制作循迹小车实习总结

1 / 34 制作循迹小车实习总结 电子实习报告 学 院： 电 气学院 专业班级： 学生姓名： 指导教师：完成时间：成 绩： 目录 一、设计要求及注意事项 .2 二、设计的作用、目的 .2 三 、 设 计 的 具 体 实2 / 34 现 .2 1 系统概述 .2 2. 单元电路设计与分析 .3 电源模块 .3 电机驱动模块 .4 简易控制模块 .6 红外循迹模块 .3 / 34 7 3. 电 路 的 安 装 与 调试 .8 安装 .8 调试 .10 四 、 心 得 体 会 ， 存 在 的 问 题 和 进 一 步 改 进 的 意见 .11 五、附录 .11 1. 元件说明 .11 4 / 34 电阻 .11 电解电容 .11 LED.12 芯片 .12 电子实习报告 一、设计要 求及注意事项 1.能独立完成设计内容并完全掌握其内部结构、工作原理和安装调试过程。 2.要求在设计过程中能熟练掌握其元器件的计算、焊接技术5 / 34 和电路故障的判别方法。 3.焊接 顺序，先贴片后插件。 4.要求焊接的电路板调试时正常且安装好小车后能正常运行。 5.进入实习基地后按指定的实验台就位，未经许可，不得擅自挪换仪器设备。 6.要爱护仪器设备 及其它公物，凡违反操作规程，不听从教师指导而损坏者，按规定赔偿。 7.未经指导教师许可，不得做规定以外的实验项目。 8.要保持实习室的整洁和安静，不准大声喧哗，不准随地吐痰，不准乱丢纸屑及杂物。 9. 必须严格按设备操作书的要求去使用设备，注意人身及设备安全，不要盲目操作。 二、设计的作用、目的 6 / 34 1利用所学过的基础知识，通过本次电子实习培养独立解决实际问题的能力； 2巩固本课程所学的理论知识和实验技能； 3掌握常用电子电路的一般设计方法，提高设计能力和实验、动手能力，为今后从事电子电路的设计、研制电子产品打下基础。 4.熟练掌握焊接机能、电子元器件的识别。 5.了解智能循迹小车构成的设计方法。 6.培养团队的协作和沟通能力。 三、设计的具体实现 1.系统概述 智能移动机器人平台以双电机轮式小车为底层移动平台，单片机为控制核心，通过红外探测模块实现对行车路线的感7 / 34 知，电机驱动模块实现对直流电机的驱动控制，从而完成自动行驶的功能。 如图： 可以根据实际需要进行多模块扩展。使用金属探测模块完成对金属物体的探测，拓展超声波模块实现避障、测距功能，利用测温模块感知环境温度，采用无线传输模块实现数据的传输及无线遥控等。 如图： 2.单元电路设计 (或仿真 )与分析 (1)电源模块 如图焊接完成的电路板 供电系统的原理图如下 7805 的 5V 输出给单片机以及各个功能模块供电，在实际应用过程中我 们可能需要好几块 7805，但是我们要注意8 / 34 的是：各个 7805 之间的输出绝对不能够并联。 7806 的 6V 输出给电机供电作为动力电源。 7805 与 7806 要共地。 电机驱动模块 如图焊接完成的电路板 电子实习报告 学 院： 专 业 班 级 ： 学 生 姓 名 ： 学 号： 指导教师： 完成时间： 成 绩： 电子实习 -智能循迹小车制作 一 . 实习目的 熟练掌握焊接机能、电子元器件的识别。 了解智能循迹小车构成的设计方法。 培养团队的协作和沟通能力。 二 . 实习的内容、 安排 9 / 34 具体实现的功能： 红外寻迹是利用红外光电对管对路面信号进行检测，经过比较器处理之后，送给软件控制模块进行实时控制，输出相应的信号给驱动芯片驱动电机转动，从而控制整个小车的运动。 1）行驶直线的控制：利用红外传感器的左右最外端俩个探头检测黑线，全白说明在道中间，没有偏离轨道，走直线；一旦右侧探管检测到黑线，说明小车外侧探头已跑出轨道，让车左拐；同理一旦左侧检测到黑线，说明左测探头已经出线，执行右拐命令。 2）拐直角弯的控制：当车前探头检测到黑线，执行直走，让车中心探头去检测，一旦车中心探头检测到黑线开始左拐，直到车位探头检测到跳出左拐命令，继续开始执行循迹，通过设置车中间探头与车尾探头的间距，便可以实现拐弯的角度，进而顺利入弯。 注意事项： 焊接顺序，先贴片后插件。 芯片及其它元件正方向： 10 / 34 芯片：有小圆点的一端为正方向标志； 电解电容：引脚较长的一端为正，带白色阴影的一端为负，在 PCB 上表现为有阴影的一端为负，空白的一端为正； LED：有绿线或绿点的一端为反向端，在 PCB 板上表现为有尖的一端； 二极管：有黑线的一端为反向端； 三 .实习的具体实现 1 系统概述 小车的硬件主要包括 51 单片机最小系统以及 3 大模块：即电源模块、电机驱动模块、红外循迹模块。 系统工作框图如下： 2 单元电路设计与分析 1）电源模块 电作为动力电源。 7805 与 7806 要公地。 11 / 34 2）电机驱动模块 OUT1 与 OUT2 与小车的一个电机的正负极相连， OUT3 与 OUT4与小车的另一 个电机的正负极相连，单片机通过控制 IN1与 IN2,IN3与 IN4分别控制电机的正反转。 ENA 与 ENB 分别控制两个电机的使能。 L298 有两路电源分别为逻辑电源和动力电源， 6V 为逻辑电源， 12V 为动力电源。 J4 接入逻辑电源， J6 接入动力电源，J1 与 J2 分别为单片机控制两个电机的输入端， J3 与 J5 分别与两个电机的正负极相连。 ENA 与 ENB 直接接入 6V 逻辑电源也就是说两个电机时刻都工作在使能状态，控制电机的运行状态只有通过 J1 与 J2 两个接口。由于我们使用的电机是线圈式的，在从运行状态突然转换到停止状态和从顺时针状态突然转换到逆时针状态时会形成很大的反向电流，在电路中加入二极管的作用就是在产生反向电流的时候进行泄流，保护芯片的安全。 12 / 34 3）红外循迹模块 在智能机器人小车的设计中使用的是一体反射式红外对管，所谓一体就是发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号是发射管发出的红外光经过反射物的反射后得到的，所以使用红外对管进行循迹时必须是白色地板加黑色引导条。 电路由一组红外对管、电位器、运算放大器和电阻组成的，R1 起到限流的作用，用来控制反光管发出红外信号的强弱。接收管实际上是一 个光敏三极管，基极的光电流经过放大后流经电阻 R2产生电压与电位器调节后得到的电压进行比较。A1 与电阻组成一个比较器。在有红外信号返回时 OUT 端输出高电平，反之输出低电平。 说明：信号的检测通过红外传感器发射红外线，判断接受管能否接受到反射回来的信号，若接收到说明探管下面是白线，反之由于黑线对红外线的吸收，使之不能接收到发射出去的红外线，因此判断是黑线，当接收到反射的光时，三极管 c e 极导通，通过 比较器输出高电平，反之截止输出低电平，这样通过将输出端与单片机的 P 口相接，判断 P 口的高低电位，进而间接的判断出检测到的信号，从而实现信号的13 / 34 检测功能。 红外探测检测到黑线输出低电平 0 v，检测白线为高电平 。 3、 电路的安装与调试 焊接注意：焊接顺序，先贴片后插件。 接口电路连接方式： 1 、电源模块连接： 电源模块与单片机连接： +12V 接电池正极 GND 负极 J4 与电源 +5v GND 相连接，方块为正。 2、红外模块与电源模块连接： 1 接电源模块 +5V 2 接电源模块对应地 3、红外模块与单片14 / 34 机连接： 7 针连接 6 针连接 5 针连接 4 针连接 3 针连接 4、电机驱动与电源模块连接： 江 西 理 工 大 学 创新实验报告 题 目：循迹小车的制作 学 院：电气工程与自动化学院 专 业：自动化 班 级： 学 生：黄 学 号： 113 盼 时间：15 / 34 2016 年 8 月 2 号 目 录 目 录 . 摘 要： . 1. 任务及要求 . 任务 . 2. 系 统 设 计 方案 . 16 / 34 小车循迹原理 . 控 制 系 统 总 体 设计 . 3. 系统方案 . 寻 迹 传 感 器 模块 . 红 外 传 感 器 简介 . 传感器安17 / 34 装 . 控制器模块 . 电源模块 . 电 机 及 驱 动 模块 . 电机 . 驱动 . 18 / 34 自动循迹小车总体设计 . 系统总体说明 . 4.软件设计 PWM 控制 . 总 体 软 件 流 程图 . 小 车 循 迹 流 程图 . 19 / 34 中 断 程 序 流 程图 . 单片机测序 . 5. 实 验 总 结- 自动循迹小车 摘 要： 本设计是一种基于单片机控制的简易自动寻迹小车系统，包括小车系统构成软硬件设计方法。利用红外光电传感器对路面 黑色轨迹进行检测 ,并将路面检测信号反馈给单片机。单片机对采集到的信号予以分析判断 ,及时控制驱动电机以调整小车转向 ,从而使小车能够沿着黑色轨迹自动行驶 ,实现20 / 34 小车自动寻迹的目的。 关键词：单片机 光电传感器 直流电机 自动循迹小车 1.任务及要求 任务 设计一个基于直流电机的自动寻迹小车，使小车能够自动检测地面黑色轨迹，并沿着黑色车轨迹行驶。系统方案方框图如 图 1-1 所示。 图 1-1 系统方案方框图 2.系统设计方案 小车循迹 原理 这里的循迹是指小车在白色地板上循黑线行走，由于黑线和白色地板对光线 的反射系数不同，可以根据接收到的反射光的强弱来判断21 / 34 “ 道路 ” 。通常采取的方法是红外探测法。 红外探测法，即利用红外线在不同颜色的物体表面具有不同的反射性质的特点，在小车行驶过程中不断地向地面发射红外光，当红外光遇到白色纸质地板时发生漫反射，反射光被装在小车上的接收管接收；如果遇到黑线则红外光被吸收 ，小车上的接收管接收不到红外光。单片机就是否收到反射回来的红外光为依据来确定黑线的位置和小车的行走路线。红外探测器探测距离有限。 控制系统总体设计 自动循迹小车控制系统由主控制电路模块、稳压电源模块、红外检测模块、电机及驱动模块等部分组成 , 1、 主控制电路模块：单片机、复位电路，时钟电路 2、 红外检测模块：光电传感器。 3、 电机及驱动模块 :电机驱动芯片、两个直流电机 4、 电源模块：开关电源 22 / 34 3.系统方案 寻迹传感器模块 ST 系列反射式光电传感器是经常使用的传感器。这个系列的传感器种类齐全、价格便 宜、体积小、使用方便、质量可靠、用途广泛。 在黑线检测的测试中，若检测到白色区域，发射管发射的红外线没有反射到接收管，测量接收管的电压为 4 8V ，若检测到黑色区域，接收管接受到发射管发射的红外线，电阻发生变化，所分得的电压也就随之发生变化，测的接收管的电压为 0 5V，测试基本满足要求。 红外传感器 含一个反射模块和一个接收模块。通过发射红外信号，看接收信号变化判断检测物体状态的变化。 A、 K 之间接发光二极管， C、 E 之间接光敏三极管 23 / 34 电子实习报告 学 院： 计算机科学与技术 专业班级： 学生姓 名 ： 学 号： 指导教师： 完成时间： 成 绩： 电子实习 -智能循迹小车制作 一 . 实习目的 熟练掌握焊接机能、电子元器件的识别。 了解智能循迹小车构成的设计方法。 培养团队的协作和沟 通能力。 二 . 实习的内容、安排 具体实现的功能： 红外寻迹是利用红外光电对管对路面信号进行检测，经过比较器处理之后，送给软件控制模块进行实时控制，输出相应24 / 34 的信号给驱动芯 片驱动电机转动，从而控制整个小车的运动。 1）行驶直线的控制：利用红外传感器的左右最外端俩个探头检测黑线，全白说明在道中间，没有偏离轨道，走直线；一旦右侧探管检测到黑线，说明小车外侧探头已跑出轨道，让车左拐；同理一旦左侧检测到黑线，说明左测探头已经出线，执行右拐命令。 2）拐直角弯的 控制：当车前探头检测到黑线，执行直走，让车中心探头去检测，一旦车中心探头检测到黑线开始左拐，直到车位探头检测到跳出左拐命令，继续开始执行循迹，通过设置车中间探头与车尾探头的间距，便可以实现拐弯的角度，进而顺利入弯。 注意事项： 焊接顺序，先贴片后插件。 芯片及其它元件正方向： 芯片： 有小圆点的一端为正方向标志； 电解电容：引脚较长的一端为正，带白色阴影的一端为负，在 PCB 上表现为有阴影的一端为负，空白的一端为正； 25 / 34 LED：有绿线或绿点的一端为反向端，在 PCB 板上表现为有尖的一端； 二极管：有黑线的一端为反向端； 三 .实习的具体实现 1 系统概述 小车的硬件主要包括 51 单片机最小系统以及 3 大模块：即电源模块、电机驱动模块、红外循迹模块。 系统工作框图如下： 2 单元电路设计与分析 1）电源模块 电作为动力电源。 7805 与 7806 要公地。 2）电机驱动模块 OUT1 与 OUT2 与小车的一个电机的正负极相连， OUT3 与 OUT4与小车的另一 26 / 34 个电机的正负极相连，单片机通过控制 IN1与 IN2,IN3与 IN4分别控制电机的正反转。 ENA 与 ENB 分别控制两个 电机的使能。 L298 有两路电源分别为逻辑电源和动力电源， 6V 为逻辑电源， 12V 为动力电源。 J4 接入逻辑电源， J6 接入动力电源，J1 与 J2 分别为单片机控制两个电机的输入端， J3 与 J5 分别与两个电机的正负极相连。 ENA 与 ENB 直接接入 6V 逻辑电源也就是说两个电机时刻都工作在使能状态，控制电机的运行状态只有通过 J1 与 J2 两个接口。由于我们使用的电机是线圈式的，在从运行状态突然转换到停止状态和从顺时针状态突然转换到逆时针状态时会形成很大的反向电流，在电路中加入二极管的作用就是在产生反向电流的时候进行泄流，保护芯片的安全。 3）红外循迹模块 在智能机器人小车的设计中使用的是一体反射式红外对管，所谓一体就是发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号是发射管发出的红外光经过反27 / 34 射物的反射后得到的，所以使用红外对管进行循迹时必须是白色地板加黑色引导条。 电路由一组红外对管、电位器、运算放大器和电阻组成的，R1 起到限流的作用，用来控制反光管发出红外信号的强弱。接收管实际上是一个光敏三极管，基极的光电流经过放大后流经电阻 R2产生电压与电位器调节后得到的电压进行比较。A1 与电阻组成一个比较器。在有红外信号返回时 OUT 端输出高电平，反之输出低电平。 说明：信号的检测通过红外传感器发射红外线，判断接受管能否接受到反射回来的信号，若接收 到说明探管下面是白线，反之由于黑线对红外线的吸收，使之不能接收到发射出去的红外线，因此判断是黑线，当接收到反射的光时，三极管 c e 极导通，通过比较器输出高电平，反之截止输出低电平，这样通过将输出端与单片机的 P 口相接，判断 P 口的高低电位，进而间接的判断出检测到的信号，从而实现信号的检测功能。 红外探测检测到黑线输出低电平 0 v，检测白线为高电平 。 3、 电路的安装与调试 28 / 34 焊接注意：焊接顺序，先贴片后插件。 接口电路连接方式： 1 、电源模块连接： 电源模块与单片机连接： +12V 接电池正极 GND 负极 J4 与电源 +5v GND 相连接，方块为正。 2、红外模块与电源模块连接： 1 接电源模块 +5V 2 接电源模块对应地 3、红外模块与单片机连接： (转 载于 : 海达 范文 网 :制作循迹小车实习总结 ) 7 针连接 6 针连接 5 针连接 4 针连接 3 针连接 4、电机驱动与电源模块连接 ： 29 / 34 自循迹小车 电子综合实训报告 学 院：自 动 化 学 院 学生姓名： 学 号： 指导教师：陈国军、张津杨 完成时间： 一、实习目的 1.能熟悉的使用 Altium Designer 软件画出实验原理图以及PCB 图； 2.能使用 Proteus 软件实现电路的仿真，并且找出仿真失败的原因； 3.加深对数字电路以及模拟电路的理解，更好的掌握学过的理论知识； 30 / 34 4.通过实习，培养自独立解决问题实际问题的能力； 5.掌握电子电路的一般设计方法，为以后的工作打下基础； 6.能够进行良好的团队合作，培养团队协作和沟通能力； 7.掌握循迹小车的设计方法； 8.掌握基本的焊接电路的方法。 二、基本功能 小车可以在检测到黑线的情况下自动绕着黑线走，在三个传感器同时检测到黑线时停止。 系统概述为以下所示： 三、设计的具体实现 单元电路设计 (仿真 )分析 31 / 34 (1).电源电路 原理图如下所示 a.该电路使用到 7805 芯片， 7805 芯片的功能为稳定输出电压，使输出不发 生明显的波动，以至于影响到他的输出端的稳 定，经常用于电子制作方面。 由于电子电路内部还有过流、过热及调整管的保 护电路，使用起来可靠、方便，而且价格便宜。 b.而在 7805 的两侧 分别用了两个电容这两个电容是用来抵抗外界的干扰和电源内部产生的干扰。 c.此外为了防止电机转动带来的干扰，我们使用两个 7805 稳压电源电路，一个 32 / 34 给电机以激励，另外 的一个电源电路用来给电机以外的电路板块激励。 e.而两个电源之间也不能让其互相产生干扰，所以