電子實習(xí)報告智能循跡小車.doc

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電子實習(xí)報告 學(xué) 院： 電氣學(xué)院 專業(yè)班級： 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 完成時間： 2014/8/29 成 績： 評閱意見： 評閱教師 日期 目錄 一、設(shè)計要求及注意事項...................................2 二、設(shè)計的作用、目的...........................................2 三、設(shè)計的具體實現(xiàn).......................................2 1．系統(tǒng)概述....................................................2 2.單元電路設(shè)計（或仿真）與分析.................................3 （1）電源模塊......................................................3 （2）電機(jī)驅(qū)動模塊.................................................4 （3）簡易控制模塊...........................................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，存在的問題和進(jìn)一步改進(jìn)的意見.............11 五、附錄...........................................11 1.元件說明.....................................................11 （1） 電阻...................................................11 （2） 電解電容...............................................11 （3） LED...................................................12 （4）芯片...................................................12 電子實習(xí)報告 1、 設(shè)計要求及注意事項 1.能獨立完成設(shè)計內(nèi)容并完全掌握其內(nèi)部結(jié)構(gòu)、工作原理和安裝調(diào)試過程。 2.要求在設(shè)計過程中能熟練掌握其元器件的計算、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)試時正常且安裝好小車后能正常運行。 5.進(jìn)入實習(xí)基地后按指定的實驗臺就位，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)定以外的實驗項目。 8.要保持實習(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)計的作用、目的 1．利用所學(xué)過的基礎(chǔ)知識，通過本次電子實習(xí)培養(yǎng)獨立解決實際問題的能力； 2．鞏固本課程所學(xué)的理論知識和實驗技能； 3．掌握常用電子電路的一般設(shè)計方法，提高設(shè)計能力和實驗、動手能力，為今后從事電子電路的設(shè)計、研制電子產(chǎn)品打下基礎(chǔ)。 4.熟練掌握焊接機(jī)能、電子元器件的識別。 5.了解智能循跡小車構(gòu)成的設(shè)計方法。 6.培養(yǎng)團(tuán)隊的協(xié)作和溝通能力。 三、設(shè)計的具體實現(xiàn) 1.系統(tǒng)概述 智能移動機(jī)器人平臺以雙電機(jī)輪式小車為底層移動平臺，單片機(jī)為控制核心，通過紅外探測模塊實現(xiàn)對行車路線的感知，電機(jī)驅(qū)動模塊實現(xiàn)對直流電機(jī)的驅(qū)動控制，從而完成自動行駛的功能。 如圖： 可以根據(jù)實際需要進(jìn)行多模塊擴(kuò)展。使用金屬探測模塊完成對金屬物體的探測，拓展超聲波模塊實現(xiàn)避障、測距功能，利用測溫模塊感知環(huán)境溫度，采用無線傳輸模塊實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸及無線遙控等。 如圖： 2.單元電路設(shè)計(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)以及各個功能模塊供電，在實際應(yīng)用過程中我 們可能需要好幾塊7805，但是我們要注意的是：各個7805之間的輸出絕對不能夠并聯(lián)。7806的6V輸出給電機(jī)供電作為動力電源。7805與7806要共地。 （2）電機(jī)驅(qū)動模塊 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 IN1 IN2 ENA 電機(jī)狀態(tài) x x 0 停止 1 0 1 順時針 0 1 1 逆時針 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)動模塊原理圖 L298有兩路電源分別為邏輯電源和動力電源，上圖中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分別與兩個電極的正負(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。 L298的PCB安裝圖 (3) 簡易控制模塊 如圖焊接完成的電路板 利用單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路實現(xiàn)小車的控制，設(shè)定電機(jī)驅(qū)動模塊的IN2=IN4=0； 紅外模塊輸出OUT1(OUT5)在未探測到軌跡時輸出高電平,控制電路輸出高電平，IN1(IN3)=1，小車前行；當(dāng)有紅外對管探測到軌跡時，即OUT1(OUT5)輸出低電平觸發(fā)信號，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)計中我們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。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(qiáng)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。 紅外循跡對管的安裝圖 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 （2） 調(diào)試 四塊電路板焊接完畢后進(jìn)行單個電路板的簡單調(diào)試，調(diào)試了電源模塊與紅外循跡模塊，檢查了驅(qū)動模塊的焊接情況。電源模塊電路板的焊接與調(diào)試均無問題，驅(qū)動的焊接情況良好，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管的工作與否觀察小車的運動狀態(tài)，當(dāng)兩只紅外對管都工作時，小車的雙電機(jī)都運轉(zhuǎn)；當(dāng)左紅外對管工作時，左電機(jī)運轉(zhuǎn)；當(dāng)右紅外對管工作時，右電機(jī)運轉(zhuǎn)。 焊接過程及方法： 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，焊接時錫量應(yīng)適中。 ④ 焊接時兩手各持烙鐵、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間在保證焊接質(zhì)量的基礎(chǔ)上應(yīng)盡量短（5秒左右）。時間太長，容易使焊盤銅箔脫落，時間太短，容易造成虛焊。 ⑤ 沿管腳向上撤出。待焊點冷卻凝固后，剪掉多余的管腳引線。 4． 心得體會、存在問題和進(jìn)一步的改進(jìn)意見等 通過這次課程設(shè)計，我發(fā)覺我學(xué)到了很多。從拿到課題到定稿，從理論到實踐，在短短的幾天時間里，翻閱資料，不僅可以鞏固了以前所學(xué)過的知識，而且學(xué)到了很多在書本上所沒有學(xué)到過的知識。通過這次課程設(shè)計，我知道了只有理論是遠(yuǎn)遠(yuǎn)行不通的，只有在理論與實踐相結(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際動手能力和獨立思考能力。 通過這次實習(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部分的工作方式。另外，我還學(xué)會了如何識別和使用常見的電子元器件，學(xué)會了電烙鐵的正確使用方法。雖然之前也進(jìn)行過課程設(shè)計焊接過電路板，但沒有接觸過貼片焊接，在此次焊接的過程中學(xué)習(xí)了貼片焊機(jī)方法也發(fā)現(xiàn)了自己的焊接不足，會在今后的設(shè)計中改進(jìn)提高。 五．附錄 1、元件說明 （1）電阻： 在本次課程設(shè)計中可以根據(jù)色差法對11個電阻進(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% 電阻值計算方法： 在實物電阻中，第一二種顏色所對應(yīng)的數(shù)字代表電阻值的前兩位數(shù)字，最后一種顏色所對應(yīng)的數(shù)字代表電阻值中從第三位開始數(shù)，“0”的個數(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燈有綠線或綠點的一端為反向端。 （4） 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