机械工程系电工电子实习(电子部分)实习要求

1、机械工程系电工电子实习（电子部分）通知概述：机械工程系大二年级各专业按照本科教学培养规划安排，均需参加电工电子实习，电工电子实习为必修课。选课时间在大二学年第二学期，以往各届的电工电子实习均安排在暑期进行，由于暑期集中实习时间较短，达到的效果有限。并由于我系教学改革的不断推进，以及电子类科创比赛，例如全国大学生电子设计大赛、机器人大赛、飞思卡尔智能汽车大赛等的现实要求，电工电子实习的电子部分将改在大二学年整学年，分两批次进行、每学期一批次。实习内容：设计仿真实物制作实物调试比赛及答辩实习要求：每2至3人一组，每组选择项目有以下内容：三轮式小车底盘、四轮式小车底盘、履带式小车底盘。小车底盘及常用

2、原器件由系提供。要求每组根据选择的小车类型进行电路设计、实物制作、编程控制实现一定的功能，例如避障、转弯、声控起停、随线行走、路径智能识别等功能（功能可是其中的一项或多项，比赛、答辩验收时按照功能和效果进行评分）。通过理论设计及相关电路软件的仿真，例如通过proteus、Multisim、 Protel 等软件进行仿真；而后进行实物制作，每学期组织两次比赛及答辩验收，给予实习成绩。系提供零配件如下：电烙铁、万用表等工具以及车模底盘（含轮胎）、PC板、相关电阻电容、单片机、细铜线等常用配件、传感器散件、凌阳科技16位单片机开发板等。验收内容：赛道比赛、现场问答答辩、软件仿真过程演示、设计原理讲解

3、、实物展示及功能演示。成绩给定标准：验收内容各部分均占一定分数，其中赛道比赛和现场答辩所占比例为80%，其余占20%。实习指导老师：吴小平、雷代明、童勇鑫、张敬实习指导学生：机械系科创中心全体成员（负责学生：王佐坤）比赛安排及统筹：机械系科创中心实习时间：第一批次：每学年第一学期10月至12月，第二批次：每学年第二学期3月至6月。如果第一、二批次有少数同学未按要求完成实习任务的将在暑期安排第三批次集中实习。实习安排：第一批次：机电、机制、城轨；第二批次：工机、铁车。此次实习只针对电子部分，电工部分在其他时间安排。实习采用自愿组队原则。报名要求：各班指定负责人按照以下表格格式统计班上自愿报名及组

4、队的学生情况，注：每组控制在2-3人以内，并以EXCL格式，以班级名称命名后发送到： 295461103,如有疑问，请联系王佐坤同学，电话第一批次报名结束时间：2015年10月15日。第二批次报名在下学期进行。机械工程系2014级电工电子实训（电子部分）报名统计表组别专业班级本组成员（不超过3人）本组负责人联系方式 1机电1班张三、李四、王五23456机械工程系电工电子实习（电子部分）实习要求1、每组队员23名，实习过程中每位队员要分工明确、各施其职、相互协作、共同完成，禁止过程中更换队员。2、实习过程中，将把数字万用表、电烙铁、焊锡丝、各类小车底盘、单片机开发板下发

5、给各班负责人，待实习结束后相关器材要归还。3、由于电子电器元件是易损件，大家在使用的时候要爱惜。对于在使用过程中有损坏的，各组要照价赔偿或本组成员自己购买新的配件归还。4、实习过程各组要全程记录，以视频、照片等形式做好开发及调试小车的过程记录，以用于实习报告的书写及答辩时使用。5、实习过程中要注意电烙铁等器材的使用，由于是使用220V交流电，一定要注意使用安全，防止触电事故发生。由于寝室人员较多，空间较小，要预防触电和火灾事故的发生，如有类似事件发生，要懂得基本的救援知识，不要慌乱。6、实习过程中要多问老师和高年级同学，多查询资料，丰富知识，特别是对于单片机、C语言、控制算法、电子电路等相关知

6、识未接触的同学要积极在图书馆借书学习，当然这些专业知识在以后的学习中也会学习到，并不是现在提前学习了没有用处。7、实习考核方式以答辩和实物展示为主，如果有仿真过程及实现基本的自动行驶，例如前、后、左、右的动作，考核成绩为60分；如使用单片机开发板的更多模块或加载传感器，实现一定的精确控制，丰富小车功能，成绩会在60分基础上往上增加。8、实习过程中特别优秀的队员，直接选拔进入机械系科创团队，进行后续相关科创项目、比赛的团队参加高级别赛事。9、实习报告在2016年9月开学时上交，实习报告见实习要求附件。注，实习过程中的照片及相关资料一定要保存好，用于实习报告的书写。机械工程系电工电子实训指导小组

7、2015年10月附1：电工电子实训报告西南交通大学峨眉校区机械工程系电工电子实训实训报告系 别 机械工程系 专业 学生姓名 学 号 年级 指导教师 电子部分成绩：电工部分成绩：总成绩：教师签字：实训名称电工电子实训（电子部分）实训地点实习时间指导教师吴小平、童勇鑫团队成员电子实训的目的、内容及要求一、实训目的电学有关的课程是机械类专业的重要专业课，又是实践性要求较强的课程。本实训通过对电子元件、机电产品的装机与程序编写与调试有一定的感性和理性认识，打好了日后学习电学课程的基础，激发学习电子电路的兴趣，掌握电子电路的设计技能，培养了理论联系实际的能力，提高其分析问题和解决问题的能力，增强了独立思

8、考和团队协作能力。二、实训内容三轮循迹小车的设计与制作、四轮循迹小车的设计与制作、履带式小车的设计与制作以及其他题目。（各位同学选择填写）三、实训要求1、要注意电烙铁的使用安全，防止触电；2、要注意相关电子元器件有可能有毒，防止中毒、爱护卫生；3、严格执行开放性电子实训指导老师及指导学生的要求；4、实训中如发生重大事故，要及时组织力量处理，并立即向指导老师和学校报告。电子实训的主要内容及收获 （将自己负责的内容填写进来，最好附上自己制作过程中的照片以及最终的调试照片）将过程尽量写详细，内容尽量多写些。比如制作实物的零配件介绍，控制的原理介绍，电路的方案选择，传感器的选择，调试结果及功能的介绍，

9、还需要改进提高的部分以及最后通过电子实训的收获。要求至少3页A4纸及以上，小四号宋体。1页2页3页实训名称电工电子实训（电工部分）实训地点实习时间指导老师雷代明、张敬团队成员电工实训的目的、内容及要求一、目的：对电气元件及电工工具的使用有一定的认识和动手操作，打好了日后学习电工技术课的入门基础，也是日常生活必须掌握的基本电气知识。二、内容：1、安全用电知识 （1）380V、220V电接线与注意事项；（2）掌握安全用电的基础知识。2、常用工具的使用（1）了解常用电工工具的用途、规格；（2）掌握常用电工工具的使用方法和注意事项。3、常用仪器的使用（1）了解直流稳压电源、万用表、信号发生器、示波器等

10、常用电子仪器的功能；（2）掌握日光灯、电机等常用电气元件的使用和接线方法。 三、要求：1、听从指导老师安排，不得随意动用高压电源；2、安全文明使用所有电气元件，有疑问及时询问指导老师；3、遇到危险，例如触电或冒火花的情况，第一时间关闭电源开关，拉下总闸；4、珍惜电力资源，养成安全用电和节约用电的良好习惯，当要长时间离开或不使用时，要确定切断电源（特别是电热器具）的情况下才能离开；5、带有机械传动的电器、电气设备、必须装护盖、防护罩或防护栅栏进行保护才能使用，不能将手或身体进入运行中的设备机械传动位置，对设备进行清洁时，须确保切断电源、机械停止工作并确保安全的情况下才能进行，防止发生人身伤亡事故

11、。电工实训的主要内容及收获要求：实习结束后填写，将设计及制作过程最好拍点照片，插入本次电工实习主要内容里，写上平时的操作过程，实训的原理，内容和要求以及学到的知识，要求写A4纸小四号宋体三页以上。123附件2 电工电子实训指导书电子实训指导书 吴小平 王冠军 编著 西南交通大学峨眉校区机械工程系第一部分 电子实训1一、实训目的及意义1二、实训内容11、安全用电知识12、常用工具的使用13、常用电子仪器的使用14、常用电子元器件的认识和检测15、焊接工艺训练26、开放性电子实习2三、开放性电子实训要求2四、开放性电子实训实例21、制作内容2自动控制小车的设计及制作22、设计目的23、方案论证与选

12、择33.1 驱动模块33.2 黑线检测模块63.3 超声波测距模块73.4 1602A显示屏83.5 其他部分104.程序的实现105.小车实物图展示156.赛道图纸17电工电子实训实训报告1833第一部分 电子实训一、实训目的及意义电学有关的课程是机械类各专业学生的重要专业课，又是实践性要求较强的课程。本实训通过对电子元件认知、机电产品设计、编程与调试，打好日后学习电学课程的基础，激发学习电子电路的兴趣，掌握电子电路的设计的基本技能，培养理论联系实际的能力，提高分析问题和解决问题的能力，增强独立思考和团队协作能力。随着电子技术突飞猛进地发展，结合我系各项教学改革的不断探索，以及学校组织参加的

13、各级各类电子类科创比赛，例如全国大学生电子设计大赛、机器人大赛、飞思卡尔智能汽车大赛等的要求，电子实训课程就显得尤为重要和紧迫。二、实训内容：1、安全用电知识 1）了解电的用途及危害； 2）安全用电的注意事项及基本常识； 3）触电事故的紧急处理方法。2、常用工具的使用 1) 了解常用电工电子工具的用途、规格； 2) 常用电工电子工具的使用方法和注意事项。3、常用电子仪器的使用 了解直流稳压电源、万用表、信号发生器、示波器等常用电子仪器的功能。4、常用电子元器件的认识和检测 1) 通过实物认识各种常用的电子元器件； 2) 掌握常用电子元器件参数的识读方法。5、焊接工艺训练 1) 安全焊接和注意事

14、项； 2) 掌握焊接工艺的方法，了解焊接工具的原理。6、开放性电子实习 自我选择元器件、选择控制方案、制作实物，具体路线为：电路设计仿真实物制作。三、开放性电子实训要求：每2至3人一组，每组选择项目有以下内容：三轮式小车底盘、四轮式小车底盘、履带式小车底盘及常用原器件（系免费提供给学生），要求每组根据选择的小车类型进行电路设计、实物制作、编程控制实现一定的功能，例如避障、转弯、声控起停、随线行走、路径智能识别等功能（功能可是其中的一项或多项）。通过理论设计及相关电路软件的仿真，例如通过proteus、Multisim、 Protel 、PSPIC等软件进行仿真；而后进行实物制作，中期时组织中期

15、答辩，期末时组织答辩验收及赛道测试或比赛，给予实习成绩。答辩内容包括：软件仿真过程演示、设计原理讲解、实物展示、功能演示。成绩给定标准：根据验收内容，各部分均占一定分数，其中仿真过程和功能演示所占比例较大。四、开放性电子实训实例1、制作内容自动控制小车的设计及制作2、设计目的本系统设计如何使小车稳定地跟踪黑线，使用超声波测距避障并用数码管实时显示与的障碍距离。该系统以AT89C51为主控核心，充分利用小车的机械结构，巧妙构思改造，通过PWM调速、红外传感器、超声波测距模块使小车的整体架构达到最佳性能。采用LED显示相关数据，系统测试性能优异、稳定。3、方案论证与选择 根据设计目的要求的功能及指

16、标，可将整个系统划分为七个基本模块，如图1所示。为了使各个模块具有较好的性能，分别提出以下不同设计方案：图 13.1 驱动模块方案一：采用数控电位器X9C103结合NE555多谐振荡器输出PWM信号。通过单片机控制数控电位器来调整NE555多谐振荡器的输出方波的占空比，达到对电机速度的控制。这个方案的优点是控制比较方便、软件资源消耗少。方案二：采用由单片机直接产生PWM信号，控制H型桥式PWM电机驱动电路。通过单片机可精确调整电动机的转速。由于此电路中管子工作在饱和截止的状态下，所以效率非常高，电子开关的响应时间很短，稳定性极，驱动能力强。典型的由三极管构成的H桥简单电路，如图2所示：图2 H

17、桥驱动原理图此驱动电路是一个全桥驱动电路， Q1,Q2, Q3, Q4四个三极管组成4个桥臂， Q5 控制Q2和Q3的导通和关断， Q6控制Q1 和Q4 的导通和关断， 驱动电路分别用于后轮动力驱动电路和前轮方向驱动电路。当1管脚为高电平， 2管脚为低电平时时Q1 和Q4 导通， Q2和Q3截止， 电动机带动车轮运转; 当1管脚为低电平， 2管脚为高电平时时Q1和Q4截止， Q2和Q3导通， 电动机带动车轮反向运转。同学们可在此基础上进行优化改进，消除晶体管PN结之间的压降。图3为由三极管构成的H桥电路实物图。图3 H桥电路实物图方案三：采用MOS管搭建H桥电路，其原理与方案二相似，不同的是需

18、要自举电路，驱动电流可达60A，典型电路如图4、图5所示：图41 MOS驱动自举电路图42 MOS驱动升压电路方案四：采用两片BTS7970(7960)搭成H桥来驱动电机，原理跟三极管搭建H桥相似，此种方法驱动电流大，可以达到18A左右，电路简单。图5、图6是原理图与实物图。图5 BTS7970驱动原理图图6 BTS7970驱动实物图方案一中的软件处理较为简单，硬件电路复杂，驱动能力不大。方案二驱动能力一般，电路较为简单，应用较为典型，成本低。方案三驱动能力最强，成本高，硬件电路要求较高，如电路布局不好，会产生较大的电磁干扰。方案四驱动能力强，电路最简，程序编写与二类似，但芯片昂贵。事实上本车

19、模电机并不需要很大的工作电流，考虑四种方案的优缺点，我们选择方案二来实现本系统。3.2 黑线检测模块方案一：使用发光二极管和光敏二极管。此方案优点在于电路简单，成本低，缺点在于测量距离短，环境的其他光源对光敏二极管的工作产生很大的干扰，一旦外界光强改变，很可能造成误判和漏判，即使采用超高亮发光管可以降低一定的干扰，但这又增加额外的功耗。其电路图如图7所示： 图7光线检测原理图方案二：采用红外一体化传感器。此方案可以降低可见光的干扰，灵敏度高，同时其尺寸小、质量轻、价格也低廉。外围电路简单，安装起来方便，电源要求不高，用它作为近距离传感器是最理想的，价格比方案一高。图8、图9为红外模块原理图与实

20、物图。 图8 红外模块原理图 图9 红外模块实物图方案三：利用激光。此方案抗干扰性强、可靠性高，可测得较为远的黑线信号，获得更大的前瞻，为小车的速度提供了保证。但其缺点在于功耗大、价格高，需要同时安装发送端与接收端。一般用在要求场合非常高的场合。图10为激光模块实物图。 图10 激光模块实物图本系统需要获得较为稳定的黑线信号且小车速度要求不高，故方案二能够胜任。3.3 超声波测距模块3.31 超声波模块说明HC-SR04超声波测距模块可提供 2cm-400cm的非接触式距离感测功能，测距精度可达高到 3mm；模块包括超声波发射器、接收器与控制电路。基本工作原理：(1)采用IO 口TRIG 触发

21、测距，给最少10us 的高电平信呈。(2)模块自动发送8 个40khz 的方波，自动检测是否有信号返回；(3)有信号返回，通过IO 口ECHO 输出一个高电平，高电平持续的时间就是超声波从发射到返回的时间。测试距离=(高电平时间*声速(340M/S)/2;如图11接线，VCC 供5V电源， GND 为地线，TRIG 触发控制信号输入，ECHO 回响信号输出等四个接口端。图11 超声波模块接线图原理图如图12所示。 图12 超声波模块原理图3.32 注意事项1、此模块不宜带电连接，若要带电连接，则先让模块的 GND端先连接，否则会影响模块的正常工作。2、测距时，被测物体的面积不少于 0.5平方米

22、且平面尽量要求平整，否则影响测量的结果3.4 1602A显示屏3.41 显示屏说明字符型液晶模块是一种用5x7点阵图形来显示字符的液晶显示器，根据显示的容量可以分为1行16个字、2行16个字、2行20个字等等， LCD1602液晶模块内部的字符发生存储器（CGROM）已经存储了160个不同的点阵字符图形，些字符有：阿拉伯数字、英文字母的大小写、常用的符号、和日文假名等，每一个字符都有一个固定的代码，其代码与标准的ASCII字符代码一致。因此，只要写入显示字符的ASCII码即可，这种标准化的设计给使用带来很大的方便。比如大写的英文字母“A”的ASCII代码是01000001B（41H），显示时单

23、片机往液晶模块写入显示指令，模块就把地址41H中的点阵字符图形显示出来，我们就能在相应位置上看到字母“A”。3.42 引脚接口说明表编号 符号 引脚说明 编号 符号 引脚说明1 VSS 电源地 9 D2 数据2 VDD 电源正极 10 D3 数据3 VL 液晶显示偏压 11 D4 数据4 RS 数据/命令选择 12 D5 数据5 R/W 读/写选择 13 D6 数据6 E 使能信号 14 D7 数据7 D0 数据 15 BLA 背光源正极8 D1 数据 16 BLK 背光源负极第1脚：VSS为地电源。第2脚：VDD接5V正电源。第3脚：VL为液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地时

24、对比度最高，对比度过高时会产生“鬼影”，使用时可以通过一个10K的电位器调整对比度。第4脚：RS为寄存器选择，高电平时选择数据寄存器、低电平时选择指令寄存器。第5脚：R/W为读写信号线，高电平时进行读操作，低电平时进行写操作。当RS和R/W共同为低电平时可以写入指令或者显示地址，当RS为低电平R/W为高电平时可以读忙信号，当RS为高电平R/W为低电平时可以写入数据。第6脚：E端为使能端，当E端由高电平跳变成低电平时，液晶模块执行命令。第714脚：D0D7为8位双向数据线。第15脚：背光源正极。第16脚：背光源负极。3.43 使用接线图及注意事项图13是LCD1602的应用图.这是8位总线的工作

25、方式.如果需要工作在4位总线的方式,则数据是D4-D7输入到LCD内部.将8位数据分成二次送入进D4-D7.LCD的3脚是对比度控制电阻,一般1K就可以满足要求.如果大于4.7K后,LCD可能显示不清楚.在应用LCD1602的时候最好在背光上加一个限流电阻. 图13 LCD1602的应用图3.5 其他部分电源采用4节1.5V干电池给电机驱动电路供电同时采用5V稳压芯片给单片机系统供电，这种方法可以有效的隔离电机开关时对系统所产生的冲击干扰，并且稳定的电压提高了系统的稳定性。 图14LED提示模块 图15 蜂鸣器提示模块4.程序的实现4.1 电机PWM驱动模块的设计与实现电机的控制采用了脉宽调制

26、技术（PWM），单片机输出一个频率不变的方波，利用调制它的脉宽来改变电机转动的速度，其输出电压就是方波的平均值，当输出为低电平时，电机停转，当输出高电平时，电机最高速。在软件实现上，为了使电机速度的控制不受其他影响，方波的产生采用定时器中断来实现，当定时器定时到固定的时间便产生中断，将输出电平取反，不断循环计时便能产生稳定的方波，不会因为其他程序的延时而改变输出频率。4.2 循黑线的设计实现单片机控制电路主要以一片89C51为控制核心，主要实现对路面黑线的软件检测和纠错，负责控制电机转速，超声波测距数据显示以及避障等功能。当检测到黑线信号后便发中断给89C51到达黑线，89C51立即控制小车进

27、行转向。图15为单片机的中断子程序流程图。 图154.3超声波避障的设计实现Trig  = P20Echo  = P32/*void main()       uint distance;    test =0;    Trig=0;       /首先拉低脉冲输入引脚    EA=1;       

28、;  /打开总中断0     TMOD=0x10;    /定时器1，16位工作方式     while(1)                    EA=0;           /关总中断 

29、60;      Trig=1;         /超声波输入端        delay_20us();   /延时20us        Trig=0;         /产生一个20us的脉冲   

30、60;    while(Echo=0); /等待Echo回波引脚变高电平        succeed_flag=0; /清测量成功标志        EA=1;         EX0=1;          /打开外部中断0   &#

31、160;    TH1=0;          /定时器1清零        TL1=0;          /定时器1清零        TF1=0;        &

32、#160; /计数溢出标志        TR1=1;          /启动定时器1        delay(20);      /等待测量的结果        TR1=0;      

33、;    /关闭定时器1        EX0=0;          /关闭外部中断0       if(succeed_flag=1)                  

34、60; time=timeH*256+timeL;          distance=time*0.172;  /厘米          display(distance);                   

35、60;                  if(succeed_flag=0)                 distance=0;             

36、       /没有回波则清零          test = !test;                  /测试灯变化              

37、;             /*/外部中断0，用做判断回波电平void exter()  interrupt 0   / 外部中断0是0号         timeH =TH1;    /取出定时器的值     timeL =TL1;    /取出定时器的值     succeed_flag=1;/至成功测量的标志     EX0=0;         /关闭外部中断 /*/定时器1中断,用做超