基于LPC2132的乒乓球步法訓練系統(tǒng)設計

基于LPC2132的乒乓球步法訓練系統(tǒng)設計方案

該乒乓球步法訓練系統(tǒng)主要由硬件設計和軟件設計兩局部組成。硬件設計主要包括以下幾個模塊：外圍模塊、電源模塊、EasyARM2132開發(fā)板、減速步進電機、L298N步進電機驅(qū)動模塊、激光放射器、液晶顯示模塊、紅外遙控模塊等。其硬件框圖如圖2所示。

圖2乒乓球步法訓練系統(tǒng)硬件構造框圖

3乒乓球訓練系統(tǒng)硬件電路設計

3.1核心掌握器與系統(tǒng)電源

掌握器采納飛利浦LPC2132芯片。LPC2132是基于一個支持實時仿真和嵌入式跟蹤的32位ARM7TDMI-STMCPU的微掌握器，它帶有64KB的嵌入式高速Flash存儲器。128位寬度的存儲器接口和獨特的加速構造使32位代碼能夠在最大時鐘速率下運行，并具有多個32位定時器、1個10位8路ADC、2個32位定時器/外部大事計數(shù)器、PWM通道和47個GPIO以及多達9個邊沿或電平觸發(fā)的外部中斷使它們特殊適用于工業(yè)掌握和醫(yī)療系統(tǒng)。

為了保證系統(tǒng)的續(xù)航力量，供電采納ACE30C5200mAh7.4V鋰航模電池，使用穩(wěn)壓模塊LM7805和AS1117分別給步進電機和主控芯片進展供電。

3.2執(zhí)行機構的選取及掌握方法

本文以減速步進電機設計訓練器的關節(jié)鏈接件，步進電機就是能夠?qū)㈦娒}沖很快轉(zhuǎn)化為角位移的一種執(zhí)行機構，當步進電機驅(qū)動器收到一個脈沖信號時，它就能夠驅(qū)動步進電機來根據(jù)設定好的方向而轉(zhuǎn)動一個固定角度，稱之為步進角。我們可以通過掌握脈沖個數(shù)來掌握角位移量，從而使系統(tǒng)到達精確定位的目的。

28BYJ-48步進電機為四相八拍的步進電機，采納單極性直流電源進展供電。只要我們對步進電機各相繞組根據(jù)適宜的時序來通電，就可以使步進電機進展步進式轉(zhuǎn)動。這里采納L298N集成驅(qū)動芯片對該步進電機進展驅(qū)動。L298N步進電機驅(qū)動模塊的系統(tǒng)原理如圖3所示。

該步進電機驅(qū)動模塊的詳細參數(shù)如下：

（1）驅(qū)動芯片：L298N雙H橋直流電機驅(qū)動芯片。

（2）驅(qū)動局部端子供電范圍Vs：+5V～+35V；如需要板內(nèi)取電，則供電范圍Vs：+7V～+35V。

（3）驅(qū)動局部峰值電流Io：2A。

（4）規(guī)律局部端子供電范圍Vss：+5V～+7V。

（5）規(guī)律局部的工作電流范圍為：0～36mA。

（6）掌握信號輸入電壓范圍：

低電平：-0.3V≤Vin≤1.5V

高電平：2.3V≤Vin≤Vss

（7）使能信號輸入電壓范圍：

低電平：-0.3V≤Vin≤1.5V（掌握信號無效）

高電平：2.3V≤Vin≤Vss（掌握信號有效）

3.3乒乓球落點的實現(xiàn)方法

本步法訓練系統(tǒng)的無線掌握是通過激光發(fā)生器來實現(xiàn)的。激光發(fā)生器的作用是為了將電能轉(zhuǎn)為光能。由圖4所示。激光發(fā)生器是由真空泵、輸出鏡、諧振腔、循環(huán)泵、熱交換器以及反射鏡等幾局部共同組成的。諧振腔也被稱為等離子管，被抽成近似真空的諧振腔里布滿了CO2以及幫助的氣體He與N2，混合氣體就在循環(huán)泵的作用之下周而復始循環(huán)著。給位于諧振腔內(nèi)的電極加20000V的直流電壓，則該電壓就供應幾十毫安的直流電流。這樣在放電的時候，諧振腔內(nèi)混合氣體中的N2分子由于受到了電子的撞擊從而被激發(fā)了起來，受到激發(fā)了的N2分子便會和CO2分子產(chǎn)生碰撞，N2分子就會把自己的能量傳遞給CO2分子，而CO2分子在從低能級躍遷到高能級的時候就會釋放出光子，由于諧振腔內(nèi)反射鏡與輸出鏡共同作用，光子又將能量傳遞給更多的CO2分子，從而使CO2分子的低能級躍遷很快進入到群發(fā)的狀態(tài)，將會釋放出更多的光子，形成了激光。最終，25%的激光經(jīng)輸出鏡進到光路系統(tǒng)而形成激光燈。

圖4激光器內(nèi)部構造圖

本設計選用的激光發(fā)生器為3V電壓，紅線接正極，藍線接負極，通過ARM掌握板可對其直接進展供電。

3.4遙控電路

紅外遙控接收頭的型號為CZS-10，采納LC振蕩電路，內(nèi)含放大整形，輸出的數(shù)據(jù)信號為TTL電平，可直接至解碼器，使用極為便利，性價比擬高。接收頭有較寬的接收帶寬，一般為±10MHz，出廠時一般調(diào)在315MHz。接收頭一般采納DC5V供電，如有特別要求也可調(diào)整電壓，電壓的調(diào)整范圍為3～8V。接收頭的頻率一般是315MHz，如有特別要求也可調(diào)整頻率，頻率的調(diào)整范圍為100MHz～500MHz。

紅外遙控接收模塊CZS-10的詳細參數(shù)如下：

工作電壓：DC5V

工作頻率：315MHz、433.92MHz

工作電流：4.5mA

接收靈敏度：-103dBm

編碼方式：焊盤編碼（固定碼）

工作方式：M8（點動）、L8（互鎖）、T8（自鎖）

調(diào)制方式：調(diào)幅（OOK）

工作溫度：-10℃～+70℃

尺寸：58mm×25mm×7mm

4乒乓球步法訓練系統(tǒng)的軟件設計

系統(tǒng)程序主要使用C語言編寫，并在KeiluVision4開發(fā)環(huán)境下編譯調(diào)試完成。

各功能模塊的程序由主程序及若干子程序組成，主程序包括GPIO口的定義初始化和顯示器配置程序。系統(tǒng)程序主要由電機驅(qū)動子程序、按鍵掃描子程序、顯示子程序等構成。乒乓球步法訓練系統(tǒng)的主程序流程圖如圖5示。

圖5乒乓球步法訓練系統(tǒng)的主程序流程圖

該乒乓球步法訓練系統(tǒng)的實物如圖6所示。

圖6乒乓球步法訓練系統(tǒng)實物圖

5結(jié)語

本文主要完成了乒乓球步法訓練系統(tǒng)的設計與制作。系統(tǒng)硬件局部主要完成步法訓練器的形狀設計、電源模塊、步進電機驅(qū)動模塊、顯示模塊的設計制作。系統(tǒng)軟件局部以實現(xiàn)系統(tǒng)功能為目的，采納模塊化構造設計。本系