乒乓球升降高度自动控制装置

乒乓球升降高度自动控制设计报告（G题）
摘要
为了满足本次大赛乒乓球升降高度自动控制装置的设计要求，我们对相关单元电路进行论证并实际应用到了设计中，系统以8位的单片机AT89S52和mc9s128X飞思卡尔单片机为乒乓球升降高度自动控制装置的核心。

系统选用HCSR04型号的超声波等设备。

对于乒乓球升降高度自动控制部分，经过细致的谈论和分析，选用了控制较为精确的高速直流电机，在无线模块接收和液晶显示方面选用了NRF905收发模块和液晶12864模块。

经过最后的试验和调试表明，系统达到了题目的设计要求，不但完成了所有基础部分的要求，并尝试了无线接收和显示器模块两个发挥部分的设计，系统显示部分选用点阵式液晶显示器12864，串行接口，编程容易，美观大方。

1、系统方案的设计及论证
1.1 设计思想
根据题目要求，要对控制乒乓球升降高度自动控制的设计，利用气流对乒乓球高度进行控制，因为气流主要流过乒乓球下半球表面，相对于上半球的空气流速大得多，根据流速大压力小的原理，乒乓球下半球的压强比上半球的压力大所以大气就会对球产生一个向上的压力加上乒乓球的重力，乒乓球在一定的风力范围内会在空中飘动，然后用测试装置检测，返回给电机，从而控制空气流量控制乒乓球高度！
1.2各部分设计方案选择
方案一：HCSR04型号超声波控制部分，本模块性能稳定，测度距离精确。

能和国外的SRF05,SRF02等超声波测距模块相媲美。

模块高精度，盲区（2cm）超近,本超声波模块可提供测距C51，PIC18F877,超声波LCD1602显示，超声波LCD12864显示，数码管显示，串口显示等。

方案二：红外收发对管是一种利用红外线的开关管，接受管在接受和不接受红外线时电阻发生明显的变化，利用外围电路可以时输出产生明显的高低电平的变化，高低电平的变化输入单片机就可使之识别，从而实现智能控制，虽然它比较实惠，但稳定性不强，测度距离没有超声波精确。

方案选择：基于上述理论分析，我们选择方案一。

1.3无线收发模块
（1）方案一：nRF905基础上优化设计，体积更小，距离更远，同时抗干扰性强，通信稳定，特别适用于工业控制领域，是目前最主流的无线收发方案。

本型号为微功率模块，可配合远距离NRF905模块配套使用。

方案二：NRF24L01+PA+LNA的无线模块，大功率和高灵敏度无线数传模块，在测试的时候容易受到外界的干扰。

方案选择：基于上述理论分析，我们选择方案一。

1.4 液晶模块选择
（1）方案一：液晶显示模块是128×64点阵的汉字图形型液晶显示模块，可显示汉字及图形，内置8192个中文汉字（16X16点阵）、128个字符（8X16点阵）及64X256点阵显示RAM（GDRAM）。

可与CPU直接接口，提供两种界面来连接微处理机：8-位并行及串行两种连接方式，具有多种功能：光标显示、画面移位、睡眠模式等。

在系统调试时，实现RF905无线收发模快与12864液晶模块的功能相对应，当RF905无线发送数据，当数据接收时在12864液晶模块上显示出来。

（2）方案二：数码管是一类显示屏通过对其不同的管脚输入相对的电流，会使其发亮，从而显示出数字能够显示时间、日期、温度等所有可用数字表示的参数。

由于它的价格便宜使用简单在电器特别是家电领域应用极为广泛，空调、热水器、冰箱等等。

绝大多数热水器用的都是数码管，其他家电也用液晶屏与荧光屏。

方案选择：基于上述理论分析，我们选择方案一。

1.5芯片选择
飞思卡尔芯片具有速度快、性价比高、稳定性强特点。

1.6 电机驱动
方案（1）：本L298N驱动模块，采用ST公司原装全新L298N芯片，可以直接驱动两路3-30V直流电机，并提供了5V输出接口，可以给5V单片机电路系统供电,支持3.3VMCU控制，可以方便的控制直流电机速度和方向，也可以控制2相步进电机。

模块提供4输入或者6输入单片机信号，用跳线帽灵活选择，支持PWM调速，支持3.3V单片机，板载上拉电阻，完美解决51单片机IO口驱动能力不够的问题。

方案（二）: L293是ST公司生产的一种高电压、小电流电机驱动芯片。

该芯片采用16脚封装。

方案选择：基于上述理论分析，我们选择方案一（见附图）。

2、电路制作与调试
比赛时间为3天时间，用一天的时间把题目设计好，然后画好方框图、原理图、连线图，画图时一定要注意用铅笔和尺子画图，画图一定要整齐，美观，用了一天时间排版焊接，排版主要是让电路结构合理，元件整齐，也会减少跳线，这样就会减少焊接时间。

在制作过程中，焊接是一项最重要的工序,它不但要求将元件焊在电路板上，而且要求焊点无虚焊，焊接可靠，焊锡适当、焊点表面无裂纹、无针孔夹渣、外表具有金属光泽，表面平整成半弓形下凹，焊料与焊件交界处平滑过度，外形以焊点为中心，均匀、成裙形拉开。

确保良好的导电性能。

控制焊接时间，能快就快，烙铁头应修整窄一些使焊一个点时不会碰到相邻的焊接点，焊接时间在保证润湿的情况下，尽可能短，尤其是nRF905无线收发模块，更能掌握好焊接时间，一般时间不能超过3秒。

整个电位制作顺序是电源部分→数码显示部分→编码部分→计数部分→手控和光控电路部分
每做一个单元电路，都必须通电检修，电路工作正常再做下一个部分，不要全部一起做，如果出现故障既浪费时间，所以在制作过程中要一步一步往下做，这样成功率就很高，最主要认识芯片牌子，现在有很多种芯片牌子不同，芯片参数不同，它对CP脉冲很严格，还有复位电容，最好使用0.1uF电容。

电路整体调试，这也是一个重要环节，我们可以通过制作顺序一步一步往下调整，电源电路是用了LM2575，用万用表检测是否有9V电压，特别是光控电路，调节要稳定，最重要调光电路，因为用市电电压供电，在制作过程中，要注意安全，如果电路共地，那整个电路板带电，为了安全起见最好不要共地，我们可以通过其它电路控制，这样就可以达到稳定性好、安全性强等特点。

3、系统测验
4、结论
2012年9月8日参加吉林省电子设计竞赛技能，使我们受益匪浅，又在一个基础上提升了自己，从中学到了许多在课本上学不到的东西，真正体会到只有真心付出，才会有丰硕的果实，但付出的不一定和收获的成正比；只有经历过才会懂得其中的辛苦，才会理解收获的喜悦。

回头看看走过的这一段比赛历程，首先，从拿着比赛章程，熟读比赛规则，然后开始整理比赛所用到的器件和思路，每一个所用到的模块反复的检查是否有错，在软件编程方面，每一次测试要是不好使都重头再来，一遍、两遍、三遍…就这样不断的尝试直到好为止，每一遍都会遇到或多或少的问题，最后，大家一起讨论，一起解决。

在软件编程方面和硬件焊接方面，都有不同程度，或大或小的问题，但我们学会了如何发现问题，解决问题，无论遇到什么问题，都要随机应变、沉着冷静的应对，不懂的说出来大家一起解决，最后，团队的合作起着至关重要的作用，一个涣散的团队是不可能取得成功的，优秀的团队成员应该优势互补，各司其职。

附录1
图1 单片机最小系统
图2 ptr8000连线图
附件2
图三 12864液晶电路
图四稳压电路图。