哈理工電子實(shí)習(xí)指導(dǎo)

電子實(shí)習(xí)智能循跡小車1一、目的：1．利用所學(xué)過的基礎(chǔ)知識(shí)，通過本次電子實(shí)習(xí)培養(yǎng)獨(dú)立解決實(shí)際問題的能力；2．鞏固本課程所學(xué)的理論知識(shí)和實(shí)驗(yàn)技能；3．掌握常用電子電路的一般設(shè)計(jì)方法，提高設(shè)計(jì)能力和實(shí)驗(yàn)、動(dòng)手能力，為今后從事電子電路的設(shè)計(jì)、研制電子產(chǎn)品打下基礎(chǔ)。2二、實(shí)習(xí)基地規(guī)則：1.進(jìn)入實(shí)習(xí)基地后按指定的實(shí)驗(yàn)臺(tái)就位，未經(jīng)許可，不得擅自挪換儀器設(shè)備。2.要愛護(hù)儀器設(shè)備及其它公物，凡違反操作規(guī)程，不聽從教師指導(dǎo)而損壞者，按規(guī)定賠償。3.未經(jīng)指導(dǎo)教師許可，不得做規(guī)定以外的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。4.要保持實(shí)習(xí)室的整潔和安靜，不準(zhǔn)大聲喧嘩，不準(zhǔn)隨地吐痰，不準(zhǔn)亂丟紙屑及雜物。5.必須嚴(yán)格按設(shè)備操作書的要求去使用設(shè)備，注意人身及設(shè)備安全，不要盲目操作。3三、題目智能移動(dòng)機(jī)器人制作小車的硬件主要包括51單片機(jī)最小系統(tǒng)以及3大模塊：即電源模塊、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、紅外循跡模塊、金屬探測模塊。4智能移動(dòng)機(jī)器人簡介智能移動(dòng)機(jī)器人平臺(tái)以雙電機(jī)輪式小車為底層移動(dòng)平臺(tái)，單片機(jī)為控制核心，通過紅外探測模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)行車路線的感知，電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)直流電機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制，從而完成自動(dòng)行駛的功能。5總體框圖

可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行多模塊擴(kuò)展。使用金屬探測模塊完成對(duì)金屬物體的探測，拓展超聲波模塊實(shí)現(xiàn)避障、測距功能，利用測溫模塊感知環(huán)境溫度，采用無線傳輸模塊實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸及無線遙控等。6紅外循跡模塊智能機(jī)器人小車的設(shè)計(jì)中我們使用的是一體反射式紅外對(duì)管，所謂一體就是發(fā)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號(hào)是發(fā)射管發(fā)出的紅外光經(jīng)過反射物的反射后得到的，所以使用紅外對(duì)管進(jìn)行循跡時(shí)必須是白色地板加黑色引導(dǎo)條。電路由一組紅外對(duì)管、電位器、運(yùn)算放大器和電阻組成的，R1起到限流的作用，用來控制反光管發(fā)出紅外信號(hào)的強(qiáng)弱。接收管實(shí)際上是一個(gè)光敏三極管基極的光電流經(jīng)過放大后流經(jīng)電阻R2產(chǎn)生電壓與電位器調(diào)節(jié)后得到的電壓進(jìn)行比較。A1與電阻組成一個(gè)比較器。在有紅外信號(hào)返回時(shí)OUT端輸出高電平，反之輸出低電平。紅外探測檢測到黑線輸出低電平0v，檢測白線為高電平3.75~5v。7信號(hào)控制分析與循跡功能

首先根據(jù)P口的高低電位，判斷檢測到的信號(hào)，再根據(jù)所檢測到的信號(hào)執(zhí)行相應(yīng)的命令，便實(shí)現(xiàn)了循跡控制的功能。行駛直線的控制：利用紅外傳感器的左右最外端倆個(gè)探頭檢測黑線，全白說明在道中間，沒有偏離軌道，走直線；一旦右側(cè)探管檢測到黑線，說明小車外側(cè)探頭已跑出軌道，讓車左拐；同理一旦左側(cè)檢測到黑線，說明左測探頭已經(jīng)出線，執(zhí)行右拐命令。89紅外模塊器件清單R1、R3、R5、R7、R9151貼片電阻5個(gè)R2、R4、R6、R8、R10103貼片電阻5個(gè)R11、R12、R13、R14、R15152貼片電阻5個(gè)LM358貼片3個(gè)發(fā)光二極管貼片5個(gè)紅外對(duì)管2個(gè)排陣7針10驅(qū)動(dòng)芯片比較常見的是15腳Multiwatt封裝的L298N，內(nèi)部包含4通道邏輯驅(qū)動(dòng)電路?？梢苑奖愕尿?qū)動(dòng)兩個(gè)直流電機(jī)，或一個(gè)兩相步進(jìn)電機(jī)。L298內(nèi)部的原理圖電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊11電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊

L298內(nèi)部的原理圖如下

OUT1與OUT2與小車的一個(gè)電機(jī)的正負(fù)極相連，OUT3與OUT4與小車的另一個(gè)電機(jī)的正負(fù)極相連，單片機(jī)通過控制IN1與IN2,IN3與IN4分別控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)。ENA與ENB分別控制兩個(gè)電機(jī)的使能。12L298控制表IN1IN2ENA電機(jī)狀態(tài)xx0停止101順時(shí)針011逆時(shí)針001停止111停止13電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊原理圖

L298有兩路電源分別為邏輯電源和動(dòng)力電源，上圖中6V為邏輯電源，12V為動(dòng)力電源。J4接入邏輯電源，J6接入動(dòng)力電源，J1與J2分別為單片機(jī)控制兩個(gè)電機(jī)的輸入端，J3與J5分別與兩個(gè)電極的正負(fù)極相連。ENA與ENB直接接入6V邏輯電源也就是說兩個(gè)電機(jī)時(shí)刻都工作在使能狀態(tài)，控制電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)只有通過J1與J2兩個(gè)接口。由于我們使用的電機(jī)是線圈式的，在從運(yùn)行狀態(tài)突然轉(zhuǎn)換到停止?fàn)顟B(tài)和從順時(shí)針狀態(tài)突然轉(zhuǎn)換到逆時(shí)針狀態(tài)時(shí)會(huì)形成很大的反向電流，在電路中加入二極管的作用就是在產(chǎn)生反向電流的時(shí)候進(jìn)行泄流，保護(hù)芯片的安全。14電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路板及器件清單L298N1個(gè)58198個(gè)二針插座3個(gè)排針8個(gè)15金屬探測模塊在此電路中，LC正弦波振蕩電路工作在臨界狀態(tài)，產(chǎn)生一定頻率正弦波，當(dāng)無金屬靠近電感時(shí)，LC正弦波振蕩電路正常工作，無聲光提示；當(dāng)有金屬靠近電感時(shí)，改變電感值，從而破壞LC正弦波振蕩電路振蕩條件，無正弦波輸出，發(fā)出聲光提示。16金屬探測模塊電路板及器件清單17電源模塊18四、焊接與測試具體焊接方法與器件識(shí)別進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室講解測試分單模塊測試與整體測試1電源模塊：接入電源后測量5V電壓輸出；調(diào)節(jié)電位器測量Pe輸出變化2紅外模塊：接入5V電源，調(diào)節(jié)電位器使發(fā)光二級(jí)管接觸白色時(shí)發(fā)光，黑線時(shí)滅。3金屬探測模塊：接入5V電源與電感，測量對(duì)金屬的反應(yīng)未接觸金屬時(shí)LED滅，接觸亮，通過電位器調(diào)節(jié)4電機(jī)驅(qū)動(dòng)：檢查二極管方向是否正確，引入不同的控制信號(hào)，測量輸出電壓變化整體測試：按說明及標(biāo)志接入電源和單片機(jī)，測試是否沿黑線行走。19元件識(shí)別方法電阻：由三位數(shù)組成ABC；計(jì)算方法：R=(A×10+B)×10C。例如“100”，其阻值應(yīng)為（1×10+0)×100=10歐姆。電容：電容與電阻的計(jì)算方法相似，但貼片的瓷片電容上并沒有數(shù)字標(biāo)識(shí)，到時(shí)候我們會(huì)在電容上貼標(biāo)簽以作區(qū)分。瓷片電容讀法：104=10*104的4次方pF=0.1uF。20電解電容如圖所示，在電解電容的表面標(biāo)注有容值和耐壓值，例如100uF/16V，表示其容值為100uF，耐壓值為16V。在PCB上表現(xiàn)為有陰影的一端為負(fù)，空白的一端為正。21LED：如圖所示，LED燈有綠線或綠點(diǎn)的一端為反向端。在PCB板上表現(xiàn)為有尖的一端。22二極管貼片二極管：如圖所示，二極管有黑色線條的一端為反向端。

23芯片：如圖所示，有小圓點(diǎn)的一端為芯片的正方向，在PCB板上豁口的左邊第一個(gè)引腳為芯