3.1　需求分析

首先还是分析买来的样机的功能，然后在此基础上设计自己的产品。图3-1是发球机的使用环境，发球机安装在乒乓球台上，在后方有收集网，机器发过来的球被人打过去以后落在收集网内，最终落到发球机的供球盒，在供球电动机的作用下依次被逐渐提升后通过发球电动机发射出来。球台分为 N 个发球落点，可以通过对发球机进行设置实现。

该自动发球机一共有7个落点，用户可通过红外遥控器设置好参数，然后通过红外遥控来命令发球机启动发球。

从图3-2可以看出，发球机由最底下的供球电动机将球输送到最上方的发球头，发球摆头装在陀机上，舵机则安装在机身梁上。因此前方的摆头是在舵机的控制下转动的。舵机通过左右摆动控制当前发球的落点，发球摆头内部有上下两个电动机，电动机轴上装胶轮，通过和球发生摩擦把球发出去。可以分别控制上下电动机的速度，如果上下的速度一样，球平飞出去；当下面的电动机快，上面的电动机慢时，球向下压着发出；当下面的电动机慢，上面的电动机快时，球向偏上方发出。上下速度差越大，发出的球角和水平夹角也越大。发球的电动机速度越高，球发出去的速度越快，力量也越大。

要设计同类产品，最重要的是分析市场，分析竞争的优势在哪里。如果完全做和样品一模一样的产品，首先是有知识产权侵权的风险，然后是销售优势并不具备。其他公司已经在这款产品上有了销售渠道和经验，你新做出来的如何能确保销售比他人顺利？最后肯定是打价格战，很可能生产的产品没有利润。因此完全模仿不是正常的发展方式。有不少公司为了降低研发投入采用抄袭的方式仿制产品，这除了有法律风险以外，也谈不上持续发展。

另外，不同的产品销售渠道和模式不同，比如前面提到的足疗机和本章的乒乓自动发球机相比，销售方式完全不同。足疗机走的是普通保健电子产品的销售模式，客户面向的是普通百姓，要靠量大，因此定价不能高。乒乓自动发球机面向的是行业用户，一般销售给俱乐部、体育馆、国外的家庭健身用。因此乒乓发球机的量不会有足疗机那么大，所以定价也要适当提高，故在设计中要显示一定的档次。

分析目前的样品机并结合对使用客户的调查，发现目前其他公司生产的发球机的遥控器使用不方便，遥控器是有线遥控方式，有一根很长的线，打乒乓球时用起来不方便。其次就是现有的遥控器采用数码管方式，要设置复杂点的参数很不方便。因此综合各方面的意见，修改现有的有线遥控方式为红外遥控方式，修改LED八段数码管方式为液晶显示方式。主机整体功能不变，适当增加辅助功能，如语音提示。

下面对发球机的两个主要部分——遥控器和发球主机的详细需求进行介绍。

3.1.1　遥控器需求分析

遥控器（单向传输，遥控距离不小于10m）：

（1）液晶显示，当按住按键不松手时，数字应该连续变化。

（2）当光标停在语种选择的“简体”上时，按“+”或“-”键可以变成“繁體”、“English”，同时将屏幕上的所有字符变成与之对应的语种。

（3）当光标停在计数的“9999”上时，按“+”或“-”键可以改变此数值（范围为1～9999，倒计数），每按一下变化100；当数值小于100后，每按一下变化5；当数值小于10后，每按一下变化1。

（4）当光标停在计时的“99”上时，数值变化范围为1～99，倒计时。

（5）当光标停在上轮速度的“3”上时，数值变化范围为0～9。

（6）当光标停在无规律发球的“关”上时，变化范围为开-关。当是“开”时，落点位置、个数、出球频率三者要锁住不可调。

（7）当光标停在下轮速度的“3”上时，数值变化范围为0～9。

（8）上轮速度和下轮速度不能同时为“0”。

（9）当光标停在落点位置的“7”上时，数值变化范围为1～11。

（10）当光标停在个数的“2”上时，数值变化范围为0～99。

（11）当光标停在出球频率的“5”上时，数值变化范围为1～9。

（12）当按下遥控器上的“暂停”键时，自动保存液晶屏幕上的所有信息，关闭无规律发球，同时发球机进入暂停状态。

（13）当按下遥控器上的“开始”键时，主板按照液晶屏幕上的命令运行。

（14）当发球机处于运行状态时，从遥控器上“自动卸球”键发过来的命令主板不予执行；只有当发球机处于暂停状态时主板才执行（供球电动机顺时针以5挡的速度转5圈，即光电开关感应15下）。

3.1.2　主板需求分析

1）当主板接通电源时，发球机处于暂停状态（计时也暂停）。

2）开始状态：也叫运行状态，表现如下。

（1）发球机按照遥控器上的命令运转（供球电动机要晚2s启动）。

（2）开始倒计数，当主板上的计数用完时（为0时），此时发球机自动进入暂停状态。

（3）当无规律发球是“开”时，落点位置、个数、出球频率三者要随机变化（但个数不能为0）。

（4）发球机处于开始状态时，从遥控器发过来的“无规律发球”、“落点位置”、“个数”、“出球频率”四者命令主板不予执行；只有当发球机处于暂停状态，按了“开始”键后主板才执行。

（5）落点位置、个数、出球频率三者关系举例：落点位置3、个数2、出球频率5，表示以5挡的出球频率在落点3的位置上发2个球。执行完这一行命令再执行下一行命令，如此反复循环执行这11行命令（当个数为0时直接跳到下一行执行）。

3）主板上要有卡球倒转（用检测电阻方式）、语音报数报字装置。

详细的电动机输出转速要求如表3-1所示。

根据市场需求分析结果，决定采用如图3-3所示的遥控器按键布局。

中间的按钮是启动/停止按钮，左边的是减少按钮，右边的是增加按钮，上面的是光标上移按钮，下面的是光标下移按钮，左上方是自动卸球按钮。

遥控器面板上的液晶显示器的显示要求如图3-4所示，左边是简体，中间是繁体，右边是英语。程序中应设计三种显示方式可自由切换。

现在按照上面提到的需求，分析整机的硬件设计方案。由于需要对落点进行准确的设定，因此决定采用舵机完成此功能。由图3-2可知发球机还需要供球电动机，供球电动机要求力量较大，因此选择具有减速功能的电动机做供球电动机。另外，摆头上的发球电动机需要上下两个，这两个电动机只是通过轴上的胶轮把球高速带出去，不需要很大的力，但要求速度快，所以不需要减速功能。因此用到的电动机一共是：1个舵机、1个减速电动机、2个发球电动机。其中减速电动机是在普通12V电动机的基础上通过减速箱齿轮减速的。图3-5和图3-6是发球电动机的外观和参数。