CN1215618A - 足球射入球门位置指示和统计系统 - Google Patents

Abstract

一种足球射入球门位置指示和统计系统,由单片机和置于球门立柱上的红外线发射器、红外线检测器、置于球门横梁上的光检测器以及便携式计算机、电源构成。没有球进入球门,红外线检测器和光检测器输出0伏低电平,有球进入球门,输出+5伏高电平。通过计算机软件处理能显示出足球射入球门位置,给出球员踢球位置、踢球状态、射门命中率、离散度,并将数据存储,打印。提高运动员射门技术。也可用于手球、冰球及大型游戏场。

Description

足球射入球门位置指示和统计系统

本发明涉及一种足球射门技术训练设备。

足球运动是一项广泛开展的体育活动，而临门一脚是胜负的关键。因此，足球运动员射门水平尤为重要。现在射门训练及其判断都是靠人的眼睛观察，没有定量准确的判断分析方法，不利于训练水平的提高，如果能把球员的射门技术状态、射入球门的位置准确地记录下来，作出分析，定能提高运动员的射入技术水平，大大地提高我国足球水平。为此，用现代科学技术提供一套足球射入球门位置指示和统计分析系统是很有必要的。

本发明的目的在于：提供一种检测和统计设备，它能检测出足球射入球门的位置，其位置信息通过计算机实时处理和统计，可以得到运动员在不同条件下射入球门某一位置的命中率和离散度，并可将不同运动员的射门训练数据制表存储或打印成册，帮助教练员将运动员的射门技术训练从定性统计科学地提高到定量统计的水平上。本发明也适用于手球、水球等运动。同时也可开发用于大型游戏场所，使其成为体育运动游戏器材。

本发明是这样实现的：由单片机控制的分别装置于球门右立柱和左立柱上的红外线发射器、红外线检测器，装置于球门横梁下的光检测器以及便携式计算机、电源构成的足球射入球门位置的指示和统计系统，其特点是使用本系统检测球体表面日光的反射、球体表面人造光反射和球体割断光路的讯息来确定足球进入球门的位置和统计分析。即单片机控制器通过触发信号触发红外线发生器发射出红外线光束并由红外线检测器对应接收信号，没有球进球门时，红外线检测器输出为低电平(0伏)，同时光检测器输出也为低电平(0伏)，此时单片机没有数据送到计算机；如有球进入球门(任意位置)，则相应位置上的红外线检测器和光检测器输出皆为高电平(+5伏)，单片机控制器将此信号送入计算机进行分析，给出足球进入球门的位置以及球员的踢球位置、状态、命中率、离散度或其它需要的数据，有助于教练员帮助球员作定量分析，提高训练技术水平。

附图说明：

图1是本发明的球门平面图。

图2是本发明装置于球门的传感器布设图。

图3是本发明的光检测器工作原理图。

图4是红外线发射器、红外线检测器工作原理图。

图5是足球射入球门位置和统计分析系统工作原理图。

下面结合附图详细说明本实施例。

如图1所示，面对球门，设球门横梁下的地面为X轴，球门左立柱为Y轴，球门的左立柱与地面的交点处为原点O。X值的范围为正整数1～72,Y值的范围为正整数1～22。

图2为测量足球进入球门位置传感器的布设图，它为球门的后视图。在球门横梁的后面，均匀排列安装72个光检测器N(XLRN)，括号内的字母组合为前面的中文和字母组合的简称，如XLRN即代表光检测器N，下面均用如此方法表示。它们的间距约10厘米，它们名称的编号从XLR1～XLR72。其名称编号的字母和数字说明是：字母X表示光检测器N安装在横梁后即X方向上，字母LR表示为光检测器，字母N表示光检测器的编号，它们从1～72，相当于X的值为正整数1～72。将72个光检测器N(XLRN)内的光敏器件的检测头对准地面，当足球进入第N个光检测器N(XLRN)的下方时，光检测器N(XLRN)就能根据光的变化检测出足球的进入，根据编号N就能知道足球进入球门横梁下的左右位置X。

在球门右立柱后面均匀排列安装22个红外线发射器N(YITN)，它们的间距约10厘米，它们名称的编号从YIT1～YIT22。其名称编号的字母和数字说明是：字母Y表示红外线发射器安装在立柱后即Y方向上，字母IT表示为红外线发射器，字母N表示红外线发射器的编号，它们从1～22。在球门左立住后面均匀排列安装22个红外线检测器N(YIRN)，它们的间距约10厘米，它们名称编号从YIR1～YIR22。其名称编号的字母和数字说明是：字母Y表示红外线发射器安装在立柱后即Y方向上，字母IR表示为红外线检测器，字母N表示红外线检测器的编号，它们从1～22，相当于Y的值为正整数1～22。红外线发射器N(YITN)与红外线检测器N(YIRN)安装时编号是一一对应的，例如红外线发射器1(YIT1)对应红外线检测器1(YIR1)，也就是说红外线发射器1(YIT1)发射的红外线光束必须直接照射到红外线检测器1(YIR1)上。在没有足球进入球门时，22个红外线检测器N(YIRN)都能接收到它们相对应的红外线发射器N(YITN)发射的红外线光束，当足球进入第N对红外线发射线器N(YITN)和红外线检测器N(YIRN)之间时，足球切断了第N对红外线发射器N(YITN)和红外线检测器N(YIRN)的光路，红外线检测器N(YIRN)根据红外线光路的变化检测到足球的进入，根据编号N就能知道足球进入球门立柱的上下位置Y。所有的光检测器、红外线发射器和红外线检测器也可以安装在球门的横梁和立柱的内部。

图3为光检测器N(XLRN)的工作原理图。光检测器N(XLRN)的工作原理是：光敏器件接收在其开角以内的地面反射的日光，将光信号转变成电信号送入放大和检测电路，无球进入球门时，放大和检测电路输出端也就是光检测器输出N(XRON)将输出0伏低电平，当球进入球门的瞬间，由于地面和球面所反射的日光强度不一样，光强发生了变化，光敏器件后面的放大和检测电路检测到此变化，光检测器输出N(XRON)将输出+5伏高电平。根据光检测器输出N(XRON)的电平变化就能检测足球的进入。

图4为一对红外线发射器N(YITN)和红外线检测器N(YIRN)的工作原理图。一对红外线发射器N(YITN)和红外线检测器N(YIRN)的工作原理是：红外线发射器N(YITN)内的调制发射器在触发输入(TIN)进入的触发信号作用下产生一个固定宽度和频率的电信号，在此信号的作用下，红外线发射器件发射一束红外线，红外线检测器N(YIRN)内的红外线光敏器件将接收到的红外线光信号转换成电信号，并送入放大虑波和检测电路，无球时，放大虑波和检测电路的输出也说是红外线检测器输出N(YRON)将输出0伏低电平。当球进入球门的瞬间，球体挡住了红外线的光路，红外线光敏器件收不到红外线，红外线检测器输出N(YRON)将输出+5伏高电平。根据红外线检测器输出N(YRPN)的电平变化就能检测足球的进入。

图5为足球射入球门位置指示和统计系统的实施例原理性方块图。系统由足球射入球门检测分机和便携式计算机两大部分组成，系统的工作原理如下所述。

叙述之前，先将图中的各个方块图符号作如下说明：

CSIO          便携式计算机串行数据输入/输出口

TO            单片机控制器的触发信号输出

XI            单片机控制器的X数据输入

YI            单片机控制器的Y数据输入

SSIO          单片机控制器的串行数据输入/输出口

XDB           X数据传输线

YDB           Y数据传输线

XI1～XI72     X接口的输入1～X接口的输入72

XO            X接口的数据输出

XLR1～XLR72   光检测器1～光检测器72

XRO1～XRO72   光检测器输出1～光检测器输出72

TIN           红外线发射器的触发输入

YIT1～YIT22   红外线发射器1～红外线发射器22

YIR1～YIR22   红外线检测器1～红外线检测器22

YR01～YRO 22      红外线检测器输出1～红外线检测器输出22

YI1～YI22         Y接口的输入1～Y接口的输入22

YO                Y接口的数据输出

+5V               电源+5V输出

±12V             电源±12V输出

单片机控制器通过触发信号输出TO输出一个触发信号，此触发信号触发红外线发射器1(YIT1)～红外线发射器22(YIT22)，使红外线发射器1(YIT1)～红外线发射器22(YIT22)发射红外线光束。在没有球进入门时，红外线检测器1(YIR1)～红外线检测器22(YIR22)收到红外线，它们的输出YRO1～YRO22均为0伏低电平。同时光检测器1(XLR1)～光检测器72(KLR72)收到的是地面的反射光，它们的输出XRO1～XRO72也均为0伏低电平。Y接口和X接口将YRO1～YRO22和XRO1～YRO72的信号数据通过YDB和XDB数据传输线送入单片机控制器。单片机控制器对收到的信号数据进行分析，因所有的红外线检测器和光检测器的输出均为0伏低电平，得到无球进入球门的结果，单片机控制器没有数据通过SSIO串行口送至便携式计算机的CSIO串行口。

当有球进入球门的瞬间，以球进入球门某一特定位置为例说明，如球进入红外线发射器8(YIT8)和红外线检测器8(YIR8)之间，同时进入光检测器18(XLR18)下方，此时，红外线检测器8(YIR8)的输出YRO8和光检测18(XLR18)的输出XRO18为+5伏高电平(表明有球进入球门)，其余的红外线检测器输出和光检测器输出均为0伏低电平，Y接口和X接口将YRO1～YRO22和XRO1～XRO72的信号数据通过YDB和XDB数据传输线送入单片机控制器。单片机控制器对收到的信号数据进行分析，因这些数据内有高电平可确定有球进入球门，因只有红外线检测器8(YIR8)的输出YRO8和光检测器18(XLR18)的输出XRO18为+5伏高电平，相当于进球位置为Y=8和X=18。因有球进入球门，单片机控制器将X=18和Y=8的数据通过SSIO串行口送至便携式计算机的CSIO串行口。便携式计算机收到串行口数据后，通过软件处理得到足球进入球门的位置X和Y。通常足球进入球门时，便携式计算机会收到几个相邻和X和Y值，通过软件处理也能得到足球进入球门X和Y的平均位置。图5中的电源输出为足球射入球门检测分机所有的电子线路供电。

通过便携式计算机的系统软件可以将每个球员的姓名、号码、踢球位置、踢球状态、球门某一区域的命中率和离散度以及训练时的其他数据制成表格存储起来或打印成册，便于教练员和运动员定量分析原因，找出解决方法，提高技术水平。

Claims (3)

1．一种足球射入球门位置指示和统计系统，主要由分别装置于球门立柱上的红外线发射器、红外线检测器和装置于球门横梁上的光检测器以及单片机、便携式计算机、电源构成的足球射入球门位置指示和统计系统，其特征在于由单片机控制器触发红外线发生器发射红外线光束，由红外线检测器对应接收信号；光检测器接收地面反射光信号。由单片机控制器将信号送入便携式计算机。

2．根据权利要求1所述的足球射入球门位置指示和统计系统，其特征在于装置于球门立柱上由单片机控制器触发红外线发射器发射的红外线光束，在没有球进入球门时，相对应的红外线检测输出为0伏低电平，光检测器输出也为0伏低电平，单片机控制器没有数据输入便携式计算机；当有球射入球门时，红外线检测器和光检测器输出皆为+5伏高电平，此时单片机控制器将信号送入便携式计算机。

3．根据权利要求1所述的足球射入球门位置指示和统计系统，其特征在于单片机控制器将信号送入便携式计算机经过软件处理显示(或打印)出足球射入球门的位置(X、Y方位)以及球员的姓名、号码、球员踢球位置、踢球状态，命中率、离散度等。

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