课程项目设计说明模板课件

1、华东交通大学课程项目设计课程项目设计设计题目： 基于Arduino的简易测速器的设计与实现 课程名称： 测试技术 学 院： 机电工程学院 专业班级： 机械（卓越）2011-1 学生姓名： 指导老师： 2014年6月26日实物照片I 目录一、设计任务及要求1二、Arduino UNO硬件平台简介12.1 Arduino UNO概要：22.2电路图22.3电源22.4存储器32.5输入输出32.6通信接口32.7下载程序32.8物理特征42.9注意要点4三、测速器的设计与实现43.1 所需器材43.2设计思路及其原理43.2.1 设计思路43.2.2设计原理43.2.3 系统设计框图53.2.4系

2、统原理图63.3.1 显示部分63.3.2 传感器输入部分73.3.3 电机驱动部分73.4实物连接图73.5程序设计73.5.1程序设计框图73.5.2程序设计83.6 下载程序93.7 功能验证10四、设计总结11致谢11参考文献11附录：12I一、Arduino系统概述Arduino是源自意大利的一个开放源代码的硬件项目，Arduino是一块基于开放源代码的USB接口SimpleI/O接口板，并且具有使用类似Java，C语言的IDE集成开发环境。Arduino是一种开放资源的硬件设计，任何人都可独立开发设计，制作满足不同功能需求的Arduino兼容板，便于与计算机和许多其它连接器相连，通

3、过连接器又可以连接到外部电子装置和器件。Arduino可以使用开发完整的电子元件，例如Switch或Sensors或其他控制器、LED、步进马达或其他输出装置。Arduino也可以独立运作成为一个可以跟软件沟的接口。Arduino板可以通过USB接口从PC机取电，也可以用9V电源供电。可以直接用计算机对其进行控制，也可以经计算机编程后在断开连接使其独立工作。Arduino开发IDE接口基于开放源代码，可供免费下载使用开发出更多个性化的互动作品。此次设计的级简易测速器的应用案例。1.1 设计任务要求1)开放源代码的电路图设计，程序开发接口免费下载，也可依需求自己修改。2)可以采用USB接口供电，

4、也可以外部供电，双向选择。3)Arduino支持ISP在线烧写，可以将新的“bootloader”固件烧入ATmega168或A T mega328芯片等兼容芯片。有了bootloader之后，可以通过USB更新程序。1.2 系统功能要求4)可依据官方提供的Eagel格式PCB和SCH电路图，简化Arduino模组，完成独立运作的微处理控制。可简单地与传感器，各式各样的电子元件连接(红外线、超音波、热敏电阻、光敏电阻、伺服舵机等)。5)支持多种互动程序，如：Flash、Max/Msp、VVVV、C、Processing.等。6)应用方面，利用Arduino，突破以往只能使用鼠标、键盘，CCD等

5、输入的装置的互动内容，可以更简单地达成单人或多人游戏互动。二、系统方案设计Arduino UNO是Arduino USB接口系列的最新版本，作为Arduino平台的参考标准模板。UNO的处理器核心是ATmega328，同时具有14路数字输入/输出口（其中6路可作为PWM输出），6路模拟输入，一个16MHz晶体振荡器，一个USB口，一个电源插座，一个ICSP header和一个复位按钮。UNO已经发布到第三版，与前两版相比有以下新的特点：2.1 整体方案分析Arduino UNO是Arduino USB接口系列的最新版本，作为Arduino平台的参考标准模板。UNO的处理器核心是ATmega32

6、8，同时具有14路数字输入/输出口（其中6路可作为PWM输出），6路模拟输入，一个16MHz晶体振荡器，一个USB口，一个电源插座，一个ICSP header和一个复位按钮。UNO已经发布到第三版，与前两版相比有以下新的特点：2.2传感器及器件选择Arduino UNO可以通过3种方式供电，而且能自动选择供电方式。l 外部直流电源通过电源插座供电。l 电池连接电源连接器的GND和VIN引脚。l USB接口直接供电。电源引脚说明：l VIN - 当外部直流电源接入电源插座时，可以通过VIN向外部供电；也可以通过此引脚向UNO直接供电；VIN有电时将忽略从USB或者其他引脚接入的电源。l 5V -

7、 通过稳压器或USB的5V电压，为UNO上的5V芯片供电。l 3.3V - 通过稳压器产生的3.3V电压，最大驱动电流50mA。l GND - 地脚。三、系统硬件设计3.1 系统硬件组成及原理Arduino UNO是Arduino USB接口系列的最新版本，作为Arduino平台的参考标准模板。UNO的处理器核心是ATmega328，同时具有14路数字输入/输出口（其中6路可作为PWM输出），6路模拟输入，一个16MHz晶体振荡器，一个USB口，一个电源插座，一个ICSP header和一个复位按钮。UNO已经发布到第三版，与前两版相比有以下新的特点：3.2 检测部分原理3.2.1 传感器工作

8、原理通过红外寻线传感器对风扇上的白条进行识别，输出高平信号至Arduino UNO主板芯片进行计数，同时记录每次计数所经过的时间。经Arduino UNO主板芯片计算风扇的转速。3.2.2测量电路Mini红外寻线传感器是根据反射式光电传感器原理开发设计的，当光源发射出的光通量（红外线）投射到被测物体上，被测物体又将部分光通量反射到光敏器件上。反射的光通量取决于被测物体的反射条件。寻线反馈信号可以提供稳定的TTL电平输出（开关量）。此设计中，Mini红外寻线传感器光源发射出的光投射到风扇叶片上的白条，部分光通量反射到光敏器件上，风扇每转一圈Mini红外传感器检测反馈的电压就会变化一次，Ardui

9、no UNO主板芯片计数一次。3.2.3 系统设计框图定时Arduino UNO定时Arduino UNO1620液晶显示红外寻线传感器定时Arduino UNO计数 图1系统设计框图检测显示控制直流电风扇图2 系统原理图3.3 线路连接线路如图3所示，在线路的连接过程中，先将Arduino板的USB口用一条USB线与PC机的USB口相连。再分区域将个部分连接成系统。3.3.1 显示部分1602液晶的VSS接地，V0通过10k电阻接地，VDD接+5V，RW接地（写模式），E、RS、D4、D5、D6、D7分别接至Arduino UNO的数字口11、12、2、3、4、5管脚，A、K接地。3.3.2

10、 传感器输入部分传感器的V+引脚接+5V，G引脚接地，S（信号）引脚接至Arduino UNO数字口8。3.3.3 电机驱动部分步进电机驱动模块IN引脚中的BJ1引脚接至Arduino UNO数字口9，VSS接地,GND接地；OUT引脚中的VCC,A分别与直流电风扇的正负极相连。 3.4实物连接图图4-1 实物连接图四、程序设计4.1 程序分析4.1.1程序流程框图 图4-1程序流程框图4.1.2程序设计1、初始化/ speedometer.ino#include #include LiquidCrystal lcd(12, 11, 5, 4, 3, 2);/设置接口 /设置模拟口4为LM35

11、的信号输入端口 int pin1=9;/定义I1接口int redpin=8;/定义红外接口int m=0;int i=0;int val;2、数据通讯 void setup() Serial.begin(9600);/设置通讯的波特率为9600 pinMode(redpin,INPUT);/定义该红外传感器接口为输入接口 pinMode(pin1,OUTPUT);/定义该接口为输出接口 lcd.begin(16, 2); /初始化LCD Serial.println(Welcome to use!); /发送的内容 delay(1000);/延时1000ms lcd.print(Veloci

12、ty :);4.2 程序调试连接好PC机和实验板后，选择好实验板的型号和通信口后，用鼠标点击菜单栏Upload即可下载程序。下载程序如图5。 图6 测速验证结果 图5 下载程序五、系统调试本学期的机械工程测试技术采用了新的教学模式，此次设计制作作为新的考核方式重要部分，让我更加主动独立地学习关于Arduino和测试技术的相关知识，在此过程中不仅学到了不少东西，也提高了动手能力。通过对Arduino例程的学习，我学会了其常见模块的使用，如寻线传感器模块、温湿度传感器模块、液晶显示屏LCD1602等。我对其编程方式也有了一定的了解，学会了一些编程的方法和规则。通过对学习例程中的程序进行改造，不断地

13、掌握了模块的使用和编程的应用。总之，通过本次利用Arduino UNO和Mini红外寻线传感器制作的测速装置的制作学习，我学到了很多课外知识，也领略到Arduino可以让我们的创意制作插上智能的翅膀。对测试技术这门课程有了更深刻地理解。六、总结与体会 致谢感谢华东交通大学机电工程学院课程改革给予此次设计机会。还有就是感谢 参考文献1李学海.经典80C51单片机快速进阶与实作M.北京:清华大学出版社,2012.2孙骏荣,吴明展,卢聪勇.Arduino一试就上手M.北京:科学出版社,2012.3陈圣林,侯成晶.图解传感器技术及应用电路M.北京:中国电力出版社,2009.4美Simon Monk.基

14、于Arduino的趣味电子制作M.吴兰臻,郑海昕,王天祥译.张宝 玲审校.北京:科学出版社,2011.5吴双力,等编著.AVR-GCC与AVR单片机C语言开发M.北京:北京航空航天大学出版社,2004.附录1附录2（电路图等）附录3（程序）/ speedometer.ino#include #include LiquidCrystal lcd(12, 11, 5, 4, 3, 2);/设置接口 /设置模拟口4为LM35的信号输入端口 int pin1=9;/定义I1接口int redpin=8;/定义红外接口int m=0;int i=0;int val;long previousMillis = 0; / /记录上次转速更新的时间long interval = 1000; / /转速更新的时间间隔(milliseconds)int last_i = 0; void s