標以及達到這些技術參數(shù)指標所需要的保障。2.介紹自動乒乓球發(fā)球機工作原理及工作過程，并闡述了這種工作過程的可靠性。選擇對轉雙輪摩擦旋轉原理作為自動乒乓球發(fā)球機發(fā)射裝置的機械結構，并說明這種原理的優(yōu)越性。3.進行自動乒乓球發(fā)球機控制系統(tǒng)方案的設計。具體包括外圍設備的選擇、電動機的選擇、PWM 驅動器的選擇等，詳細說明控制系統(tǒng)的可靠性。4.提出實現(xiàn)隨機發(fā)球的原理，并對其進行程序設計通過以上的工作，證明自動乒乓球發(fā)球機的設計思想是完全可行的。當然要提高自動乒乓球發(fā)球機的各項性能指標，還有待于以后更深入的探討與研究。在科學技術日新月異的今天，將乒乓球發(fā)球機推廣為自動型是完全可行的，它在工業(yè)生產中，特別是在體育事業(yè)中有著廣泛的應用領域和美好的發(fā)展前景。關鍵理論和技術自動乒乓球發(fā)球機的控制器采用美國 ATMEL 公司的 8 位單片機 89C51 為核心微處理器，外圍擴展電路包括:電動機驅動電路、電動機轉速測量電路、鍵盤、液晶顯示電路和紅外接收電路。核心微處理器對傳感器測得的轉速信號進行分析，計算出與給定轉速的誤差值，啟動軟件算法調節(jié)器，產生輸出信號經過驅動電路送給直流電動機，通過對直流電動機的調節(jié)實現(xiàn)對速度的閉環(huán)控制，同時驅動各步進電動機執(zhí)行相關動作。通過鍵盤可以選擇發(fā)球模式，以及設置發(fā)球速度、方向等，液晶顯示器可以實時監(jiān)控發(fā)球機的當前狀態(tài)。紅外遙控發(fā)送和紅外遙控接收電路用于對自動乒乓球發(fā)球機進行遠程控制，為減輕核心處理器的工作負擔，采用解碼芯片處理紅外接收器接收到的信號，然后將信號傳送給核心處理器，執(zhí)行相關按鍵動作。三、主要特色及工作進度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)總體方案構思及設計；2011 年 3 月 22 日 ～ 4 月 8 日 完成系統(tǒng)中中央控制系統(tǒng)設計；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計；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)抗干擾設計；2011 年 5 月 1 日 ～ 5 月 10 日 完成畢業(yè)說明書撰寫，說明書初稿檢查；2011 年 5 月 11 日 ～ 5 月 31 日 畢業(yè)設計及說明書檢查、打印裝訂，答辯準備。四、主要參考文獻（按作者、文章名、刊物名、刊期及頁碼列出）[1]三鼎公司. 記許紹發(fā)智能乒乓球教練機[J].乒乓世界,2002,(6).[2]譚志光,楊子奕 .一種乒乓球發(fā)球機[J].中國專利,02227172.4,2002-4-26.[3]楊子奕,譚志光 .乒乓球發(fā)球機的搖擺機構[J].中國專利,99240511.4,1999-10-13.[4]蔡繼玲.乒乓球竟賽規(guī)則問答[M].北京:北京體育大學出版,2004.[5]成大先.機械設計手冊 [M].北京:化學工業(yè)出版社,2005.22.[6]東方馬達. 直流小型標準電動機使用手冊[M].2007.1.[7]東方馬達. 步進電動機使用手冊[M].2007.1.[8]關慧貞,高英明 .一種收拾發(fā)球機器人的設計[J].機床與液壓,2004,(12).[9]柳天揚.銀球世界 -乒乓球運動[M]. ?？?海南出版社,1997.[10]周漠仁.流體力學、泵與風機[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,1979.[11]聶勤務,蔣偉進 .拋物運動的計算機仿真研究[N].株洲工學院學報,2003,(2).指導教師意 見 指導教師簽名： 年 月 日系意見 系主任簽名：年 月 日院意見 教學院長簽名： 年 月 日