專利名稱：一種籃球訓(xùn)練器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー種籃球訓(xùn)練器，特別是ー種籃球訓(xùn)練器。
背景技術(shù)：
籃球是ー項十分受歡迎的體育運動，從事籃球運動的人群廣泛，但由于缺乏專業(yè)的知識和系統(tǒng)的訓(xùn)練，人們投籃動作千奇百怪，錯誤百出，錯誤的動作不僅影響了籃球的觀賞性，還影響了命中率，削弱了人們從事籃球運動的積極性。我們知道投籃時投球的兩臂之間的角度和跳躍的高度是兩項重要的指標(biāo)。而市面上并沒有專門針對此的籃球訓(xùn)練器，大部分人只能靠自我體會與領(lǐng)悟，這種情況導(dǎo)致了投籃訓(xùn)練的效率極其低下，造成了大多數(shù)人投籃動作的不規(guī)范。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于提供ー種精度高、使用方便、可靠性高的籃球訓(xùn)練器。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提出的技術(shù)方案為—種籃球訓(xùn)練器包括超聲波模塊、加速度模塊、主控模塊、無線傳輸模塊、上位機；其中，超聲波模塊，用于根據(jù)主控模塊發(fā)送的超聲波生成控制指令，產(chǎn)生初始超聲波；同吋，對檢測到的初始超聲波進(jìn)行放大處理，并將得到放大超聲波發(fā)送至主控模塊。加速度模塊，用于根據(jù)主控模塊發(fā)送的加速度檢測控制指令，將測量得到的投籃加速度信息發(fā)送至主控模塊。主控模塊，用于預(yù)先記錄大臂長度與小臂長度；向超聲波模塊發(fā)送超聲波生成控制指令；將向超聲波模塊發(fā)送超聲波生成控制指令的超聲波生成時間、接收到來自超聲波模塊的放大超聲波接收時間之間的時間差轉(zhuǎn)換為投籃時肩部和腕部之間的距離，并進(jìn)一歩將投籃時肩部和腕部之間的距離轉(zhuǎn)換為大臂和小臂之間的角度；還用于向加速度模塊發(fā)送加速度檢測控制指令，將從加速度模塊接收的加速度信息轉(zhuǎn)換為跳躍高度；將大臂與小臂之間的角度、跳躍高度發(fā)送至無線傳輸模塊。無線傳輸模塊，用于將主控模塊發(fā)送的大臂與小臂之間的角度、跳躍高度轉(zhuǎn)發(fā)至上位機。上位機，用于存儲并顯示無線傳輸模塊發(fā)送的大臂與小臂之間的角度、跳躍高度。綜上所述，本發(fā)明所述ー種籃球訓(xùn)練器，主控模塊根據(jù)超聲波模塊提供的超聲波傳播時差、加速度模塊提供的投籃加速度信息，實時獲取投籃者投籃時大臂和小臂之間的角度和跳躍高度，并將大臂和小臂之間的角度、跳躍高度發(fā)送至上位機，上位機存儲各個時間內(nèi)的大臂和小臂之間的角度、跳躍高度；根據(jù)上位機存儲的歷史大臂和小臂之間的角度與跳躍高度、實時大臂和小臂之間的角度與跳躍高度，分析投籃者的動作是否規(guī)范，從而根據(jù)分析結(jié)果規(guī)范投籃者的投籃動作；因此，本發(fā)明具有規(guī)范精度較高、使用方便的特點 ’另夕卜，本發(fā)明采用的超聲波模塊、加速度模塊、主控模塊、無線傳輸模塊的可靠性均較高，故本發(fā)明具有較高的可靠性。


圖I為本發(fā)明所述籃球訓(xùn)練器的總體組成結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明所述超聲波模塊的組成結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為本發(fā)明所述超聲波發(fā)射模塊的組成結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為本發(fā)明所述邏輯處理單元的組成結(jié)構(gòu)示意圖。圖5為本發(fā)明所述超聲波接收模塊的組成結(jié)構(gòu)示意圖。 圖6為本發(fā)明所述信號放大單元的組成結(jié)構(gòu)示意圖。圖7為本發(fā)明所述電壓轉(zhuǎn)換單元的組成結(jié)構(gòu)示意圖。圖8為本發(fā)明所述加速度模塊的組成結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖及具體實施例對本發(fā)明作進(jìn)ー步地詳細(xì)描述。圖I為本發(fā)明所述籃球訓(xùn)練器的總體組成結(jié)構(gòu)示意圖。如圖I所示，本發(fā)明所述籃球訓(xùn)練器包括超聲波模塊2、加速度模塊3、主控模塊I、無線傳輸模塊4、上位機5 ;其中，超聲波模塊2，用于根據(jù)主控模塊I發(fā)送的超聲波生成控制指令，產(chǎn)生初始超聲波；同吋，對檢測到的初始超聲波進(jìn)行放大處理，并將得到放大超聲波發(fā)送至主控模塊I。加速度模塊3，用于根據(jù)主控模塊I發(fā)送的加速度檢測控制指令，將測量得到的投籃加速度信息發(fā)送至主控模塊I。主控模塊1，用于預(yù)先記錄大臂長度與小臂長度；向超聲波模塊2發(fā)送超聲波生成控制指令；將向超聲波模塊I發(fā)送超聲波生成控制指令的超聲波生成時間、接收到來自超聲波模塊I的放大超聲波接收時間之間的時間差轉(zhuǎn)換為投籃時肩部和腕部之間的距離，并進(jìn)ー步將投籃時肩部和腕部之間的距離轉(zhuǎn)換為大臂和小臂之間的角度；還用于向加速度模塊3發(fā)送加速度檢測控制指令，將從加速度模塊3接收的加速度信息轉(zhuǎn)換為跳躍高度；將大臂與小臂之間的角度、跳躍高度發(fā)送至無線傳輸模塊4。本發(fā)明中，采用余弦定理，根據(jù)大臂長度、小臂長度、測得的投籃時肩部和腕部之間的距離，可以獲得大臂和小臂之間的角度。本發(fā)明中，加速度信息包括投籃時人體離開地面前的加速度、人體的空中加速度、人體落地后的加速度；由于人體離開地面前的加速度與人體的空中加速度不同，人體落地后的加速度與人體的空中加速度也不同，故由人體離開地面前的加速度變化至人體落地后的加速度之間的時間差即為人體騰空時間；根據(jù)人體騰空時間與重力加速度，即可獲得跳
躍高度。本發(fā)明中，主控模塊I為STC12C2052AD單片機。STC12C2052AD單片機是中國宏晶公司生產(chǎn)的單時鐘/機器周期的單片機，是具有高速、低功耗、抗干擾超強的新一代增強型8051單片機。無線傳輸模塊4，用于將主控模塊I發(fā)送的大臂與小臂之間的角度、跳躍高度轉(zhuǎn)發(fā)至上位機5。本發(fā)明中，無線傳輸模塊4為藍(lán)牙透傳模塊。上位機，用于存儲并顯示無線傳輸模塊4發(fā)送的大臂與小臂之間的角度、跳躍高度?？傊景l(fā)明所述ー種籃球訓(xùn)練器中，主控模塊根據(jù)超聲波時差、加速度信息，實時獲取投籃者投籃時大臂和小臂之間的角度、跳躍高度，，使得本發(fā)明具有精度較高、使用方便、可靠性高的特點；另外，本發(fā)明還可以通過上位機顯示結(jié)果分析投籃者的動作規(guī)范與否，用于規(guī)范投籃動作。圖2為本發(fā)明所述超聲波模塊2的組成結(jié)構(gòu)示意圖。如圖2所示，超聲波模塊2包括超聲波發(fā)射模塊21、超聲波接收模塊22 ;超聲波發(fā)射模塊21接于主控模塊I第一輸出端，超聲波接收模塊22接于主控模塊I第二輸入端；其中， 超聲波發(fā)射模塊21，用于根據(jù)主控模塊I傳送來的超聲波生成控制信號，將產(chǎn)生的初始超聲波發(fā)送至超聲波接收模塊22。超聲波接收模塊22，用于將檢測到的來自超聲波發(fā)射模塊21的初始超聲波進(jìn)行放大處理，并將得到的放大超聲波發(fā)送給主控模塊I。圖3為本發(fā)明所述超聲波發(fā)射模塊21的組成結(jié)構(gòu)示意圖。如圖3所示，超聲波發(fā)射模塊21包括邏輯處理單元211、超聲波發(fā)射頭212 ;邏輯處理單元211輸入端連接主控模塊I第一輸出端，邏輯處理單元211輸出端連接超聲波發(fā)射頭21 ;其中，邏輯處理單元211，用于根據(jù)主控模塊I傳來的超聲波生成控制信號產(chǎn)生頻率為40KHz的高電平信號與低電平信號，且高電平信號與低電平信號的持續(xù)時間均相等，并將該高電平信號與低電平信號發(fā)送至超聲波發(fā)射頭212。超聲波發(fā)射頭212，用于對來自邏輯處理器単元211的高電平信號與低電平信號進(jìn)行共振處理，產(chǎn)生初始超聲波，并將初始超聲波發(fā)送至超聲波接收模塊22。實際應(yīng)用中，超聲波發(fā)射頭211為TCT40-16T壓電陶瓷超聲波傳感器。圖4為本發(fā)明所述邏輯處理單元的組成結(jié)構(gòu)示意圖。如圖4所示，邏輯處理器單元211包括五個非門與第三電阻、第十電阻；其中，第一非門Ul、第二非門U2和第三非門U3的輸入端均接于主控模塊I第一輸出端，第二非門U2和第三非門U3的輸出端、第三電阻R3一端均接入超聲波發(fā)射頭的一個輸入端，第三電阻R3另一端接外部電源；第一非門Ul的輸出端連接至第四非門U4和第五非門U5的輸入端，第四非門U4和第五非門U5的輸出端、第十電阻RlO —端均連接至超聲波發(fā)射頭另ー輸入端,第十電阻RlO另一端接外部電源。圖5為本發(fā)明所述超聲波接收模塊的組成結(jié)構(gòu)示意圖。如圖5所示，超聲波接收模塊22包括超聲波接收頭221、信號放大單元222、電壓轉(zhuǎn)換單元223，其中，超聲波接收頭221，用于將從超聲波發(fā)射模塊21接收的初始超聲波轉(zhuǎn)化為初始電信號，并將該初始電信號發(fā)送至信號放大單元222。實際應(yīng)用中，超聲波接收頭221為TCT40-16R1壓電陶瓷超聲波傳感器。信號放大單元222，用于將超聲波接收頭發(fā)送來的初始電信號進(jìn)行放大后，得到放大電信號；并將放大電信號發(fā)送至電壓轉(zhuǎn)換單元223。電壓轉(zhuǎn)換單元223，用于獲取外部給定的預(yù)設(shè)信號；對信號放大單元222發(fā)送來的放大電信號與預(yù)設(shè)信號進(jìn)行比較，得到放大超聲波，將根據(jù)該放大超聲波發(fā)送給主控模塊Io圖6為本發(fā)明所述信號放大單元的組成結(jié)構(gòu)示意圖。如圖6所示，信號放大單元222包括第一運算放大器U1、第二運算放大器U2、第一反饋電阻R1、第二反饋電阻R2、第一耦合電容Cl，第二耦合電容C2、濾波電容C3、第六分壓電阻R6、第九分壓電阻R9、第三輸入電阻R3,第五輸入電阻R5 ;其中,第三輸入電阻R3 —端、第一稱合電容Cl 一端均連接超聲波接收頭的一端，第三輸入電阻R3另一端、超聲波接收頭的另一端均接地，第一耦合電容Cl的另一端連接第一運算放大器Ul正向輸入端；第一反饋電阻Rl —端連接第一運算放大器Ul的輸出端，第一反饋電阻Rl另一端連接第一運算放大器Ul的同向輸入端；第六分壓電阻R6的一端、第九分壓電阻R9的一端、濾波電容C3的一端均連接至第二運算放大器U2的反向輸入端，第六分壓電阻R6的另一端、濾波電容C3的另一端均接地，第九分壓電阻R9的另一端接外部電源；第一運算放大器Ul的輸出端依次通過第二稱合電容C2、第五輸入電阻R5串聯(lián)接入第二運算放大器Ul的正向輸入端，第二反饋電阻R2的一端接第二運算放大 器U2的正向輸入端，第二反饋電阻R2的另一端和第二運算放大器的輸出端均連接至電壓轉(zhuǎn)換單元223。圖7為本發(fā)明所述電壓轉(zhuǎn)換單元223的組成結(jié)構(gòu)示意圖。如圖7所示，電壓轉(zhuǎn)換単元223包括第三運算放大器U3、第七分壓電阻R7、第八分壓電阻R8，第三運算放大器U3同向輸入端接信號放大單兀222的輸出端,第七分壓電阻R7 —端、第八分壓電阻R8 —端均連接至第三運算放大器U3的反向輸入端，第八分壓電阻R8另一端接外部電源，第七分壓電阻R7另一端接地。實際應(yīng)用中，主控模塊I、超聲波發(fā)射模塊21、超聲波接收模塊22中的信號放大單元222、電壓轉(zhuǎn)換單元223、加速度模塊3、無線傳輸模塊4均固定于運動員肩部，超聲波接收模塊22中的超聲波接收頭221固定于運動員腕部。圖8為本發(fā)明所述加速度模塊3的組成結(jié)構(gòu)示意圖。如圖8所示，加速度模塊3包括加速度傳感器，第i 電阻R11，第十二電阻R12 ;其中第^ 電阻Rll —端接外部電源，另一端接加速度傳感器數(shù)據(jù)端，第十二電阻R12—端接外部電源，另一端接加速度傳感器時鐘端，加速度傳感器電源斷接外部電源，地端接地，中斷輸出端、空置端均空置。綜上所述，以上僅為本發(fā)明較佳實施例而已，并非限于本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡在本發(fā)明精神和方案基礎(chǔ)上所做的任何修改和改進(jìn)等，都應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.ー種籃球訓(xùn)練器，其特征在于，所述籃球訓(xùn)練器包括超聲波模塊、加速度模塊、主控模塊、無線傳輸模塊、上位機；其中， 超聲波模塊，用于根據(jù)主控模塊發(fā)送的超聲波生成控制指令，產(chǎn)生初始超聲波；同吋，對檢測到的初始超聲波進(jìn)行放大處理，并將得到放大超聲波發(fā)送至主控模塊； 加速度模塊，用于根據(jù)主控模塊發(fā)送的加速度檢測控制指令，將測量得到的投籃加速度信息發(fā)送至主控模塊； 主控模塊，用于預(yù)先記錄大臂長度與小臂長度；向超聲波模塊發(fā)送超聲波生成控制指令；將向超聲波模塊發(fā)送超聲波生成控制指令的超聲波生成時間、接收到來自超聲波模塊的放大超聲波接收時間之間的時間差轉(zhuǎn)換為投籃時肩部和腕部之間的距離，并進(jìn)一步將投籃時肩部和腕部之間的距離轉(zhuǎn)換為大臂和小臂之間的角度；還用于向加速度模塊發(fā)送加速度檢測控制指令，將從加速度模塊接收的加速度信息轉(zhuǎn)換為跳躍高度；將大臂與小臂之間的角度、跳躍高度發(fā)送至無線傳輸模塊； 無線傳輸模塊，用于將主控模塊發(fā)送的大臂與小臂之間的角度、跳躍高度轉(zhuǎn)發(fā)至上位機； 上位機，用于存儲并顯示無線傳輸模塊發(fā)送的大臂與小臂之間的角度、跳躍高度。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種籃球訓(xùn)練器，其特征在于，所述主控模塊為STC12C2052AD 單片機。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種籃球訓(xùn)練器，其特征在于，所述超聲波模塊包括超聲波發(fā)射模塊、超聲波接收模塊；超聲波發(fā)射模塊接于所述主控模塊第一輸出端，超聲波接收模塊接于所述主控模塊第二輸入端；其中， 超聲波發(fā)射模塊，用于根據(jù)所述主控模塊傳送來的超聲波生成控制信號，將產(chǎn)生的初始超聲波發(fā)送至超聲波接收模塊； 超聲波接收模塊，用于將檢測到的來自超聲波發(fā)射模塊的初始超聲波進(jìn)行放大處理，并將得到的放大超聲波發(fā)送給所述主控模塊。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的ー種籃球訓(xùn)練器，其特征在于，所述超聲波發(fā)射模塊包括邏輯處理器単元、超聲波發(fā)射頭；邏輯處理單元輸入端連接所述主控模塊第一輸出端，邏輯處理單元輸出端連接超聲波發(fā)射頭；其中， 邏輯處理器單元，用于根據(jù)所述主控模塊傳來的超聲波生成控制信號產(chǎn)生頻率為40KHz的高電平信號與低電平信號，且高電平信號與低電平信號的持續(xù)時間均相等，并將該高電平信號與低電平信號發(fā)送至超聲波發(fā)射頭； 超聲波發(fā)射頭，用于對來自邏輯處理器単元的高電平信號與低電平信號進(jìn)行共振處理，產(chǎn)生初始超聲波，并將初始超聲波發(fā)送至超聲波接收模塊。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的ー種籃球訓(xùn)練器，其特征在干，所述邏輯處理器単元包括五個非門與第三電阻、第十電阻；其中，第一非門、第二非門和第三非門的輸入端均接于所述主控模塊第一輸出端，第二非門和第三非門的輸出端、第三電阻一端均接入超聲波發(fā)射頭的一個輸入端，第三電阻另一端接外部電源；第一非門的輸出端連接至第四非門和第五非門的輸入端，第四非門和第五非門的輸出端、第十電阻一端均連接至超聲波發(fā)射頭另ー輸入端，第十電阻另一端接外部電源。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的ー種籃球訓(xùn)練器，其特征在干，所述超聲波接收模塊包括超聲波接收頭、信號放大單元、電壓轉(zhuǎn)換單元，其中， 超聲波接收頭，用于將從所述超聲波發(fā)射模塊接收的初始超聲波轉(zhuǎn)化為初始電信號，并將該初始電信號發(fā)送至信號放大單元； 信號放大單元，用于將超聲波接收頭發(fā)送來的初始電信號進(jìn)行放大后，得到放大電信號；并將放大電信號發(fā)送至電壓轉(zhuǎn)換單元； 電壓轉(zhuǎn)換單元，用于獲取外部給定的預(yù)設(shè)信號；對信號放大單元發(fā)送來的放大電信號與預(yù)設(shè)信號進(jìn)行比較，得到放大超聲波，將根據(jù)該放大超聲波發(fā)送給所述主控模塊。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種籃球訓(xùn)練器，其特征在于，所述信號放大單元包括第一運算放大器、第二運算放大器、第一反饋電阻、第二反饋電阻、第一耦合電容，第二耦合電容、濾波電容、第六分壓電阻、第九分壓電阻、第三輸入電阻，第五輸入電阻；其中，第三輸入電阻一端、第一稱合電容一端均連接所述超聲波接收頭的一端，第三輸入電阻另一端、超聲波接收頭的另一端均接地，第一耦合電容的另一端連接第一運算放大器正向輸入端；第一反饋電阻一端連接第一運算放大器的輸出端，第一反饋電阻另一端連接第一運算放大器的同向輸入端；第六分壓電阻的一端、第九分壓電阻的一端、濾波電容的一端均連接至第二運算放大器的反向輸入端，第六分壓電阻的另一端、濾波電容的另一端均接地，第九分壓電阻的另一端接外部電源；第一運算放大器的輸出端依次通過第二耦合電容、第五輸入電阻串聯(lián)接入第二運算放大器的正向輸入端，第二反饋電阻的一端接U2的正向輸入端，第二反饋電阻R2的另一端和第二運算放大器的輸出端均連接至所述電壓轉(zhuǎn)換單元。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種籃球訓(xùn)練器，其特征在于，所述電壓轉(zhuǎn)換單元包括第三運算放大器、第七分壓電阻、第八分壓電阻，第三運算放大器同向輸入端接所述信號放大單元的輸出端，第七分壓電阻一端、第八分壓電阻一端均連接至第三運算放大器的反向輸入端，第八分壓電阻另一端接外部電源，第七分壓電阻另一端接地。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種籃球訓(xùn)練器，其特征在于，所述無線傳輸模塊為藍(lán)牙透傳模塊。
全文摘要
一種籃球訓(xùn)練器，包括用于產(chǎn)生超聲波的超聲波模塊、用于提供投籃加速度信息的加速度模塊、用于根據(jù)超聲波與加速度信息獲取投籃時大臂和小臂之間的角度、跳躍高度的主控模塊、用于轉(zhuǎn)發(fā)大臂和小臂之間的角度、跳躍高度的無線傳輸模塊以及存儲并顯示歷史的大臂和小臂之間的角度、跳躍高度與實時的大臂和小臂之間的角度、跳躍高度的上位機。本發(fā)明具有精度高、使用方便、可靠性高的特點，可廣泛應(yīng)用于業(yè)余運動員以及專業(yè)運動員的日常訓(xùn)練之中。
文檔編號A63B69/00GK102847287SQ20121035021
公開日2013年1月2日 申請日期2012年9月5日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月5日
發(fā)明者張濤, 閆俊鋒, 任彥昭, 余令藝, 張永奎, 夏東方, 郭江龍, 郝騰飛 申請人:河南理工大學(xué)