乒乓球发球装置——乒乓球发球机课程设计

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。

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。

乒乓球发球器课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解乒乓球发球器的结构组成和工作原理；2. 学生能掌握乒乓球发球器的基本操作方法；3. 学生了解乒乓球发球器在训练中的应用及对技术提升的作用。

技能目标：1. 学生能够独立操作乒乓球发球器，进行基础发球练习；2. 学生通过使用发球器，提高接球、反击等乒乓球技能；3. 学生能够运用所学的发球器操作，设计适合自己的训练方案。

情感态度价值观目标：1. 学生通过乒乓球发球器的学习，培养对体育运动的热爱，增强锻炼身体的意识；2. 学生在学习过程中，培养合作精神，尊重他人，形成良好的团队氛围；3. 学生能够树立正确的竞技体育观念，注重比赛公平，遵循比赛规则。

课程性质：本课程为体育学科教学，结合实际操作，注重理论与实践相结合。

学生特点：针对小学高年级学生，具备一定的乒乓球基础，好奇心强，喜欢动手实践。

教学要求：课程以实践操作为主，结合理论知识讲解，强调学生在学习过程中的主动参与和合作，提高学生的动手能力和创新能力。

通过明确具体的学习成果，为后续教学设计和评估提供依据。

二、教学内容1. 乒乓球发球器结构和工作原理学习：讲解发球器的各部分组成，如发射器、控制装置、电源等，分析工作原理，理解其在训练中的应用。

相关教材章节：课本第三章“乒乓球训练器材的认识和使用”。

2. 发球器基本操作技巧教学：教授如何安装球筒、调节发球速度和角度等操作方法，并进行实践操作演示。

相关教材章节：课本第四章“乒乓球发球器的操作技巧”。

3. 发球练习与应用：指导学生运用发球器进行基础发球练习，如正手、反手发球，并结合接球、反击等训练。

相关教材章节：课本第五章“乒乓球发球训练方法”。

4. 训练方案设计与实践：引导学生根据自身技术水平，设计合适的发球训练方案，并进行实践操作。

相关教材章节：课本第六章“乒乓球训练方案的设计与实施”。

教学内容安排与进度：共4课时。

第一课时：乒乓球发球器结构和工作原理学习；第二课时：发球器基本操作技巧教学；第三课时：发球练习与应用；第四课时：训练方案设计与实践。

乒乓球发球机的工作原理、过程及设计摘要：乒乓球发球机的工作原理、过程、设计及在实际中的应用。

关键词：乒乓球发球机，工作原理，设计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。