火車模型綜合設(shè)計

院專學(xué)姓課程名稱：《綜合課程設(shè)計》院專學(xué)姓系：業(yè)：號：名：小組成員:西南交通大學(xué)峨眉校區(qū)火車模型的制作及其驅(qū)動控制設(shè)計一、總體設(shè)計首先制作一個火車模型，設(shè)計控制系統(tǒng)實現(xiàn)對小車的驅(qū)動控制。系統(tǒng)實現(xiàn)由以下部分構(gòu)成：車體、PC上位機、轉(zhuǎn)發(fā)器、下位機、以及2.4GHz無線通信模塊。利用UG制作車模，利用CVI生成的軟件完成參數(shù)設(shè)置及對執(zhí)行機構(gòu)的智能控制等功能。小組分工：輪對制作：全員一起車模制作及設(shè)計：上位機（程序）設(shè)計：二、火車模型首先是輪對的制作，做出能組裝成四節(jié)車廂的輪對（如圖1）。利用激光雕刻出的轉(zhuǎn)向架及車底板，加上輪對組裝出車底架（如圖2）。利用UG制作車模，用3D打印機打出模型，最后組裝成一節(jié)車廂，由此火車模型以完成（如圖3）。圖1

圖2圖3三、小車驅(qū)動控制系統(tǒng)的實現(xiàn)1、硬件設(shè)計圖2圖3該系統(tǒng)采用串口實現(xiàn)PC上位機與轉(zhuǎn)發(fā)器間的通信，采用2.4GHz無線通信模塊實現(xiàn)轉(zhuǎn)發(fā)器和下位機間的通信，通過下位機驅(qū)動電機，最后把它們連接成由PC上位機控制下位機的控制系統(tǒng)。2.4GHz無線通信采用NRF24L01模塊（圖4），NRF24L01是NORDIC公司最近生產(chǎn)的一款無線通信通信芯片，采用FSK調(diào)制。該模塊使用的2.4Ghz全球開放ISM頻段免許可證使用，126頻道，滿足多點通信和跳頻通信需要，可以實現(xiàn)點對點或是1對6的無線通信。無線通信速度可以達(dá)到2M（bps）。該芯片通過SPI與外部MCU通信，最大的SPI速度可以達(dá)到10Mhz。當(dāng)工作在發(fā)射模式下發(fā)射功率為0dBm時電流消耗為11.3mA，接收模式時為12.3mA，掉電模式和待機模式下電流消耗更低。內(nèi)置硬件CRC檢錯和點對多點通信地址控制。模塊可軟件設(shè)地址，只有收到本機地址時才會輸出數(shù)據(jù)（提供中斷指示）。可設(shè)置自動應(yīng)答，確保數(shù)據(jù)可靠傳輸。內(nèi)置專門穩(wěn)壓電路，使用各種電源包括DC/DC開關(guān)電源均有很好的通信效果。圖4NRF24L01無線模塊外觀引腳圖2、軟件設(shè)計2.1單片機通信程序圖4NRF24L01無線模塊外觀引腳圖上位機和下位機的通信過程如圖5所示，數(shù)據(jù)在通信過程中的控制格式和應(yīng)答格式如圖6和圖7所示。?方向控制字：00H-電機反轉(zhuǎn)；01H-電機正轉(zhuǎn)；?速度控制字：00H-電機停止轉(zhuǎn)動；01H-電機轉(zhuǎn)速為1擋;02H-電機轉(zhuǎn)速為2擋;03H-電機轉(zhuǎn)速為3擋;04H-電機轉(zhuǎn)速為4擋;05H-電機轉(zhuǎn)速為5擋。?數(shù)據(jù)字：為00H-FFH。?結(jié)束字節(jié)：A0H。2.2上位機設(shè)計在上位機的設(shè)計中，控制面板中包含了控制機車行駛方向、行駛速度以及機車開關(guān)的選框。上位機的控制面板和程序流程框圖如圖8和圖9所示。圖8控制面板

(a)主函數(shù)(b)回調(diào)函數(shù)圖9上位機程序流程框圖2.3轉(zhuǎn)發(fā)器程序設(shè)計(a)主函數(shù)(b)回調(diào)函數(shù)轉(zhuǎn)發(fā)器的主要作用是將PC上位機通過串口發(fā)來的數(shù)據(jù)通過NRF24L01無線模塊轉(zhuǎn)發(fā)到下位機，以實現(xiàn)上位機和下位機間的通信。其程序如圖10所示?？谟袛?shù)據(jù)輸流程框圖發(fā)諼成功通過無線牘1央媛器程g攻瞧瞄橢明苴甘hL設(shè)定無舞塊將發(fā)送口有數(shù)據(jù)輸流程框圖發(fā)諼成功通過無線牘1央媛器程g攻瞧瞄橢明苴甘hL設(shè)定無舞塊將發(fā)送的數(shù)據(jù)為口題”對+初蜘巖睬酣器設(shè)定離通信模塊為這是一次小組作業(yè)，由我們小組六個女同學(xué)一起完成的。這個學(xué)期，我們分工合作，齊心協(xié)力，最終成功完成小車試跑。在做的過程中，我們一起努力，通過查找資料、小組討論、向老師同學(xué)尋求幫助等，完成了設(shè)計。我的主要任務(wù)是車模制作，先是自己通過視頻來學(xué)習(xí)UG軟件，然后再練習(xí)，最后做出小組設(shè)計的車模。剛開始，總是又慢又總出錯，就去向厲害的同學(xué)請教，慢慢自己也能做出個樣來，最后成功完成了任務(wù)。在設(shè)計過程中，我們一起苦惱過，煩躁過，但當(dāng)我們的成品出來時，我們又很滿足，特別是小車成功在軌道上運行時，