[发明专利]一种足球颠球次数检测系统

权利要求书

1.一种足球颠球次数检测系统，其特征在于，包括MCU、无线信号接收装置和足球；足球中设有无线发射模块；

无线信号接收装置包括设置在测试区域（10）边缘处的立柱（8）和设置在立柱上的无线接收模块（9）；无线接收模块固定在立柱上；

无线发射模块与无线接收模块无线通信连接；

无线接收模块与MCU相连；

MCU用于根据无线接收模块接收的信号识别颠球次数；

MCU连接有显示屏，显示用于显示实时的颠球数和最终的颠球测试成绩；

MCU连接有通信模块；通信模块用于将MCU接收到的数据传输到上位机或服务器，或传输到远程智能终端；

足球中的无线发射模块以恒定功率发送电磁波，MCU基于无线接收模块接收的电磁波强度的变化识别颠球次数；

具体识别过程包括：

识别初次颠球m1；

识别中间颠球次数：mx；

强度每逆变两次视为一次颠球，逆变是指强度拐点，即由增大变为减小或由减小变为增大；

最终的颠球次数m=m1+mx=1+mx；

立柱为2个，2个立柱布置在检测区域的相对两侧；每一个立柱上的顶部和底部均设有无线接收模块；

立柱的高度在1-2m之间；

还包括定位球测试系统；

测试区域作为定位球测试系统的起始点；

定位球测试的系统包括测试垫和传感器组；

传感器组设置在测试垫上，用于检测足球在测试垫上的落点；

传感器组的输出端与MCU相连，MCU与显示屏连接，显示屏用于显示测试成绩；

MCU基于各压力传感器的检测值计算落点位置；计算方法为：

步骤I：确定落点所在矩形单元，即目标矩形单元；

对测量值进行排序，去测量值最大的3个相连的压力传感器所在的矩形单元为目标矩形单元；

步骤II：计算在该目标矩形单元内4个计算点Q1~Q4的坐标；

将测量值换算成半径；测量值大则半径越小；测量值与半径之间的函数关系，可以通过预先的测试进行获得；

基于余弦定理计算该目标矩形单元中2个相连的压力传感器确定的计算点的坐标；

步骤III：求4个计算点Q1~Q4的重心即为落点P的坐标，完成落点计算；

则最终落点P的位置即为Q1-Q4点的重心位置，即P(x_p，y_p)点的坐标计算如下：

x_p=（x _Q1+ x _Q2+ x _Q3+ x _Q4）/4;

y_p=（y _Q1+ y _Q2+ y _Q3+ y _Q4）/4;

其中，x _Q1、 x _Q2、 x _Q3、 x _Q4 分别为Q1-Q4点的横坐标；y _Q1、 y _Q2、y _Q3、y _Q4分别为Q1-Q4点的纵坐标；

最后再基于落点P(x_p，y_p)的位置换算成足球定位球测试成绩;

还包括定位球测试的备用测试系统：基于光电定位的足球定位球自动测试装置及系统；

基于光电定位的足球定位球自动测试装置，包括测试垫、外框和MCU；

测试垫设置在外壳中，外框为矩形，外框的第一侧和第二侧分别设有M和N个发光管，第一侧与第二侧相邻；

外壳的第三侧和第四侧分别设有M和N个光接收管；第三侧与第四侧相邻；且第一侧和第三侧相对，第二侧与第四侧相对；

M个发光管与M个接收管对应设置，没有阻挡时，M个发光管发出的光线能对应射到M个接收管中；

N个发光管与N个接收管对应设置，没有阻挡时，N个发光管发出的光线能对应射到N个接收管中；

所有的发光管受控于MCU，MCU控制所有的发光管的同时开闭，或能控制任一发光管关闭或打开；

所有的光接收管的输出电信号送入到MCU中；MCU根据该电信号判断足球的落点；

同一侧的相邻2个的发光管的间距小于足球的直径，同一侧的相邻2个的光接收管之间的间距小于足球的直径，从而保证足球在任何位置都能被检测到；

同一侧的发光管等间距设置或变间距设置；

为保证检测精度均一，第一侧和第二侧的多个发光管均等间距布置，且第一侧的发光管之间的间距与第二侧的发光管之间的间距相等；

MCU采用轮询的方式检测具体被阻挡光路的光接收管，从而实现足球的定位检测；

还包括视频监控无人飞行器，无人飞行器具有摄像头和无线传输模块，无线传输模块用于将采集的视频数据发送到MCU、服务器、上位机或远程智能终端；

检测垫或MCU由锂电池供电；

检测垫处设置多块光伏板，光伏板为锂电池充电；

锂电池采用恒流充电电路充电，恒流充电电路包括恒压驱动芯片和电流反馈电路；

恒压驱动芯片的电压输出端为恒流充电电路的正输出端VOUT+；恒压驱动芯片的负输出端接地；

恒压驱动芯片由直流电压供电端VIN+和VIN-供电；

所述的电流反馈电路包括电阻R1、R2和R5和参考电压端VREF+；

参考电压端VREF+通过依次串联的电阻R1、R2和R5接地；

电阻R5与R2的连接点为恒流充电电路的负输出端VOUT-；

电阻R1与R2的连接点接恒压驱动芯片的反馈端FB；

恒流充电电路还包括电压反馈电路；

电压反馈电路包括电阻R3和R4以及二极管D1；

电阻R3和R4串联后接在恒流充电电路的正输出端VOUT+与地之间；电阻R3和R4的连接点接二极管D1的阳极；二极管D1的阴极接恒压驱动芯片的反馈端FB；

在基于压力传感器的测试系统中，提出了基于CAN总线和多路选择器的2种数据传输方法，其中，采用多路选择器的方案中，采用两级选择器，还考虑到了信号弱情况下的放大倍数调整；

压力传感器输出模拟信号，压力传感器依次经第一多路模拟选择器、放大器和A/D转换器与MCU相连；

放大器由2个运算放大模块级联而成，前级的运算放大模块为放大倍数可调的运算放大，基于第二多路模拟选择器实现调节，所有的压力传感器均通过CAN总线与MCU通信连接；

第一多路模拟选择器为16路选1模块开关，或由2个16路选1模块开关并联而成的32选1模拟开关；

电路工作过程说明：

V0-V15路电压值经16选1模拟数据选择器后从IO端输出，即为V1；

本电路采用二级放电电路，包括2个运放，分别是AMP1和AMP2，均为反比例放大器；其中AMP1能调节放电倍数，具体为具有4档调节倍数，具有电阻的设置，分别为2.4，1，0.51和0.27倍，而AMP2的放大倍数为1，即相当于反相器；且运放AMP1放大倍数的切换，是由4选1模拟选择器来实现的；

最终的放大后的信号为V0，再进入ADC端进行模数转换；

16选1模拟数据选择器和4选1模拟选择器均有MCU进行选通和控制。