哈理工版本電子實習(xí)報告-智能循跡小車制作.doc

電子實習(xí)報告學(xué) 院： 計算機(jī)科學(xué)與技術(shù) 專業(yè)班級： 計算機(jī)11-5 學(xué)生姓名： 陳秀秀 學(xué) 號: 1104010502 指導(dǎo)教師： 沈永濱 完成時間： 2012.7.6 成 績： 評閱意見： 評閱教師 日期 電子實習(xí)-智能循跡小車制作一. 實習(xí)目的（1）熟練掌握焊接機(jī)能、電子元器件的識別。（2）了解智能循跡小車構(gòu)成的設(shè)計方法。（3）培養(yǎng)團(tuán)隊的協(xié)作和溝通能力。二. 實習(xí)的內(nèi)容、安排具體實現(xiàn)的功能：紅外尋跡是利用紅外光電對管對路面信號進(jìn)行檢測，經(jīng)過比較器處理之后，送給軟件控制模塊進(jìn)行實時控制，輸出相應(yīng)的信號給驅(qū)動芯片驅(qū)動電機(jī)轉(zhuǎn)動，從而控制整個小車的運動。 1）行駛直線的控制：利用紅外傳感器的左右最外端倆個探頭檢測黑線，全白說明在道中間，沒有偏離軌道，走直線；一旦右側(cè)探管檢測到黑線，說明小車外側(cè)探頭已跑出軌道，讓車左拐；同理一旦左側(cè)檢測到黑線，說明左測探頭已經(jīng)出線，執(zhí)行右拐命令。2）拐直角彎的控制：當(dāng)車前探頭檢測到黑線，執(zhí)行直走，讓車中心探頭去檢測，一旦車中心探頭檢測到黑線開始左拐，直到車位探頭檢測到跳出左拐命令，繼續(xù)開始執(zhí)行循跡，通過設(shè)置車中間探頭與車尾探頭的間距，便可以實現(xiàn)拐彎的角度，進(jìn)而順利入彎。注意事項：焊接順序，先貼片后插件。芯片及其它元件正方向： 芯片：有小圓點的一端為正方向標(biāo)志；電解電容：引腳較長的一端為正，帶白色陰影的一端為負(fù)，在PCB上表現(xiàn)為有陰影的一端為負(fù)，空白的一端為正；LED：有綠線或綠點的一端為反向端，在PCB板上表現(xiàn)為有尖的一端；二極管：有黑線的一端為反向端；三. 實習(xí)的具體實現(xiàn)1 系統(tǒng)概述小車的硬件主要包括51單片機(jī)最小系統(tǒng)以及3大模塊：即電源模塊、電機(jī)驅(qū)動模塊、紅外循跡模塊。系統(tǒng)工作框圖如下：2 單元電路設(shè)計與分析（原理圖及器件安裝圖附后）1） 電源模塊供電系統(tǒng)的原理圖如下 7805的5V輸出給單片機(jī)以及各個功能模塊供電，7806的6V輸出給電機(jī)供 電作為動力電源。7805與7806要公地。 2）電機(jī)驅(qū)動模塊 驅(qū)動芯片比較常見的是15腳Multiwatt封裝的L298N，內(nèi)部包含4通道邏輯驅(qū)動電路。可以方便的驅(qū)動兩個直流電機(jī)，或一個兩相步進(jìn)電機(jī)。L298內(nèi)部的原理圖如下： OUT1與OUT2與小車的一個電機(jī)的正負(fù)極相連，OUT3與OUT4與小車的另一個電機(jī)的正負(fù)極相連，單片機(jī)通過控制IN1與IN2,IN3與IN4分別控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)。ENA與ENB分別控制兩個電機(jī)的使能。L298控制表IN1IN2ENA電機(jī)狀態(tài)xx0停止101順時針011逆時針001停止111停止 注意：X表示狀態(tài)不定 L298有兩路電源分別為邏輯電源和動力電源， 6V為邏輯電源， 12V為動力電源。J4接入邏輯電源，J6接入動力電源，J1與J2分別為單片機(jī)控制兩個電機(jī)的輸入端，J3與J5分別與兩個電機(jī)的正負(fù)極相連。ENA與ENB直接接入6V邏輯電源也就是說兩個電機(jī)時刻都工作在使能狀態(tài)，控制電機(jī)的運行狀態(tài)只有通過J1與J2兩個接口。由于我們使用的電機(jī)是線圈式的，在從運行狀態(tài)突然轉(zhuǎn)換到停止?fàn)顟B(tài)和從順時針狀態(tài)突然轉(zhuǎn)換到逆時針狀態(tài)時會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)生反向電流的時候進(jìn)行泄流，保護(hù)芯片的安全。3）紅外循跡模塊在智能機(jī)器人小車的設(shè)計中使用的是一體反射式紅外對管，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是發(fā)射管發(fā)出的紅外光經(jīng)過反射物的反射后得到的，所以使用紅外對管進(jìn)行循跡時必須是白色地板加黑色引導(dǎo)條。電路由一組紅外對管、電位器、運算放大器和電阻組成的，R1起到限流的作用，用來控制反光管發(fā)出紅外信號的強弱。接收管實際上是一個光敏三極管，基極的光電流經(jīng)過放大后流經(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與電阻組成一個比較器。在有紅外信號返回時OUT端輸出高電平，反之輸出低電平。說明：信號的檢測通過紅外傳感器發(fā)射紅外線，判斷接受管能否接受到反射回來的信號，若接收到說明探管下面是白線，反之由于黑線對紅外線的吸收，使之不能接收到發(fā)射出去的紅外線，因此判斷是黑線，當(dāng)接收到反射的光時，三極管c e極導(dǎo)通，通過比較器輸出高電平，反之截止輸出低電平，這樣通過將輸出端與單片機(jī)的P口相接，判斷P口的高低電位，進(jìn)而間接的判斷出檢測到的信號，從而實現(xiàn)信號的檢測功能。紅外探測檢測到黑線輸出低電平 0 v，檢測白線為高電平 3.75v。3、 電路的安裝與調(diào)試焊接注意：焊接順序，先貼片后插件。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p1.44、電機(jī)驅(qū)動與電源模塊連接：+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連接硬件測試：單片機(jī)的測試可以通過簡單程序燒錄進(jìn)去測試，各硬件模塊在焊接前先模擬仿真，仿真無誤后按照原理圖焊接電路板，焊接后用萬用表檢測有無虛焊，短接等錯誤，檢測無誤后小心接通電源用萬用表測模塊各端電壓，是否與理論值一致。檢測輸出是否穩(wěn)定，用示波器觀察紋波合理調(diào)整各個模塊元器件的參數(shù)。紅外探測檢測到黑線輸出低電平 0 v，檢測白線為高電平 3.75v；激光發(fā)射管輸入為4.95 v ，光敏電阻接收到激光返回高電平 3.7 v；7805電源模塊輸入12v，輸出5.04v；7806電源模塊輸入12v，輸出5.98v。元件識別方法：1、電阻:由三位數(shù)組成ABC；計算方法：R=(A10+B)錯誤！未找到引用源。2、電容:電容與電阻的計算方法相似，但貼片的瓷片電容上并沒有數(shù)字標(biāo)識，到時候我們會在電容上貼標(biāo)簽以作區(qū)分。3、電解電容如Error! Reference source not found.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。4、LED如Error! Reference source not found.所示，LED燈有綠線或綠點的一端為反向端。 5、二極管如Error! Reference source not found.所示，二極管有黑色線條的一端為反向端。 貼片二極管6、按鍵及開關(guān)按鍵或開關(guān)沒有反正，直接插上焊接即可。7、芯片如圖所示，有小圓點的一端為芯片的正方向，在PCB板上豁口的左邊第一個引腳為芯片的1引腳。 芯片引腳序號及封裝四心得體會、存在問題和進(jìn)一步的改進(jìn)意見等心得：我們的實踐能力還很欠缺，尤其表現(xiàn)在理論和實際聯(lián)系的素質(zhì)。雖然自身還存在一些問題，但我也收獲了很多。第一，通過實踐真正覺得自己可以做些什么了有點存在的小成就感；第二，通過電工實習(xí)，加強了我們的動手實踐能力。作為信息時代的大學(xué)生基本的動手能力是一切工作和創(chuàng)造的基礎(chǔ)和必要條件。第三，我們對單片機(jī)有了初步了解這是極其有意義及其趣味性的活動，提高了我們的動手實踐能力。由于在焊接的過程中，電阻及其小，不好焊接，容易造成失誤，但是只有經(jīng)過熟練的練習(xí)，才能逐步的提高。并且，在這個工程中，團(tuán)結(jié)合作是必不可少的，溝通交流，使我們的工作更加精益求精。改進(jìn)意見：在穩(wěn)壓模塊方面，7806和7805壓降過大，使其消耗的功率過大，導(dǎo)致7805，7806發(fā)熱過大，輸出電流小，影響小車的穩(wěn)定性。最好使用2576系列穩(wěn)壓管，使輸出電流都可達(dá)到3A左右。五附錄原理圖：供電系統(tǒng)的原理圖如下電機(jī)驅(qū)動模塊原理圖下圖為紅外循跡電路的原理圖：上面電路由一組紅外對管、電位器、運算放大器和電阻組成的，R1起到限流的作用，用來控制反光管發(fā)出紅外信號的強弱。接收管實際上是一個光敏三極管，基極的光電流經(jīng)過放大后流經(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與電阻組成一個比較器。在有紅外信號返