光电式高尔夫击球参数测试系统设计

论文总字数：32911字

摘 要

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摘 要

高尔夫运动中，挥杆是最为重要的技术之一。击球者的挥杆技术决定了击球者能否用尽可能少的杆数准确地将球击入球洞。为了能将高尔夫球准确地击得尽可能远，击球者需要在下挥杆时让高尔夫球杆速度尽可能快，并且球杆头在触球时能够正对高尔夫球，并保持杆面平行。此外，目前球场训练经济成本较高。本文设计了一种基于STC89C52单片机的光电式高尔夫球击球参数测试系统，来帮助击球者进行挥杆训练，适时修正动作，并降低训练成本。

该系统以四点法来测试杆面的移动参数，主要由光电检测模块、STC89C52单片机以及LCD12864液晶显示模块组成。其中，光电检测模块采用了四个激光器由底座下向上发射由光电二极管接收球杆头漫反射的光。光电信号经过STC89C52单片机处理，计算得到挥杆速度、球杆入杆的偏移角度、球杆出杆的偏移角度的信息，并在LCD12864液晶模块上显示。

最后搭建了一套测试的系统，并对以上功能进行了测试。结果表明，本文所设计的系统较好地实现了以上功能，且达到设计精度要求。本系统成本低廉，性能可靠，适合实际的高尔夫训练。

关键词：单片机 光电传感器 高尔夫球 击球参数测试

Abstract

Swing is one of the most important skill in golf. The skill of the golf player determines whether the player can hit the golf ball into holes in as few hits as possible. The player needs to make the speed of golf club as fast as possible during the downswing and make the club head hit golf ball straightly, keep the face of club parallel to the ground. Moreover, it will cost a lot if a golf player always train swing in golf course. So, we design a photoelectric swing data acquisition system that based on the MCU STC89C52 to help the players train skill of swing, correct action, and cut costs for training golf.

The system uses four-point method to detect and test the movement parameters of the club head, which is composed of photoelectric detection module, the MCU STC89C52 and the LCD12864 liquid crystal display. The photoelectric detection module uses four lasers to emit light from the bottom of base to up and the photodiode receive diffused reflection light from golf head. After the MCU STC89C52 process photoelectric signal, the data such as the speed of swing, the bias-angle of the club enter and exit can be calculated, besides, the data can be displayed on the LCD12864 liquid crystal display.

Finally, we built a test system to test the functions above. In the result, the system that we design can achieve the functions above, and meet the designed accuracy requirements. In addition, the system has low cost, reliable, satisfy the need of practical golf training.

KEY WOEDS: MCU (Micro Controller Unit), photoelectric sensor, golf, batting parameter test

目 录

摘要 Ⅰ

Abstract Ⅱ

第一章 绪论 1

1.1 引言 1

1.2 高尔夫挥杆技术要求的分析 1

1.3 高尔夫击球参数测量系统的研究应用现状 2

1.3.1 基于对球杆头检测 2

1.3.2 基于运动捕捉 3

1.3.3 基于高尔夫球探测 4

1.3.4 多传感器融合技术使用的趋势 5

1.4 本文研究目的和主要研究内容 5

第二章 系统的总体设计 7

2.1 系统的检测原理 7

2.2 系统的总体架构及各模块功能 8

第三章 光电检测模块的设计 10

3.1 光电检测模块的实现方案对比 10

3.2 激光器及调制 10

3.2.1 激光器的选择 10

3.2.2 光电检测模块 11

3.2.3 激光的调制 13

3.2.4 接收管的选择 14

3.3 光电检测模块结构设计 16

第四章 单片机的程序设计 17

4.1 STC89C52单片机及LCD12864的介绍 17

4.1.1 STC89C52单片机的介绍 17

4.1.2 LCD12864液晶显示模块的介绍 18

4.2 单片机的I/O口分配及硬件连接 20

4.2.1 STC89C52的I/O口介绍 20

4.2.2 I/O口的分配以及硬件连接原理图 21

4.3 单片机的程序设计 21

4.3.1 I/O检测电平变化 21

4.3.2 定时器 23

4.3.3 LCD12864液晶模块驱动 25

4.3.4 数据处理 25

4.3.5 总体设计 25

第五章 硬件测试结果及分析 26

5.1 系统的测试 26

5.1.1 光电检测模块的测试 26

5.1.2 单片机模块和LCD12864液晶显示模块的测试 28

5.1.3 系统整体的测试 29

5.2 对测试结果的分析 30

结论 32

致谢 33

参考文献(References) 34

附录1 单片机程序代码 36

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