哈理工版本电子实习报告智能循迹小车制作.docx
《哈理工版本电子实习报告智能循迹小车制作.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《哈理工版本电子实习报告智能循迹小车制作.docx（11页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
哈理工版本电子实习报告智能循迹小车制作
电子实习报告
学院：
计算机科学与技术
专业班级：
计算机11-5
学生姓名：
陈秀秀
学号:
1104010502
指导教师：
沈永滨
完成时间：
2012.7.6
成绩：
评阅意见：
评阅教师日期
电子实习--智能循迹小车制作
一.实习目的
（1）．熟练掌握焊接机能、电子元器件的识别。
（2）．了解智能循迹小车构成的设计方法。
（3）．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；
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（原理图及器件安装图附后）
1）电源模块
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，7806的6V输出给电机供电作为动力电源。
7805与7806要公地。
2）电机驱动模块
驱动芯片比较常见的是15脚Multiwatt封装的L298N，内部包含4通道逻辑驱动电路。
可以方便的驱动两个直流电机，或一个两相步进电机。
L298内部的原理图如下：
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控制表
IN1
IN2
ENA
电机状态
x
x
0
停止
1
0
1
顺时针
0
1
1
逆时针
0
0
1
停止
1
1
1
停止
注意：
X表示状态不定
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ce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0v，检测白线为高电平3.75v。
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：
+12V接电池正极GND负极
电源模块与单片机连接：
J4与电源+5vGND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+5V2接电源模块对应地
3、红外模块与单片机连接：
7针连接p1.06针连接p1.15针连接p1.24针连接p1.33针连接p1.4
4、电机驱动与电源模块连接：
+12V与+6V连接+12V旁的GND与+6V旁的GND连接
+6vGND+6vGND与电源模块+5VGND+5VGND连接
5、电机驱动与单片机连接：
IN1与p2.0连接IN2与p2.1连接
IN3与p2.2连接IN4与p2.3连接
硬件测试：
单片机的测试可以通过简单程序烧录进去测试，各硬件模块在焊接前先模拟仿真，仿真无误后按照原理图焊接电路板，焊接后用万用表检测有无虚焊，短接等错误，检测无误后小心接通电源用万用表测模块各端电压，是否与理论值一致。
检测输出是否稳定，用示波器观察纹波合理调整各个模块元器件的参数。
红外探测检测到黑线输出低电平0v，检测白线为高电平3.75v；
激光发射管输入为4.95v，光敏电阻接收到激光返回高电平3.7v；
7805电源模块输入12v，输出5.04v；
7806电源模块输入12v，输出5.98v。
元件识别方法：
1、电阻:
由三位数组成ABC；计算方法：
R=（A×10+B）×错误！
未找到引用源。
。
2、电容:
电容与电阻的计算方法相似，但贴片的瓷片电容上并没有数字标识，到时候我们会在电容上贴标签以作区分。
3、电解电容
如错误！
未找到引用源。
所示，在电解电容的表面标注有容值和耐压值，例如100uF/16V，表示其容值为100uF，耐压值为16V。
4、LED
如错误！
未找到引用源。
所示，LED灯有绿线或绿点的一端为反向端。
5、二极管
如错误！
未找到引用源。
所示，二极管有黑色线条的一端为反向端。
贴片二极管
6、按键及开关
按键或开关没有反正，直接插上焊接即可。
7、芯片
如图所示，有小圆点的一端为芯片的正方向，在PCB板上豁口的左边第一个引脚为芯片的1引脚。
芯片引脚序号及封装
四．心得体会、存在问题和进一步的改进意见等
心得：
我们的实践能力还很欠缺，尤其表现在理论和实际联系的素质。
虽然自身还存在一些问题，但我也收获了很多。
第一，通过实践真正觉得自己可以做些什么了有点存在的小成就感；第二，通过电工实习，加强了我们的动手实践能力。
作为信息时代的大学生基本的动手能力是一切工作和创造的基础和必要条件。
第三，我们对单片机有了初步了解这是极其有意义及其趣味性的活动，提高了我们的动手实践能力。
由于在焊接的过程中，电阻及其小，不好焊接，容易造成失误，但是只有经过熟练的练习，才能逐步的提高。
并且，在这个工程中，团结合作是必不可少的，沟通交流，使我们的工作更加精益求精。
改进意见：
在稳压模块方面，7806和7805压降过大，使其消耗的功率过大，导致7805，7806发热过大，输出电流小，影响小车的稳定性。
最好使用2576系列稳压管，使输出电流都可达到3A左右。
五．附录
原理图：
供电系统的原理图如下
电机驱动模块原理图
下图为红外循迹电路的原理图：
上面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。
器件图：
电源PCB安装图
L298的PCB安装图：
红外循迹对管的安装图：
六、参考文献
1、
2、《新编MIS—51单片机应用设计》哈尔滨工业大学出版社2004年1月第二次印刷张毅刚，彭元喜姜守达编著。
升级会员 