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(xiàng)十分受歡迎的體育運(yùn)動(dòng)，從事籃球運(yùn)動(dòng)的人群廣泛，但由于缺乏專業(yè)的知識(shí)和系統(tǒng)的訓(xùn)練，人們投籃動(dòng)作千奇百怪，錯(cuò)誤百出，錯(cuò)誤的動(dòng)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(yùn)動(dòng)的積極性。我們知道投籃時(shí)投球的兩臂之間的角度和跳躍的高度是兩項(xiàng)重要的指標(biāo)。而市面上并沒有專門針對(duì)此的籃球訓(xùn)練器，大部分人只能靠自我體會(huì)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(dòng)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(jī)；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(duì)檢測(cè)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(cè)控制指令，將測(cè)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(zhǎng)度與小臂長(zhǎng)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(shí)間、接收到來自超聲波模塊的放大超聲波接收時(shí)間之間的時(shí)間差轉(zhuǎn)換為投籃時(shí)肩部和腕部之間的距離，并進(jìn)一歩將投籃時(shí)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(cè)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(jī)。上位機(jī)，用于存儲(chǔ)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(shí)差、加速度模塊提供的投籃加速度信息，實(shí)時(shí)獲取投籃者投籃時(shí)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(jī)，上位機(jī)存儲(chǔ)各個(gè)時(shí)間內(nèi)的大臂和小臂之間的角度、跳躍高度；根據(jù)上位機(jī)存儲(chǔ)的歷史大臂和小臂之間的角度與跳躍高度、實(shí)時(shí)大臂和小臂之間的角度與跳躍高度，分析投籃者的動(dòng)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(dòng)作；因此，本發(fā)明具有規(guī)范精度較高、使用方便的特點(diǎn) ’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(hào)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(shí)施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對(duì)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(jī)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(duì)檢測(cè)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(cè)控制指令，將測(cè)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(zhǎng)度與小臂長(zhǎng)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(shí)間、接收到來自超聲波模塊I的放大超聲波接收時(shí)間之間的時(shí)間差轉(zhuǎn)換為投籃時(shí)肩部和腕部之間的距離，并進(jìn)ー步將投籃時(shí)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(cè)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(zhǎng)度、小臂長(zhǎng)度、測(cè)得的投籃時(shí)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(shí)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(shí)間差即為人體騰空時(shí)間；根據(jù)人體騰空時(shí)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(jī)。STC12C2052AD單片機(jī)是中國(guó)宏晶公司生產(chǎn)的單時(shí)鐘/機(jī)器周期的單片機(jī)，是具有高速、低功耗、抗干擾超強(qiáng)的新一代增強(qiáng)型8051單片機(jī)。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(jī)5。本發(fā)明中，無線傳輸模塊4為藍(lán)牙透?jìng)髂K。上位機(jī)，用于存儲(chǔ)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?，本發(fā)明所述ー種籃球訓(xùn)練器中，主控模塊根據(jù)超聲波時(shí)差、加速度信息，實(shí)時(shí)獲取投籃者投籃時(shí)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(diǎn)；另外，本發(fā)明還可以通過上位機(jī)顯示結(jié)果分析投籃者的動(dòng)作規(guī)范與否，用于規(guī)范投籃動(dòng)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(hào)，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(cè)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(hào)產(chǎn)生頻率為40KHz的高電平信號(hào)與低電平信號(hào)，且高電平信號(hào)與低電平信號(hào)的持續(xù)時(shí)間均相等，并將該高電平信號(hào)與低電平信號(hào)發(fā)送至超聲波發(fā)射頭212。超聲波發(fā)射頭212，用于對(duì)來自邏輯處理器単元211的高電平信號(hào)與低電平信號(hào)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(shí)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(gè)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(gè)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(hào)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(hào)，并將該初始電信號(hào)發(fā)送至信號(hào)放大單元222。實(shí)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(hào)放大單元222，用于將超聲波接收頭發(fā)送來的初始電信號(hào)進(jìn)行放大后，得到放大電信號(hào)；并將放大電信號(hào)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(hào)；對(duì)信號(hào)放大單元222發(fā)送來的放大電信號(hào)與預(yù)設(shè)信號(hào)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(hào)放大單元的組成結(jié)構(gòu)示意圖。如圖6所示，信號(hào)放大單元222包括第一運(yùn)算放大器U1、第二運(yùn)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(yùn)算放大器Ul正向輸入端；第一反饋電阻Rl —端連接第一運(yùn)算放大器Ul的輸出端，第一反饋電阻Rl另一端連接第一運(yùn)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(yùn)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(yùn)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(yùn)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(yùn)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(yùn)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(yùn)算放大器U3、第七分壓電阻R7、第八分壓電阻R8，第三運(yùn)算放大器U3同向輸入端接信號(hào)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(yùn)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(shí)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(hào)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(yùn)動(dòng)員肩部，超聲波接收模塊22中的超聲波接收頭221固定于運(yùn)動(dòng)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(shí)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(shí)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(jī)；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(duì)檢測(cè)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(cè)控制指令，將測(cè)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(zhǎng)度與小臂長(zhǎng)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(shí)間、接收到來自超聲波模塊的放大超聲波接收時(shí)間之間的時(shí)間差轉(zhuǎn)換為投籃時(shí)肩部和腕部之間的距離，并進(jìn)一步將投籃時(shí)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(cè)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(jī)； 上位機(jī)，用于存儲(chǔ)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(jī)。
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(hào)，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(cè)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(hào)產(chǎn)生頻率為40KHz的高電平信號(hào)與低電平信號(hào)，且高電平信號(hào)與低電平信號(hào)的持續(xù)時(shí)間均相等，并將該高電平信號(hào)與低電平信號(hào)發(fā)送至超聲波發(fā)射頭； 超聲波發(fā)射頭，用于對(duì)來自邏輯處理器単元的高電平信號(hào)與低電平信號(hào)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(gè)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(gè)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(hào)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(hào)，并將該初始電信號(hào)發(fā)送至信號(hào)放大單元； 信號(hào)放大單元，用于將超聲波接收頭發(fā)送來的初始電信號(hào)進(jìn)行放大后，得到放大電信號(hào)；并將放大電信號(hào)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(hào)；對(duì)信號(hào)放大單元發(fā)送來的放大電信號(hào)與預(yù)設(shè)信號(hào)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(hào)放大單元包括第一運(yùn)算放大器、第二運(yùn)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(yùn)算放大器正向輸入端；第一反饋電阻一端連接第一運(yùn)算放大器的輸出端，第一反饋電阻另一端連接第一運(yùn)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(yùn)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(yùn)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(yùn)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(yùn)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(yùn)算放大器、第七分壓電阻、第八分壓電阻，第三運(yùn)算放大器同向輸入端接所述信號(hào)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(yùn)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?jìng)髂K。
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(shí)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(chǔ)并顯示歷史的大臂和小臂之間的角度、跳躍高度與實(shí)時(shí)的大臂和小臂之間的角度、跳躍高度的上位機(jī)。本發(fā)明具有精度高、使用方便、可靠性高的特點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于業(yè)余運(yùn)動(dòng)員以及專業(yè)運(yùn)動(dòng)員的日常訓(xùn)練之中。
文檔編號(hào)A63B69/00GK102847287SQ20121035021
公開日2013年1月2日 申請(qǐng)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(qǐng)人:河南理工大學(xué)