乒乓球发球机的设计
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
半自动乒乓球发球机
·205··教育广角·一、引言最先开始使用乒乓球发球器的是上世纪七十八十年代左右，欧洲人开始研究和使用这种机械设备。
目前乒乓球发球机按出球方式可以分为三类：第一类是轮式发球机，第二类是气动式发球机，另一类是 锤击式发球机。
锤击式发球机打出的乒乓球特性单调，并且击打的力量也大，容易造成乒乓球损坏，已逐渐不被市场所接受。
气动式发球机虽然价格便宜，但空气压缩机消耗功率大，常使用固定家庭电源，不方便使用移动电源；空气压缩机会产生很大的噪音；发出的球也与锤击式发球机相似球性单一。
轮式发球机的发球口装有高速旋转的硅胶轮，在宽度略小于乒乓球直径的空间当下里，乒乓球就像车轮打滑喷出的小石子一样，被硅胶轮摩擦出。
这种全自动的设备虽然发球质量很好，但价格昂贵，半自动虽然质量不如前者，但可以满足一般人的训练要求，同时节约成本。
二、半自动乒乓球发球机的硬件设计图1 半自动乒乓球发球机总体结构1摩擦轮2旋转接口3储球器4搅球机构5送球机构6减速电机7舵机此装置的功能是自动变换发射口的朝向，使其进行“点头”、“摇头”的运动，由此改变乒乓球的发射方向，用户即可进行移动中击球的练习。
此装置的运动要求能有序控制，根据所设计的功能以及结构的约束，可选用舵机来作为该装置的动力源，如图1。
根据前面的问题，设备电机的选择要符合：（1）操作方便、动平衡高，抖动小(2)舵机功率要大，反应要快；(3)送球装置和搅球装置所用的电机力矩大且转动平稳；(4)外界因素对运行时的影响要小。
所以舵机选择辉胜品牌MG995舵机，发射机构的高速电机选用型号为RS-775，减速直流电机的选择型号为TH37JB555。
半自动乒乓球发球机摇摆机构控制系统选用STC 宏晶科技公司的8位单片机89C52作为核心微处理器，外部扩展含有键盘、数码管电路以及舵机驱动电路。
通过键盘可以分别设置两个舵机的工作参数，从而分别对发射机构的左右摇摆和上下摇摆的角度和频率进行设置，数码管可以实时显示发球机的当前的摇摆参数的档位。
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。
乒乓球发球机原理
1.乒乓球发球机的工作原理乒乓球发球机是集电子、机械和计算机技术为一体的综合技术产物，它具有自动化程度高、灵敏度高、稳定性可靠等多种特性。
它的基本工作原理是利用转轮摩擦球原理，乒乓球由于受到一个旋转磨擦轮的作用可以获得一定的初速度，而摩擦轮在一个直流电机的控制下工作。
当电机带动驱动轮转动时，会磨擦乒乓球球使球获得一定的动能，乒乓球才得以发射出去。
这种原理方案既简单又实用，它既能保证乒乓球球发射的稳定性，又能极好地控制乒乓球发射的角度及速度，使用户随心所欲地练习打乒乓球。
设轮子的角速度为ω，半径为R，那么就可以计算出轮子线速度:V=ω×R则在瞬时间网球所获得的速度为V，这就是乒乓球的初速度。
因此通过测量轮子的线速度就可以求得乒乓球的初速度。
2乒乓球发球机的工作过程乒乓球发球机的工作过程是乒乓球球首先贮藏在储球箱里，当电源接通后供球装置内的电机工作，通过齿轮传动机构带动储球器里的搅拌器旋转，乒乓球经漏斗进入送球装置。
由送球装置内的叶片轮旋转将球送出，经送球管道到达机头处的出球口。
叶片轮也由电机经传动机构带动，叶片轮转速由对直流电机进行PWM脉宽调制控制这样就可以控制单位时间内发出球的个数。
乒乓球到达出球口后，驱动轮旋转摩擦乒乓球从而使球发出。
按动机头左右摆动装置箱上的按钮可以通过箱内的类似曲柄摇杆机构实现机头的左右摆动。
调解机头上的手动调解按钮可以通过机头上的弹簧装置实现机头的上下调节。
3乒乓球发球机总体结构设计乒乓球发球机总体结构设计包括：底座部分的设计，送球装置的设计，球道的设计，储球器的设计，调整装置的设计，机头部分的设计，电动机的选择等。
3.1乒乓球发球机整体方案的确定3.1.1乒乓球发球机设计要求：乒乓球发球机需要满足的主要要求如下所示：1、令使用者更加掌握有度，多落点，多角度。
2、出球频率：30-72次/分钟；出球速度：4–50公尺/秒3、出球角度：可调范围30度；出球弧度：可调范围40度4、出球速度，出球频率通过遥控器操作。
基于单片机的乒乓球发球机构设计及运动仿真
Mechanism Design and Movement Simulation of Table Tennis Serving Machine Based on Single-chip
ABSTRACT
Under the circumstance that Chinese table tennis players have been constantly making outstanding achievements, more people are enjoying table tennis and preferring to improve playing skill by training with serving machine.This thesis aims to describe the design of Single-chip-based table tennis serving machine by addressing on the characteristics of serving and requirements both on skills training and human mechanics and combining with the present market of table-tennis serving machine, and to help trainees mastering table tennis techniques better for achieving the goal of body building. The thesis is to summarize the present development both in home and foreign markets and to analyze the mechanical structures of the existing serving machines. Moreover, the designing philosophies and procedure, operating principles and structural features of table tennis serving machine, which include the selecting principles for external facilities, motors and the PWM Drivers, will also be described in detail to prove the stability of the operating system.The reasonable parameter spans，which are for controlling the dropping points，are confirmed by establishing mathematical model to describe the mechanical analysis on the fling process of the ball. At the same time, MATLAB is used for motion simulation.The designed table tennis serving machine is consisted by two parts: mechanical hardware (which is consisted by 11 parts: the equipment to store balls, poking ball institutions, helical ball Sending institutions, Height adjusting mechanism, Yaw rate institutions, swings institutions, serving machine, base frame, Limit reinforcement stents, simple and easy removable hand rods and transmission mechanism) and controlling system. The serving machine is driven by servo motors which can serve balls in all Rotating directions.This equipment takes AT89C51 monolithic integrated circuit as the control core, which is designed to be a new-model，cost-effective and simply equipped serve machine. It can be controlled by the push-button controls for the serves with dynamic spins and various levels of speed. To conclude, this table tennis serving machine is convenient which can satisfy the different user's training needs.
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。
乒乓球自动发球机微机控制系统设计-开题报告
[4]蔡继玲.乒乓球竟赛规则问答[M].北京:北京体育大学出版,2004.
[5]成大先.机械设计手册[M].北京:化学工业出版社,2005.22.
[6]东方马达.直流小型标准电动机使用手册[M].2007.1.
指导教师
意 见
指导教师签名：
年 月 日
系意见
系主任签名：
年 月 日
院意见
教学院长签名：
年 月 日
本科毕业设计论文开题报告学生姓名学号专业机械设计制造及其自动化指导教师职称所在系机械工程学院课题来源自拟课题课题性质工程设计课题名称一选题的依据课题的意义及国内外基本研究情况乒乓球作为我国的国球它集健身竞技娱乐于一体不仅可以锻炼身体还可以练习头脑的灵活性眼睛的反应力以及全身的协调性因此在我国有着广泛的群众基础
20**年5月 1 日 ～5月10日完成毕业说明书撰写，说明书初稿检查；
20**年5月11日 ～5月31日毕业设计及说明书检查、打印装订，答辩准备。
四、主要参考文献（按作者、文章名、刊物名、刊期及页码列出）
[1]三鼎公司.记许绍发智能乒乓球教练机[J].乒乓世界,2002,(6).
[2]谭志光,杨子奕.一种乒乓球发球机[J].中国专利,02227172.4,2002-4-26.
自动乒乓球发球机是集电子、机械和计算机技术为一体的综合技术产物。用自动控制取代以往的纯电路控制，可以增加许多性能，能更好地适应各种训练的需求。在控制方面采用单片机控制，不仅可以提高发球性能，而且能够降低成本，可以大大地提高训练效率。改进现有发球机的不足之处，使其能满足不同的使用需求。从经济观点或科研方面考虑，自动乒乓球发球机的开发、研究与应用都能极大地推动体育运动事业的发展。
乒乓球自动发球机的设计
乒乓球自动发球机的设计摘要乒乓球发球机是一种自动控制发球的机器，可用于训练。
它通常由一个电动马达驱动，有一个或多个旋转发球轮，轮子上面带有固定的高度和旋转速度的球，可以模拟真实比赛中的发球场景。
乒乓球发球机能提高球员的反应能力、击球技术和运动感知能力，使他们的训练更加精确和有效。
此外，这种机器也可以用于比赛或娱乐活动，让乒乓球爱好者享受到更有趣的体验。
介绍了乒乓球发球机的种类、优势及存在的问题，并设计了一种以乒乓球发球取球为原理的乒乓球发球机。
运用齿轮与弹钩相结合的方法，设计了一种新型的乒乓球发球机，并通过三个收球槽滚子的转动来完成发球。
在此基础上，以AutoCAD 为工具，进行了乒乓球发球器零件及装配体的三维图纸设计。
这种发球器结构简单，体积适中，拆装方便，可发出不同角度，不同速度，不同转速的球，适合各个年龄段使用。
关键词：乒乓球发球机设计结合1绪论1.1论文选题的根据和研究意义乒乓球作为一项世界范围内广泛普及的运动，其技术含量和观赏性都得到了人民广泛的认可和喜爱。
在乒乓球运动中，发球是取胜的关键之一，尤其在高水平比赛中更是如此。
然而，人工发球存在不可避免的局限性，如难以实现高速度和高精度的发球等，这就需要乒乓球发球机来满足这些要求。
因此，设计和研究乒乓球发球机具有重要的实际应用价值和研究意义。
乒乓球发球机可以帮助球员在任何时间、任何地点进行训练，提高球员的技术水平和反应能力。
同时，发球机还可以让乒乓球爱好者更好地享受乒乓球运动的乐趣，尤其是那些无法找到合适的对手进行训练的人群。
此外，乒乓球发球机还可以为乒乓球赛事的比赛、测试等提供可靠的数据支持，可以使比赛更加公正、客观，也为乒乓球技术的研究和发展提供了基础条件。
因此，乒乓球发球机的设计和研究具有广泛的应用前景和研究价值。
设计出高质量的乒乓球发球机，不仅能满足乒乓球爱好者的需求，也可以为乒乓球竞技运动的进步做出贡献。
此外，乒乓球发球机的设计与制造涉及到机械、电子、控制等多个学科领域的综合应用，因此，它还可以为相关学科领域的教学和科研提供实践基础和应用场景。
基于单片机的乒乓球发球机设计
（ 中南 大 学 机 电工 程 学 院 ， 湖南 长 沙 ４ ０ ８ ） １ ０ ３
摘 要 ： 究 设 计 了 一 种 由 红 外 遥 控 器 控 制 的 智 能 型 乒 乓 球 发 球 机 ， 对 该 发 球 机 装 置 进 行 了软 、 件 研 并 硬
ｖｃ ，ｔｅｓｒｅｓ ｅ ｄ ｈ ｔ ｎ ｔ ，ｔｅｈ ｉｈ ，ａ ｄｔｅａ ｇｅｏ ｈ ａ ｌ ｅ ｎｓｗ ｒ ｄｕ ｔｄ ｉｅ ｈ ｅｖ ｐ ｅ ，ｔｅｓｒ ｇｈ ｈ ｅｇ ｔ ｎ ｈ ｎ ｌ ｆ ｅｔｂｅｔｎ ｉ ｅｅａｊ ｓｅ ．Ｍｏｅ ｖ ｒ ｈ ｎ ａ ｅｖ ｓ ｅ ｔ ｒｏ ｅ ，ｔｅｍａ ｕ ｌ ｒｅｗａ ｓ
设计 。该 装置 以 Ｃ ０ １单 片机作 为其控 制核 心 ， 实现 由遥控 器控 制 供球 的 快慢 、 ８５ 可 发球 的 力度 、 球 的 发
高度 及 角度 ， 可模拟 人 工发球 原 理 ， 也 实现 随机 发 球 。研 究结 果表 明 ， 发 球 机设 计 结 构 简单 ， 用方 该 使
Ｃ ＩＪｎ Ｕ ｉｇ，Ｌ ＩＳ ａ — ｎ ＵＯ Ｂ ｎ Ｕ ｈ ｏｊ ，Ｌ ｉ ｕ
（ ｏｌｇ Ｊ ｃ ａ ｉａ ｎ ｌｃｒ ａ ｇｎｅｉｇ，Ｃ ｎｒｌＳ ｕｈ Ｕ ｉ ｒｉ Ｃ ｌ ｅｆ ｅ 厂Ｍｅｈ ｎｃ ｌａ ｄ Ｅｅｔｉ ｌ ｃ Ｅｎ ｉｅｒ ｎ ｅｔａ ｏ ｔ ｎｖ ｓｔ ｅ ｙ，Ｃ ａ ｇｈ １ ０ ３，Ｃ ｉａ ｈ ｎ ｓ ａ４ ０ ８ ｈｎ ）
Ａｂｓｒ ｃ ： Ｔｈ ｎｔｌｉｅ ｔｔ ｂ ｅｔｎｎ ｓｓ ｒｅ ｍａ ｈ ｎ ｓｄ ｓｇ ｅ ｔａ ｔ ｅ ｉ ｅ ｌ ｎ ａ ｌ ｅ ｉ ｅ ｖ ｃ ｉ ｅ ｗａ ｅ ｉｎ ｄ，ｗｈ ｃ ｓｃ ｎｒ ｌｅ ｙ ｉ ｒ ｒｄ ｒｍ ｏｅ ｄ ｖｉｅ Ａｎｄ ｔ ｏ — ｇ ｉ ｈｗａ ｏ ｔｏ ｌｄ ｂ ｎｆａ ｅ ｅ ｔ ｅ ｃ ． ｈｅｓ ｆ ｔ
乒乓球发球机PPT演示文稿
在螺栓处所需力为 0.196/(0.145+0.035) ≈1.1N
电机输出转矩为 1.1×0.035=0.0385N·m
因为本摇摆机构为自动运行，根据实际情况，转速不应过快
确定电机转速为
n=6 R/min
初步确定电机功率
P
30
KnmaxMl
式中K为安全系数，此时取2，将K、 n 、Ml带入，得到单侧电机功率：
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3.使用乒乓球发球机进行辅助训练具有一定的优势
对于初学者，捡球的时间比真正在台上练球的时间还要多， 这样要提高技术水平就很慢，也会削弱对乒乓球的兴趣。对于高 水平的专业运动员，由于人手发球速度和频率会有一个极点，因 此要进行变化多、强度大的训练比较困难。使用乒乓球发球机进 行辅助训练就可以解决这些问题，所以，乒乓球发球机的使用越 来越普及了。
乒乓球发球机
团队成员：
王辉 何海波
许永波 张国锋
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团队分工
王辉：部分建模、有限元分析 何海波：部分建模、运动仿真 许永波：整体建模 张国锋：概念设计、PPT
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概念设计
一、需求和问题 1.运动消费在人们日常消费中的比例呈增长趋势 现代社会，随着物质生活水平的提高，人们越来越重视生命
二、同类产品比较
目前市场上销售的乒乓球发球机，按出球方式可分为三类：
1.撞击式发球机
撞击式发球机有多种设计方案，最常见的是通过凸轮带动摆 杆，将落入发球口的乒乓球撞击出去，这种发球方式性能单一， 而且不方便控制，已经逐渐被淘汰。
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2.压气式发球机
压气式发球机是利用空气压缩机来发射乒乓球的，球被装入 长桶的底部由一窄口固定住，这个窄口的直径比球的直径略小一 些。当压缩空气推挤乒乓球通过窄口的时候，球就被发射出去了。 这种发球机的缺点是噪音极大，而且不能提供高的性能，同时空 气压缩的消耗功率很大，难以用电池来供电。
《乒乓球发球机》课件
定义
乒乓球发球机是一种能够连续 发出乒乓球的机器，主要用于
训练和提高乒乓球技能。
可调节速度和角度
乒乓球发球机可以根据训练需 求调节发球的速度和角度，满
足不同水平的训练需求。
自动化程度高
乒乓球发球机能够自动供球、 发球和回收，节省人力，提高
训练效率。
适应性强
乒乓球发球机适用于各种场地 和训练场景，方便携带和使用
。
乒乓球发球机的发展历程
初始阶段
最初的乒乓球发球机只能发出单 一速度和角度的球，功能较为简
单。
升级阶段
随着技术的不断发展，乒乓球发球 机逐渐具备了调节速度、角度和旋 转等功能，满足了更广泛的训练需 求。
智能化阶段
现代的乒乓球发球机结合了传感器 和智能化技术，能够根据球员的技 能水平和训练目标自动调整发球参 数，提高了训练效果。
辅助教学
标准动作示范
发球机可以发出标准动作的球，为球员提供正确 的技术动作示范。
纠正错误动作
通过调整发球机的参数，可以模拟各种常见的错 误动作，帮助球员及时纠正。
培养战术意识
通过不同模式和速度的发球训练，培养球员的战 术意识和比赛中的应对能力。
竞技比赛中的应用
赛前热身
在正式比赛前，使用发球机进行热身训练，帮助球员快速进入比赛 状态。
定期对相关润滑部位进行润滑保养， 保证机器正常运转。
检查紧固件
定期检查各紧固件是否松动，如有需 要，及时紧固。
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PART 04
乒乓球发球机的优势与局 限性
REPORTING
优势分析
自动化程度高
乒乓球发球机能够自动调整发球速度、角度和旋转，为练习者提 供连续、稳定的发球服务，节省了大量人力。
科技小创客-自动发球机
1、滑动摩：
2、滚动摩擦：
3、静摩擦：
物体虽静止不动，但有运动趋势这时 接触面阻碍物体运动的作用。
试一试， 你会对下列摩擦现象分类么？
1、用钢笔写字时，笔尖与纸面之间的摩擦 2、自行车轮与地面之间的摩擦 3、手拿书本，手与书本之间的摩擦 4、擦黑板是板擦与黑板间的摩擦力 滑动摩擦力 滚动摩擦力 静摩擦力 滑动摩擦力
三、认识摩擦力
1、定义： 两个相互接触的物体，当它们发生相对 运动或具有相对运动的趋势时，就会在 接触面上产生阻碍相对运动或相对运动 趋势的力，这种力就叫做摩擦力
2、条件：
①接触面粗糙（不光滑） ②相互接触，产生形变 ③有相对运动或相对运动趋势
摩擦力分类
一物体在另一物体表面上滑动时受到的摩擦阻碍作用。
乒乓球发球机的设计
我们今天学习制作微型自动发球机
一、自动发球机的构成：
摩擦轮
马达
泡沫球
电池盒
大面板
小窗板
二、自动发球机的工作原理
球由于爱到一个旋转摩擦轮的作用可以获得一定 的初速度，而摩擦轮在一个直流马达的控制下工作。 当马达带动轮转动时，会摩擦球使球获得一定的动能 ，球才得以发射出去。
如上图所示，乒乓球由于受到两个反向旋转摩擦轮的作用，可以 获得一定的初速度，而两个摩擦轮分别由直流电机带动工作。
思考：增大有益摩擦的方法，减小有害摩擦的方法。
增大摩擦的方法
减小摩擦的方法
加 润 滑 油
减 小 压 力
气 垫 船
变 滑 动 为 滚 动
准备好了吗？开始实验啦！
加油哦！一 定要努力自 己完成！
科学点亮智慧人生
四、制作步骤
乒乓球发球机设计
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 19mm。
拨球轮盖板
8号板
210mm Ø180mm
340mm
200mmX200mm
旋头结构
0 1 2 3 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 3 4 5 6 7 8 9 10
旋头结构
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
摇摆机构
乒乓球发球机设计 拨球轮
0 5 10 15
Ø4mm螺孔
20
25
30
35
40
45
50
Ø41mm
Ø41mm
40 10
10
50
30
30
50
Ø180mm
Ø50 mm
气动送球拨球轮
减速电机转速30-60转/分
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
⑦ ⑥
Ø4mm螺孔
①
乒 乓 球 发 球 机 设 计
④
Ø41mm
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-
乒乓球发球机控制器软件设计 精品
摘要本文针对乒乓球发球的特点，模拟设计了一种乒乓球发球机控制器。
该发球机控制器由8位单片机STC89C51为核心的硬件电路和相关软件编程组合而成。
实现改变发球速度、发球高度及角度等的功能，以满足练习者的不同技术需求，同时设置了随机发球模式，实现落球点的随机变化。
本课题的软件设计采用了主函数调用各状态子程序的方法，完成了按键控制、液晶显示、驱动电机调速的功能。
配合本组同学的硬件设计完成了单片机外围硬件电路的设计，其中包括电动机驱动模块、键盘模块及液晶显示模块。
最后我们在完成硬件电路的分析和软件模块调试的基础上，进行了联机调试，对各模块电路实行软硬件检测，有效地将两者结合起来，完成了系统的整体控制。
关键词：乒乓球发球机，控制器，发球模式，单片机ABSTRACTConsidering the characteristics of the table tennis served，the thesis designs a kind of table tennis serving controller. It is consist of traditional 8 monolithic integrated circuits STC89C51 for the hardware circuit design and related software C51 for programming design. It can accomplish the function of changing the ball's speed，altitude and angle，in order to satisfy the needs of people. Meanwhile the random serving patten was designed and the fall points of the table tennis become randomly.The software in this essay is designed using the form that the main function calls a subroutine，and finishing the function of button control，liquid crystal display，drive motor speed regulation.The hardware design produced a peripheral circuit of monolithic integrated circuits including the drive motor module，keyboard module and LCD display module. Finally，on the basis of finishing hardware circuit analysis and software module debug, we match the soft and hardware and test all modules carefully, then the basic function of the system achieves the desired effect.KEYWORDS: the table tennis serving machine，controller，serving pattern，single chip microcomputer目录第一章绪论 (1)1.1本课题的研究背景和意义 (1)1.2国内外乒乓球发球机的研究现状 (1)1．2．1国外乒乓球发球机的研究现状 (2)1．2．2国内乒乓球发球机的研究现状 (4)1.3本课题研究内容与设计步骤 (5)1.3.1本课题研究内容 (5)1.3.2本课题设计步骤 (6)第2章乒乓球发球机控制器设计分析 (8)2.1乒乓球发球机的结构及电动机选择 (8)2.2主控单片机的选型 (9)2.2.1单片机的主要特性 (9)2.3液晶显示芯片的选择 (10)2.3.1 LCD12864引脚说明 (11)2.3.2 LCD12864工作时序 (12)2.4驱动芯片的选择 (13)2.4.1 L298N引脚说明 (13)2.5步进电机的调速方法 (15)2.5.1步进电动机概述 (15)2.5.2步进电动机的调速 (15)2.6直流电动机的调速方法 (15)2.6.1直流电动机概述 (15)2.6.2直流电动机的调速 (16)第3章乒乓球发球机控制器硬件设计 (17)3.1总体设计 (18)3.2单片机的最小系统 (18)3.3驱动电路模块 (19)3.4按键电路模块 (20)3.5LCD液晶显示电路模块 (20)第4章乒乓球发球机控制器软件设计 (21)4.1系统软件设计概述 (21)4.1.1 软件程序编写的原则 (21)4.1.2 程序设计方法 (22)4.1.3 软件设计步骤 (23)4.2编译软件介绍 (23)4.3系统各部分流程图 (24)4.3.1 主程序流程 (24)4.3.2 LCD12864流程 (25)4.3.3 按键流程 (27)4.3.4 电机驱动流程 (29)4.3.4.1 直流电机驱动流程 (30)4.3.4.2 步进电机驱动流程 (31)第5章系统调试 (32)5.1硬件调试 (32)5.1.1 硬件静态调试 (32)5.1.2 硬件动态调试 (33)5.2软件调试 (33)5.3联机调试 (34)5.4调试结果 (35)第6章结束语 (37)6.1总结 (37)6.2心得体会 (37)致谢 (38)参考文献 (39)附录 (40)附录一硬件实物图 (40)附录二硬件原理图 (41)附录三程序 (42)第一章绪论本章从该课题的研究背景出发，提出了本设计的必要性。
乒乓发球机教学设计方案
一、教学目标1. 知识目标：- 了解乒乓发球机的种类、特点及使用方法。
- 掌握基本的乒乓球发球技巧，包括正手发球、反手发球和侧旋发球。
2. 技能目标：- 能够熟练操作乒乓发球机，实现不同类型和速度的发球。
- 能够根据对手的站位和打法，选择合适的发球策略。
3. 情感目标：- 培养学生对乒乓球运动的兴趣和热爱。
- 增强学生的团队协作精神和竞技意识。
二、教学内容1. 乒乓发球机的种类及特点2. 发球机的操作方法3. 正手发球技巧4. 反手发球技巧5. 侧旋发球技巧6. 发球策略与战术三、教学过程1. 导入新课- 通过展示乒乓球比赛的精彩瞬间，激发学生的兴趣。
- 简要介绍乒乓发球机在乒乓球训练中的重要性。
2. 讲解与示范- 讲解乒乓发球机的种类、特点及操作方法。
- 示范正手发球、反手发球和侧旋发球的动作要领。
3. 实践操作- 学生分组，每组一台发球机。
- 学生按照教师示范，逐一尝试操作发球机，进行正手发球、反手发球和侧旋发球的练习。
- 教师巡回指导，纠正学生的错误动作。
4. 技术交流与讨论- 学生分组，进行技术交流，分享发球技巧和心得。
- 教师组织讨论，引导学生总结发球策略与战术。
5. 比赛与总结- 学生进行分组比赛，运用所学发球技巧。
- 教师点评比赛，总结学生在发球方面的优点和不足。
- 学生分享比赛心得，提高竞技意识。
四、教学评价1. 学生对乒乓发球机的了解程度2. 学生操作发球机的熟练程度3. 学生掌握正手发球、反手发球和侧旋发球的技巧4. 学生在比赛中的表现，包括发球策略和战术运用五、教学资源1. 乒乓发球机2. 乒乓球拍3. 乒乓球4. 录像设备5. 教学课件六、教学反思通过本课程的学习，学生对乒乓发球机有了更深入的了解，掌握了基本的发球技巧。
在教学过程中，教师应注重以下几点：1. 注重学生的个体差异，因材施教。
2. 营造轻松愉快的课堂氛围，激发学生的学习兴趣。
3. 强化实践操作，提高学生的动手能力。
基于单片机的乒乓球发球器设计--开题报告
[9]李永东.交流电机数字控制系统[M].北京：机械工业出版社，2015：1-247.
[10]周彬.电动机控制与变频技术[M].重庆：重庆大学出版社，2019：1-418.
[11]Lu Lixin，Shen Deshua，Li Guiqin. Acquisition and Control Systems of Distributed Data Based on STM32 [M]. Beijing: Press of Electronics Industry. 2016:299-323.
[12] Peng Wei, Huang Ke, Design of the Data Acquisition System Based on STM32[M].Beijing: Press of Electronics Industry. 2016:299-323.
[13] Ding Yuanjie.STM32 FAST-START DEVELOPMENT PLATFORM[M]. Beijing:China Machine Press .2015:45-51.
（2）传感器单元：在发球过程中，我们需要感应到有人体到发球区域后再进行发球。对人体的感应我们采用了红外传感器。这种传感器具有反应灵敏，执行效率高，可靠性好的特点，能够有效地检测人体是否到发球区域。
（3）电机控制：对于电机的控制，我们采用继电器控制。继电器控制能够有效的将控制单元和大功率器件有效的在物理上进行隔离，既保证了控制系统的稳定，也保证了大功率原件的正常工作。
[14] Atmel Corporation．The Design of STM32 Embedded Data Gathering Control System Based on GPRS Network[M].AtmelCorporation .2013.
乒乓球发球器的设计
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四运行原理
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四运行原理
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感谢各位 THANK YOU
这种设计不会卡球 ，而且能实现乒乓球的 自动回收
三机构设计
2.发射机构
发射机构主要功 能是发球和旋转。从 输球管道输送的乒乓 球由两个摩擦轮夹带 并抛射出去。调节两 个摩擦轮的不同转速 能发射出不同旋向和 力量的球
Байду номын сангаас
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三 机构设计 3 . 摇摆装置和升降装置
摇摆装置主 要功能是能够发射 不同角度的球。
乒乓球发球器的设计
讲解主要内容
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序言 乒乓球发球器参数 结构设计 运行原理
— 序言
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一序言
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一序言
二设计参数
■发球频率：17~90个/分钟 ■ 球速：10~20米/秒 ■ 长短球：可调节 ■ 出球角度：±15度 ■ 可升降范围：35毫米 ■ 可发射上下旋球及不旋球 ■ 整体净重：25~30公斤 ■ 整体尺寸120cm×40cm ×620cm
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二设计参数
工程图
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三机构设计
乒乓球发球器的机构组成框图
三机构设计
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1.输球机构和拨杆机构
输送机构包括储 球器和设置在底座内 的送球通道，储球器 中设有拨球杆；在送 球通道中设有可以旋 转的输球轮，其上设 有半圆的卡球槽。
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机构设计数据
乒乓球直径d=40mm 发球时的速度v=10~30m／s 乒乓球发球机发球频率f=30~50个／分钟 乒乓球发球机发出的球需带旋度 乒乓球在距乒乓球台300mm的高度释放
乒乓球发球机的设计
指导教师：宜亚丽 团队成员： 温晶晶 张津玮 杜晓东 张仁奎
组员分工
温晶晶：图解法分析机构的运动 张津玮：解析法分析机构的运动 张仁奎：三维建模及运动仿真 杜晓东：说明书的整理及书写
设计背景
乒乓球是我国的国球， 从乒乓球外交的大球小球， 到多次包揽整个赛事的所 有冠军，乒乓球越来越受 到国人的喜爱。
0.18
0.16
a=0.064;
0.14
e=0.050; 0.12
b=0.149;
0.1
c=4.2; f1=sin(x); d=a/b; f2=a*(cos(x)+1/d-d/4+d/4*cos(2*x)); f3=(-a)*c*(f1+d/2*sin(2*x));
0.08
0
1
2
3
0.2
0.1
0
-0.1
f4=(-a)*c*c*(cos(x)+d*cos(2*x));
-0.2
plot(x,f2); plot(x,f2);title('滑块位置Xc'); plot(x,f3); plot(x,f3);title('滑块速度Vc'); plot(x,f4); plot(x,f4);title('滑块加速度a');
160mm，滑块 的长 度为50mm，宽高度为42mm， 初始位置
铰链C距齿轮竖直轴线40mm。 数据计算：由工作行程160mm可得杆 5尺寸
传动机构的尺寸设计与计算
l5=185mm，滑块通道长度为 210mm，由乒乓球直径 40mm得落球口距通道最右端10mm， 再由几何关系 计算可得各杆尺寸如下 l1=l2=64mm，l3=l4=149mm 4、发球装置的设计
啮合。要求齿数， 分度圆半径相同
考虑到发球口轴线与推杆轴 线重合
设计底座厚20，齿轮厚10 定齿轮分度圆直径d=150 采用标准齿轮标准安装啮合
模数m=7.5 齿数=20 压力角α=20° 齿顶高系数ha*=1 顶隙系数c*=0.25 由发球频率f=40个/分计算得齿轮角速 度
ω=（2π*40）/60=4.2 rad/s 3、送球装置的数据设计 已知条件：乒乓球直径D=40mm 初始数据：定滑块的工作行程为
-0.3
-0.4
0
1
2
滑3块 加 速 度4a
5
6
7
1
0.5
0
-0.5
-1
-1.5
-2
0
1
2
3
4
5
6
7
谢谢！
已知条件：乒乓球直径D=40mm， 乒乓球发出的速度
V=20m/s
设计过程：
发球机内有两个摩擦轮，可将球以 所需的速度发出发出
（当两个摩擦轮速度相同时）
（当两轮速度不同时）
设计机头100 宽60 摩擦轮直径25 厚度 20
三维图像
传动系统演示
程序代码
0.22
滑 块 位 置 Xc
0.2
x=[0:pi/50:2*pi];
设计方案与原理
方案A：方案A所示的 送球机构是如图所示 的偏心轮机构。当偏 心轮以ω 的角速度逆 时针转动时，滑块2 随1转动因而带动3 进行左右间歇移动， 从而实现间歇将球4送 至发球机构。
设计方案与原理
方案B是采用带有凹槽 的转轮。球靠自身重 力落入凹槽内，通过 轮的逆时针转动将球 送入送球道内。球在 球道内排成一排，后 面的球将前面的球顶 到发球装置，
乒乓球发球机结构简图
利用曲柄七杆机构实现 64
间歇送球。由于该机构 R75
149
有两个自由度，我们用
185 50
齿轮副将其封闭为一个
自由度
传动机构的尺寸设计与计算
1、自由度的计算 F=3n-2Pl-Ph=3*6-2*8-1=1 2、齿轮机构的数据设计 已知条件：发球频率为40个
每分钟 齿轮参数：齿轮1与齿轮2相