電子實(shí)習(xí)報(bào)告智能循跡小車.doc

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電子實(shí)習(xí)報(bào)告 學(xué) 院： 電氣學(xué)院 專業(yè)班級(jí)： 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 完成時(shí)間： 2014/8/29 成 績(jī)： 評(píng)閱意見： 評(píng)閱教師 日期 目錄 一、設(shè)計(jì)要求及注意事項(xiàng)...................................2 二、設(shè)計(jì)的作用、目的...........................................2 三、設(shè)計(jì)的具體實(shí)現(xiàn).......................................2 1．系統(tǒng)概述....................................................2 2.單元電路設(shè)計(jì)（或仿真）與分析.................................3 （1）電源模塊......................................................3 （2）電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊.................................................4 （3）簡(jiǎn)易控制模塊...........................................6 （4）紅外循跡模塊.................................................7 3.電路的安裝與調(diào)試...................................................8 （1）安裝...................................................8 （2）調(diào)試...................................................10 四、心得體會(huì)，存在的問(wèn)題和進(jìn)一步改進(jìn)的意見.............11 五、附錄...........................................11 1.元件說(shuō)明.....................................................11 （1） 電阻...................................................11 （2） 電解電容...............................................11 （3） LED...................................................12 （4）芯片...................................................12 電子實(shí)習(xí)報(bào)告 1、 設(shè)計(jì)要求及注意事項(xiàng) 1.能獨(dú)立完成設(shè)計(jì)內(nèi)容并完全掌握其內(nèi)部結(jié)構(gòu)、工作原理和安裝調(diào)試過(guò)程。 2.要求在設(shè)計(jì)過(guò)程中能熟練掌握其元器件的計(jì)算、焊接技術(shù)和電路故障的判別方法。 3.焊接順序，先貼片后插件。 4.要求焊接的電路板調(diào)試時(shí)正常且安裝好小車后能正常運(yùn)行。 5.進(jìn)入實(shí)習(xí)基地后按指定的實(shí)驗(yàn)臺(tái)就位，未經(jīng)許可，不得擅自挪換儀器設(shè)備。 6.要愛護(hù)儀器設(shè)備及其它公物，凡違反操作規(guī)程，不聽從教師指導(dǎo)而損壞者，按規(guī)定賠償。 7.未經(jīng)指導(dǎo)教師許可，不得做規(guī)定以外的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。 8.要保持實(shí)習(xí)室的整潔和安靜，不準(zhǔn)大聲喧嘩，不準(zhǔn)隨地吐痰，不準(zhǔn)亂丟紙屑及雜物。 9. 必須嚴(yán)格按設(shè)備操作書的要求去使用設(shè)備，注意人身及設(shè)備安全，不要盲目操作。 二、設(shè)計(jì)的作用、目的 1．利用所學(xué)過(guò)的基礎(chǔ)知識(shí)，通過(guò)本次電子實(shí)習(xí)培養(yǎng)獨(dú)立解決實(shí)際問(wèn)題的能力； 2．鞏固本課程所學(xué)的理論知識(shí)和實(shí)驗(yàn)技能； 3．掌握常用電子電路的一般設(shè)計(jì)方法，提高設(shè)計(jì)能力和實(shí)驗(yàn)、動(dòng)手能力，為今后從事電子電路的設(shè)計(jì)、研制電子產(chǎn)品打下基礎(chǔ)。 4.熟練掌握焊接機(jī)能、電子元器件的識(shí)別。 5.了解智能循跡小車構(gòu)成的設(shè)計(jì)方法。 6.培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)的協(xié)作和溝通能力。 三、設(shè)計(jì)的具體實(shí)現(xiàn) 1.系統(tǒng)概述 智能移動(dòng)機(jī)器人平臺(tái)以雙電機(jī)輪式小車為底層移動(dòng)平臺(tái)，單片機(jī)為控制核心，通過(guò)紅外探測(cè)模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)行車路線的感知，電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)直流電機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制，從而完成自動(dòng)行駛的功能。 如圖： 可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行多模塊擴(kuò)展。使用金屬探測(cè)模塊完成對(duì)金屬物體的探測(cè)，拓展超聲波模塊實(shí)現(xiàn)避障、測(cè)距功能，利用測(cè)溫模塊感知環(huán)境溫度，采用無(wú)線傳輸模塊實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸及無(wú)線遙控等。 如圖： 2.單元電路設(shè)計(jì)(或仿真)與分析 (1)電源模塊 如圖焊接完成的電路板 供電系統(tǒng)的原理圖如下 7805的5V輸出給單片機(jī)以及各個(gè)功能模塊供電，在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中我 們可能需要好幾塊7805，但是我們要注意的是：各個(gè)7805之間的輸出絕對(duì)不能夠并聯(lián)。7806的6V輸出給電機(jī)供電作為動(dòng)力電源。7805與7806要共地。 （2）電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊 如圖焊接完成的電路板 L298內(nèi)部的原理圖如下 OUT1與OUT2與小車的一個(gè)電機(jī)的正負(fù)極相連，OUT3與OUT4與小車的另一個(gè)電機(jī)的正負(fù)極相連，單片機(jī)通過(guò)控制IN1與IN2,IN3與IN4分別控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)。ENA與ENB分別控制兩個(gè)電機(jī)的使能。 L298控制表 IN1 IN2 ENA 電機(jī)狀態(tài) x x 0 停止 1 0 1 順時(shí)針 0 1 1 逆時(shí)針 0 0 1 停止 1 1 1 停止 注意：X表示狀態(tài)不定 電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊原理圖 L298有兩路電源分別為邏輯電源和動(dòng)力電源，上圖中6V為邏輯電源， 12V為動(dòng)力電源。J4接入邏輯電源，J6接入動(dòng)力電源，J1與J2分別為單片機(jī)控制兩個(gè)電機(jī)的輸入端，J3與J5分別與兩個(gè)電極的正負(fù)極相連。ENA與ENB直接接入6V邏輯電源也就是說(shuō)兩個(gè)電機(jī)時(shí)刻都工作在使能狀態(tài)，控制電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)只有通過(guò)J1與J2兩個(gè)接口。由于我們使用的電機(jī)是線圈式的，在從運(yùn)行狀態(tài)突然轉(zhuǎn)換到停止?fàn)顟B(tài)和從順時(shí)針狀態(tài)突然轉(zhuǎn)換到逆時(shí)針狀態(tài)時(shí)會(huì)形成很大的反向電流，在電路中加入二極管的作用就是在產(chǎn)生反向電流的時(shí)候進(jìn)行泄流，保護(hù)芯片的安全。 L298的PCB安裝圖 (3) 簡(jiǎn)易控制模塊 如圖焊接完成的電路板 利用單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路實(shí)現(xiàn)小車的控制，設(shè)定電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊的IN2=IN4=0； 紅外模塊輸出OUT1(OUT5)在未探測(cè)到軌跡時(shí)輸出高電平,控制電路輸出高電平，IN1(IN3)=1，小車前行；當(dāng)有紅外對(duì)管探測(cè)到軌跡時(shí)，即OUT1(OUT5)輸出低電平觸發(fā)信號(hào)，控制電路使得IN1(IN3)=0，小車左（右）轉(zhuǎn)，由于是暫穩(wěn)態(tài)，所轉(zhuǎn)角度有限，避免超調(diào)，從而實(shí)現(xiàn)小車的基本循跡功能。 如圖： （4）紅外循跡模塊的原理 如圖焊接完成的電路板 在智能機(jī)器人小車的設(shè)計(jì)中我們使用的是一體反射式紅外對(duì)管，所謂一體就是發(fā)射管和接受管固定在一起，反射式的工作原理就是接收管接收到的信號(hào)是發(fā)射管發(fā)出的紅外光經(jīng)過(guò)反射物的反射后得到的，所以使用紅外對(duì)管進(jìn)行循跡時(shí)必須是白色地板加黑色引導(dǎo)條。下圖為紅外循跡電路的原理圖。 上面電路由一組紅外對(duì)管、電位器、運(yùn)算放大器和電阻組成的，R1起到限流的作用，用來(lái)控制反光管發(fā)出紅外信號(hào)的強(qiáng)弱。接收管實(shí)際上是一個(gè)光敏三極管基極的光電流經(jīng)過(guò)放大后流經(jīng)電阻R2產(chǎn)生電壓與電位器調(diào)節(jié)后得到的電壓進(jìn)行比較。A1與電阻組成一個(gè)比較器。在有紅外信號(hào)返回時(shí)OUT端輸出高電平，反之輸出低電平。 紅外循跡對(duì)管的安裝圖 3.電路的安裝與調(diào)試 (1)安裝 如圖為四塊電路板連線示意圖 接口電路連接方式： 1、電源模塊連接： +12V接電池正極 GND負(fù)極 電源模塊與單片機(jī)連接： J4與電源+5v GND相連接，方塊為正。 2、紅外模塊與電源模塊連接： 1接電源模塊+5V 2 接電源模塊對(duì)應(yīng)地 3、紅外模塊與單片機(jī)連接： 7針連接p1.0 6針連接p1.1 5針連接p1.2 4針連接p1.3 3針連接p1.4 4、電機(jī)驅(qū)動(dòng)與電源模塊連接： +12V 與+6V連接 +12V旁的GND與+6V旁的GND連接 +6v GND +6v GND 與電源模塊 +5V GND +5V GND連接 5、電機(jī)驅(qū)動(dòng)與單片機(jī)連接： IN1與p2.0連接 IN2與p2.1連接 IN3與p2.2連接 IN4與p2.3連接 （2） 調(diào)試 四塊電路板焊接完畢后進(jìn)行單個(gè)電路板的簡(jiǎn)單調(diào)試，調(diào)試了電源模塊與紅外循跡模塊，檢查了驅(qū)動(dòng)模塊的焊接情況。電源模塊電路板的焊接與調(diào)試均無(wú)問(wèn)題，驅(qū)動(dòng)的焊接情況良好，只有紅外循跡模塊的調(diào)試有情況。只有紅外循跡模塊調(diào)試時(shí)發(fā)光二極管不亮，后用烙鐵將電源接線柱重新焊接調(diào)試完成。 整車調(diào)試：按圖將四塊電路板連線并安裝在小車上，接通電源，用紅外模塊上紅外對(duì)管的工作與否觀察小車的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，當(dāng)兩只紅外對(duì)管都工作時(shí)，小車的雙電機(jī)都運(yùn)轉(zhuǎn)；當(dāng)左紅外對(duì)管工作時(shí)，左電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)；當(dāng)右紅外對(duì)管工作時(shí)，右電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。 焊接過(guò)程及方法： ① 正式焊接前應(yīng)練習(xí)，掌握焊接方法后再正式焊接。 ② 在焊接前，烙鐵應(yīng)充分加熱，達(dá)到焊接的要求。 ③ 用內(nèi)含松香助焊劑的焊錫進(jìn)行焊接，焊接時(shí)錫量應(yīng)適中。 ④ 焊接時(shí)兩手各持烙鐵、焊錫，從兩側(cè)先后依次各以45度角接近所焊元器件管腳與焊盤銅箔交點(diǎn)處。待融化的焊錫均勻覆蓋焊盤和元件管腳后，撤出焊錫并將烙鐵頭每次焊接時(shí)間在保證焊接質(zhì)量的基礎(chǔ)上應(yīng)盡量短（5秒左右）。時(shí)間太長(zhǎng)，容易使焊盤銅箔脫落，時(shí)間太短，容易造成虛焊。 ⑤ 沿管腳向上撤出。待焊點(diǎn)冷卻凝固后，剪掉多余的管腳引線。 4． 心得體會(huì)、存在問(wèn)題和進(jìn)一步的改進(jìn)意見等 通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，我發(fā)覺我學(xué)到了很多。從拿到課題到定稿，從理論到實(shí)踐，在短短的幾天時(shí)間里，翻閱資料，不僅可以鞏固了以前所學(xué)過(guò)的知識(shí)，而且學(xué)到了很多在書本上所沒有學(xué)到過(guò)的知識(shí)。通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，我知道了只有理論是遠(yuǎn)遠(yuǎn)行不通的，只有在理論與實(shí)踐相結(jié)合的前提下，才能從中得出結(jié)論，才能真正提高自己的實(shí)際動(dòng)手能力和獨(dú)立思考能力。 通過(guò)這次實(shí)習(xí)，我學(xué)習(xí)并掌握了智能循跡小車的工作原理，了解了智能循跡小車各個(gè)部分的工作方式。另外，我還學(xué)會(huì)了如何識(shí)別和使用常見的電子元器件，學(xué)會(huì)了電烙鐵的正確使用方法。雖然之前也進(jìn)行過(guò)課程設(shè)計(jì)焊接過(guò)電路板，但沒有接觸過(guò)貼片焊接，在此次焊接的過(guò)程中學(xué)習(xí)了貼片焊機(jī)方法也發(fā)現(xiàn)了自己的焊接不足，會(huì)在今后的設(shè)計(jì)中改進(jìn)提高。 五．附錄 1、元件說(shuō)明 （1）電阻： 在本次課程設(shè)計(jì)中可以根據(jù)色差法對(duì)11個(gè)電阻進(jìn)行分類。具體方法如下： 棕 紅 橙 黃 綠 藍(lán) 紫 灰 白 黑 金 銀 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 5% 10% 電阻值計(jì)算方法： 在實(shí)物電阻中，第一二種顏色所對(duì)應(yīng)的數(shù)字代表電阻值的前兩位數(shù)字，最后一種顏色所對(duì)應(yīng)的數(shù)字代表電阻值中從第三位開始數(shù)，“0”的個(gè)數(shù)。 （2）電解電容 所示，在電解電容的表面標(biāo)注有容值和耐壓值，例如100uF/16V，表示其容值為100uF，耐壓值為16V。 （3）LED 所示，LED燈有綠線或綠點(diǎn)的一端為反向端。 （4） 芯片 如圖所示，有小圓點(diǎn)的一端為芯片的正方向，在PCB板上豁口的左邊第一個(gè)引腳為芯片的1引腳。 芯片引腳序號(hào)及封裝