暑期實習(xí)-閉環(huán)驅(qū)動

1、物聯(lián)網(wǎng)工程實習(xí)報告課程名稱： 物聯(lián)網(wǎng)工程實習(xí) 學(xué)院名稱： 信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 年級專業(yè)： 2012級 指導(dǎo)教師： 吳宗玲、蔣朝根 學(xué)生姓名： 學(xué)生學(xué)號： 2012* 目錄一、國信安參觀實訓(xùn)11.1 工作任務(wù)11.2 個人工作情況11.3 出現(xiàn)的問題及解決11.4 實訓(xùn)過程截圖1二、熟悉HBE-ROBOMOTOR實驗箱32.1 產(chǎn)品概括32.2 產(chǎn)品構(gòu)成3三、步進馬達控制模塊原理53.1 步進電機簡介53.2 步進電機工作原理6四、步進電機模塊實驗過程74.1 AVR Studio4軟件安裝74.2打開工程84.3 驅(qū)動安裝94.4 下載10五、傳感器設(shè)計制作部分135.1 超聲波部分135.1

2、.1 測距原理135.1.2 測距設(shè)計135.1.3 實物圖145.1.4 輸出波形145.2 紅外發(fā)送接收部分155.2.1 紅外發(fā)射和接收原理155.2.2 電路設(shè)計15六、心得與體會16一、國信安參觀實訓(xùn)1.1 工作任務(wù)利用下發(fā)的Sensor和gateway搭建一個傳感網(wǎng)絡(luò)。其中包括一個zigbee傳感器節(jié)點具有收集和發(fā)送傳感器信息到網(wǎng)關(guān)板的功能，網(wǎng)關(guān)板可收集所在拓撲內(nèi)傳感器節(jié)點信息并通過連入的局域網(wǎng)將信息發(fā)送到PC端。在PC端建立數(shù)據(jù)庫，將網(wǎng)關(guān)板搜集到的信息實時發(fā)送到數(shù)據(jù)庫。小組共同完成無線傳感網(wǎng)調(diào)研。1.2 個人工作情況任務(wù)分工后，我和兩個隊員一起對網(wǎng)關(guān)進行了配置，在此過程中我們共同

3、協(xié)作，每個人的積極性都很高，較快的完成了任務(wù)。在隊中另外幾人配置好傳感器節(jié)點后，與他們配合完成了傳感器信息像網(wǎng)關(guān)板的發(fā)送，在網(wǎng)關(guān)板的配置網(wǎng)頁上可以看到傳感器采集到的一些數(shù)據(jù)。建立數(shù)據(jù)庫用于存放數(shù)據(jù)，通過SQL語句建立了三個表，以及通過查詢語句查看表建立的情況。并利用插入語句對網(wǎng)關(guān)板配置表進行了數(shù)據(jù)插入。數(shù)據(jù)庫建立完成之后。利用數(shù)據(jù)收發(fā)平臺，將收到的數(shù)據(jù)保存到數(shù)據(jù)庫。再次通過查詢語句，可以查詢到接收到的數(shù)據(jù)以表格形式顯示。1.3 出現(xiàn)的問題及解決在打開數(shù)據(jù)庫服務(wù)軟件時，出現(xiàn)錯誤，顯示需要通過BIOS配置解決問題，經(jīng)過分析，最后在該軟件設(shè)置中減小了所需內(nèi)存軟件成功運行。網(wǎng)關(guān)接收不到傳感器節(jié)點信息，

4、檢查后發(fā)現(xiàn)信道配置出現(xiàn)了沖突，該網(wǎng)關(guān)配置的信道與已有信道沖突。最后正確配置后，接收數(shù)據(jù)信息成功。在數(shù)據(jù)庫表建立完成，以及收發(fā)平臺啟用后，數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)查詢始終為空，在虛擬機中通過ping網(wǎng)關(guān)板不通后發(fā)現(xiàn)之前配置網(wǎng)關(guān)板是在windows中配置，主機的手配IP是在windows中配置的，而非在虛擬機中。找到原因后，在虛擬機中配置了網(wǎng)絡(luò)參數(shù)。最后數(shù)據(jù)庫中可以正確查詢到數(shù)據(jù)。1.4 實訓(xùn)過程截圖網(wǎng)關(guān)配置：傳感器節(jié)點配置：網(wǎng)關(guān)節(jié)點查看傳感器數(shù)據(jù)：數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)：二、熟悉HBE-ROBOMOTOR實驗箱2.1 產(chǎn)品概括 HBE-RoboMotor 是用于進行機器人系統(tǒng)相關(guān)馬達及傳感器實驗的習(xí)平臺。利用RoboMo

5、tor 學(xué)生可以進行針對馬達及傳感器原理的手動控制及編程控制練習(xí)；針對微控制器的控制練習(xí)；針對各種用于機器人的傳感器例如視覺、聽覺、觸覺功能的練習(xí)；IR/USN(無線傳感器網(wǎng)絡(luò))的遠程控制練習(xí)及倒立擺的智能控制算法練習(xí)。 2.2 產(chǎn)品構(gòu)成 序號名稱參數(shù)1CPU 模塊ATmega128L-8AC（TMS320F2812）2DC 馬達模塊RB-35GM，霍爾傳感器3伺服馬達模塊HSR-8498HB，傾斜度傳感器4步進馬達模塊SST42D11OO，角度傳感器器 5輪型驅(qū)動體模塊RB-35GM×2ea，HSR-8498HB6遙攝/傾斜模塊AX-12×2ea，攝像頭、揚聲器、話筒、嗅

6、覺傳感器7機器人臂模塊HSR-8498HB×5ea，壓力傳感器 8鐘擺及超聲波模塊RA-35GM07，旋轉(zhuǎn)編碼器，超聲波傳感器DC馬達控制模塊CPU模塊 伺服馬達模塊步進馬達控制模塊 視覺聽覺模塊輪型驅(qū)動體控制模塊 智能倒立擺控制模塊三、步進馬達控制模塊原理3.1 步進電機簡介步進電機是將電脈沖信號轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開環(huán)控制元步進電機件。當(dāng)步進驅(qū)動器接收到一個脈沖信號，它就驅(qū)動步進電機按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動一個固定的角度，稱為“步距角”，它的旋轉(zhuǎn)是以固定的角度一步一步運行的。同時可以通過控制脈沖頻率來控制電機轉(zhuǎn)動的速度和加速度，從而達到調(diào)速的目的。 步進電動機構(gòu)造上大致分為定子與轉(zhuǎn)子兩

7、部分。 轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)子 1、轉(zhuǎn)子 2、永久磁鋼等 3 部分構(gòu)成。而且轉(zhuǎn)子朝軸方向已經(jīng)磁化，轉(zhuǎn)子 1 為 N 極時，轉(zhuǎn)子 2 則為 S 極。步進電機在構(gòu)造上有三種主要類型：反應(yīng)式（Variable Reluctance，VR）、永磁式（Permanent Magnet, PM）和混合式（Hybrid Stepping, HS）。下圖為永磁式步進電機的順時針旋轉(zhuǎn)步進序列。步進電機整步： 步進電機半步: 3.2 步進電機工作原理下圖為一個四相電機工作原理圖：開始時，開關(guān)SB接通電源，SA、SC、SD斷開，B相磁極和轉(zhuǎn)子0、3號齒對齊，同時，轉(zhuǎn)子的4號齒就和C、D相繞組磁極產(chǎn)生錯齒，2、5號齒就和D當(dāng)開關(guān)

8、SC接通電源，SB、SA、SD斷開時，由于C相繞組的磁力線和1、4號齒之間磁力線的作用，使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動，1、4號齒和C相繞組的磁極對齊。而0、3號齒和A、B相繞組產(chǎn)生錯齒，2、5號齒就和A、D相繞組磁極產(chǎn)生錯齒。依次類推，A、B、C、D四相繞組輪流供電，則轉(zhuǎn)子會沿著A、B、C、D方向轉(zhuǎn)動。 四相步進電機按照通電順序的不同，可分為單四拍、雙四拍、八拍三種工作方式。單四拍與雙四拍的步距角相等，但單四拍的轉(zhuǎn)動力矩小。八拍工作方式的步距角是單四拍與雙四拍的一半，因此，八拍工作方式既可以保持較高的轉(zhuǎn)動力矩又可以提高控制精度。單四拍、雙四拍與八拍工作方式的電源通電時序與波形分別如圖所示四、步進電機模塊實驗過程

9、4.1 AVR Studio4軟件安裝點擊aStudio4b589.exe進行軟件安裝：一直點next，直到開始安裝。點擊install開始安裝，如下圖：一分鐘左右，軟件安裝完畢，如下：點擊Finish完成安裝。4.2打開工程打開AVR Studio:點擊OPEN Project，打開步進電機模塊工程。編譯:由上可知編譯成功。4.3 驅(qū)動安裝首先從網(wǎng)上下載驅(qū)動程序，下載后解壓:根據(jù)電腦選擇64位進行安裝，點擊dpinst-amd64.exe安裝驅(qū)動程序：安裝完成后如下：到此驅(qū)動程序就安裝完成。此時連接實驗箱下載線。電腦將能識別。4.4 下載選擇Device and Signature Byte

10、s 為ATmega128.Programming Mode and Target Settings 為ISP mode.添加hex文件：儀器連接:選擇Platform STK500 OR AVRISP, Port 根據(jù)電腦與實驗箱的連接口設(shè)置，此處為COM4.點擊Program下載運行:實驗結(jié)果：實驗現(xiàn)象為步進電機選擇模式1,模式2，模式1_2時，電機工作在不同方式，速度也不同，數(shù)碼管上顯示轉(zhuǎn)動的角度；當(dāng)選擇SPEED模式后，電機自動加速旋轉(zhuǎn)后減速。旋轉(zhuǎn)時間相同。五、 傳感器設(shè)計制作部分5.1 超聲波部分5.1.1 測距原理 單片機發(fā)出超聲波測距是通過不斷檢測超聲波發(fā)射后遇到障礙物所發(fā)射的回波

11、，從而測出發(fā)射和接收回波的時間差t,然后求出距離S=C*T/2 . C為超聲波在空氣中傳播的速度。5.1.2 測距設(shè)計 基于單片機的超聲波測距設(shè)計，是利用單片機發(fā)出一個20um周期為65.536ms的方波，經(jīng)74HC04發(fā)射驅(qū)動電路放大，使超聲波傳感器發(fā)射端震蕩，發(fā)射超聲波。超聲波經(jīng)反射物反射回來后，由接收端接收，再經(jīng)過接收端處理，接入單片機中端口。測距系統(tǒng)框圖如下：STC15W單片機發(fā)射驅(qū)動C15W單片機接收處理5W單片機障礙物發(fā)送部分原理圖：接收部分原理圖：5.1.3 實物圖 5.1.4 輸出波形沒有障礙物時：障礙物較遠時;障礙物較近時：5.2 紅外發(fā)送接收部分5.2.1 紅外發(fā)射和接收原

12、理紅外線發(fā)射電路框圖如圖：編碼器（調(diào)制信號）38Khz振蕩器（載波信號）編碼器的編碼信號對38kHz的載波信號進行調(diào)制，再經(jīng)紅外發(fā)射管向空間發(fā)送信號供遙控接收端一體化接收頭接收、解調(diào)輸出、再作處理。5.2.2 電路設(shè)計紅外發(fā)射部分：紅外接收部分：六、心得與體會做實驗箱部分時，最開始拿到實驗箱時一片茫然，完全不知道要干什么?？粗鴮嶒炏浒l(fā)呆。當(dāng)知道任務(wù)為熟悉各個模塊并選一個模塊進行操作及驗證后，逐漸目標清晰。打開實驗箱內(nèi)指導(dǎo)書，發(fā)現(xiàn)全是英文，讓人摸不著頭腦。最開始從網(wǎng)上試著直接搜索中文資料，最終失敗告終，最終決定靜下心來慢慢看英文資料。首先看目錄知道這本書包含哪些內(nèi)容，以及選重要章節(jié)仔細看。最后，明白了操作步驟。首先應(yīng)該先裝軟件。用于編譯以及下載代碼?？墒窃诰幾g成功后，實驗箱的驅(qū)動卻成了問題。書上指示光盤中已有驅(qū)動，可是電腦卻始終識別不出實驗箱。最后在書上發(fā)現(xiàn)一個下載驅(qū)動的網(wǎng)址，登進去后發(fā)現(xiàn)是和光盤中驅(qū)動一樣的文件夾，不過文件夾內(nèi)部卻多了一個驅(qū)動安裝程序。驅(qū)動安裝成功后，實驗箱終于正確識別。最后是下載時也出現(xiàn)了問題。下載之后實驗箱中模塊沒有任何反應(yīng)。仔