硬件调试参考资料.doc

调制PWM 脉冲宽度调制(Pulse Width ModulationPWM)是指将输出信号的基本周期固定，通过调整基本周期内工作周期的大小来控制输出功率。对于一个定时器来说，其时钟源输入频率一般不变，即TCFG0（定时器预分频值）和TCFG1（定时器分割值）的值设定后就不需改变。这样对于PWM提供了一个稳定的时钟源。电机的转速与电机两端的电压成比例，而电机两端的电压与控制波形的占空比成正比，因此电机的速度与占空比成比例，占空比越大，电机转得越快。系统中PWM脉冲频率就由TCNTBn决定，PWM脉冲宽度值则由TCMPBn的值来决定，而占空比即为TCMPn/TCNTn。如果要使电机转速下降，即得到一个比较低的PWM脉宽输出值，可以减少TCMPBn的值；要使电机转速增加，即得到一个更高的PWM的输出值，可以增加TCMPBn的值。由于双缓冲器的特性，下一个PWM周期的TCMPBn值可以通过ISR（中断服务程序）或其他手段在当前PWM周期中低电平时的任何一点写入,即在程序中可以通过中断重新设定TCMPBn的值来改变电机的转速。缓冲区TCMPBn，TCNTBn的值不一定等于这个周期的TCMPn，TCNTn的值，但一定是TCMPn，TCNTn的下一个周期的值。3、 硬件调试过程我们把整个系统的需要调试的电路模块分成了1138最小系统调试、L298驱动芯片调试、电动机转速控制调试、红外对管检测电路调试和小车整体性能调试几大块。对这些单个的电路，用简单的检测方法来判断工作是否正常、功能是否满足要求。比如检测1138最小系统电路是否正常工作，就是烧写一个简单的让2只LED交替闪烁的小程序到最小系统中，来检测该电路是否正常工作，外围电路是否正确。检测红外对管电路是否工作正常，也是首先按设计原理图在万用板上焊好对应的电路，然后用一白色反光片和黑色不反光的纸片放到红外发射的方向，然后检测其输出信号是否有变化和变化的强弱。通过这种方式，逐个的对每个功能电路进行搭建和检测。在确保每个电路模块都能够正常工作之后，我们再把各个电路模块按一定的布局规则逐个的焊接到实验板上，并且每焊接一个功能模块之后，都要再次检测一下这个功能模块是否正常工作。这样可以尽快的检测出电路的问题所在，降低了在整块板子都已经焊接好了之后再查错的难度。在整个电路已经焊接完毕之后，小车的硬件部分就已经完成了。接着就是对小车要实现的基本功能进行编程调试即小车整体性能调试。小车的基本功能可以分为寻迹功能、左右调整功能，刹车功能，声光报警功能和射击功能。在编程实现各个功能的时候，我们是按照先易后难的原则，先实现最简单的功能，那就是寻迹。在确保寻迹没有问题之后，再编程实现声光报警，激光打靶子程序并进行反复调试。在转弯性能满足要求之后，这样，把整个软件要实现的各个功能子模块一个一个的编程实现并调试到没有问题，然后把各个功能子模块综合起来，再进行总体调试。逐步解决各个子模块之间的相互兼容等细节问题,直到满足整个系统的总体性能要求。4、调试中出现的问题及其解决办法电机驱动芯片L298D芯片L298D给我们调试过程带来了第一个最大的问题.在经过上面的硬件测试,包括红外对管信号检测,指示灯的反应(黑带灯熄,白纸灯亮),电机单独接12V电源正常运转.我们想进行一次通过芯片给L293D送值驱动电机转动的测试.安装好各部件,接好5V电源外接线,准备好电源.给出一段简单驱动程序,给L298D,使两电机正转,小车直行.现在将5V,12V外接线接到电源上,结果无反映.估计程序没烧好,取下芯片,重新烧写.插上板子,接上电源,观察.小车不动,指示灯显示异常.拔掉12V电源线,指示灯正常,用黑带接近红外对管变灭(这个步骤硬件测试时已完成).排除检测部分问题.估计问题在驱动部分,将12V触碰电源,指示灯马上就显示异常.板上未接红外对管的空白指示灯,因为12V的接上而亮,这是完全不正常的.并且芯片L298D发烫.拔掉12V电源线,显示恢复正常.估计电路出现问题,拿来万用表从电源开始打,然后地线打.结果发现芯片接同地线接在一起,不正常.此2脚只与L298D的7脚相连.为什么会与地相连呢?经检查和经验,排除芯片2脚与地相连,再加上刚才L298D的发烫,确认芯片有问题.同时,还发现12V电源与地短在了一起,难怪显示异常.12V电源只与芯片L298D有关,可以确定是此芯片内部出现了问题,应该是烧掉了.换来新的L298D,烧好程序,插好单片机,检查电路无误,接好电源.小车正常运转,指示灯显示正常,L298D不再发烫.问题至此解决!调试红外检测电路出现的问题。图6.2 红外发射电路图 出现问题之一是外接收端输出电压变化太微弱，才零点几伏的变化。分析其原因，既然电压在白色纸片遮挡发射接收头的时候有微弱的变化，始终保持在4点几伏，说明电路接法没问题，问题出在电阻上面。发射接收部分的原理图如图6.2。在发射极上的电阻R4才330欧姆，发射电流已经达到15毫安了，说明发射功率已经很大了。另一电阻R5的作用是分压，开始的时候我们接的R5的电阻值是10K。其原因可能是CNY70的三极管接收到或者不接收到信号的时候都有一定的电阻值，且电阻值比10K大得多，因为这样R5始终只能分到一点点的电压，造成输出电压Output变化微弱，保持在4点几伏。于是我们就更换了一个大一点的电阻，大约是40K左右，这次用电压表测得Output的变化大得多了，达到2V左右了。经过了几次更换电阻的调试，发现R5为47K时效果非常好，电压变化达到了3V多了，这个问题就得到解决了。 5、误差分析经调试，该设计已经具备课题要求的基本功能指标，但系统仍有一定误差，定性分析主要有以下几个方面误差来源：（1） 外界因素的影响。如路面的不平，黑布条的宽窄差异，外界光源的干扰等因素，可能会引起红外传感器的误判断。虽然可以通过软件去抖方式来做一些补救，但还是无法完全克服。又如我们的路面是在白纸上贴的黑胶布，由于纸和脚步的摩擦力有差异，也会产生控制误差。（2）元器件的固有误差。如光电检测器的灵敏度有限，并且检测是肯定会有延时，注定会有误差产生；又如电机的机械特性并不理想，两个电机和其驱动电路不可能做到100%对称，这也是误差产生的根源之一。另外，采用的红外光电传感器的接收发送指示灯是外露的，所以，会存在一定的干扰，可以考虑采用指示灯封装在里面的传感器，但综