智能小车循迹报告.docx
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智能小车循迹报告.docx
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智能小车循迹报告
电工电子实习报告
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学生姓名:
指导教师:
完成时刻:
评阅意见:
评阅教师日期
成绩:
智能循迹小车设计报告
一.设计要求
(1).通过理论学习把握大体的焊接知识和电子产品的生产流程。
(2).熟悉把握手工焊接的方式与技术。
(3).完成循迹智能小车的安装与调试
二.设计的作用、目的
1.利用所学过的基础知识,通过本次电子实习培育独立解决实际问题的能力;
2.巩固本课程所学的理论知识和实验技能;
3.掌握常用电子电路的一般设计方法,提高设计能力和实验、动手能力,为今后从事电子电路的设计、研制电子产品打下基础。
三.设计的具体实现
1.系统概述
智能机械人小车的设计中咱们利用的是一体反射式红外对管,所谓一体确实是发射管和同意管固定在一路,反射式的工作原理确实是接收管接收到的信号是发射管发出的红外光通过反射物的反射后取得的,因此利用红外对管进行循迹时必需是白色地板
红外寻迹是利用红外光电对管对路面信号进行检测,通过比较器处置以后,送给软件操纵模块进行实时操纵,输出相应的信号给驱动芯片驱动电机转动,从而操纵整个小车的运动。
(为简化操作,本次实习只安装了双侧的探头)
1)行驶直线的操纵:
利用红别传感器的左右最外端的探头检测黑线,若是全白那么说明在道中间,没有偏离轨道,走直线;一旦右边探头检测到黑线,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,说明左侧探头已经出线,执行右拐命令。
2)拐直角弯的操纵:
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,即能够实现拐弯的角度,进而顺利入弯。
小车的硬件要紧包括4大模块:
即电源模块、电机驱动模块、红外循迹模块、简易操纵模块。
系统工作框图如下:
2.单元电路设计与分析
1)电源模块
电源模块电路板
LM2596开关电压调剂器是降压型电源治理单片集成电路,能够输出3A的驱动电流,同时具有专门好的线性和负载调剂特性。
固定输出版本有、5V、12V,可调版本能够输出小于37V的各类电压。
该器件内部集成频率补偿和固定频率发生器,开关频率为150KHz,与低频开关调剂器相较较,能够利用更小规格的滤波元件。
由于该器件只需4个外接元件,能够利用通用的标准电感,这更优化了LM2596的利用,极大地简化了开关电源电路的设计。
该器件还有其他一些特点:
在特定的输入电压和输出负载的条件下,输出电压的误差能够保证在±4%的范围内,振荡频率误差在±15%的范围内;能够用仅80μA的待机电流,实现外部断电;具有自我爱惜电路(一个两级降频限流爱惜和一个在异样情形下断电的过温完全爱惜电路)
2)电机驱动模块
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,单片机通过操纵IN1与IN2,IN3与IN4别离操纵电机的正反转。
ENA与ENB别离操纵两个电机的使能
L298操纵表
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
本系统采纳9V直流电动机作为智能玩具车的动力源。
用电机驱动专用芯片L298作为电机的驱动。
L298N是SGS公司的产品,内部包括4通道逻辑驱动电路。
是一种二相和四相电机的专用驱动器,即内含二个H桥的高电压大电流双全桥式驱动器,接收标准TTL逻辑电平信号,可驱动46V、2A以下的电机。
电机驱动模块硬件电路图
电机驱动模块原理图
L298有两路电源别离为逻辑电源和动力电源,上图中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别离为单片机操纵两个电机的输入端,J3与J5别离与两个电极的正负极相连。
ENA与ENB直接接入6V逻辑电源也确实是说两个电机时刻都工作在使能状态,操纵电机的运行状态只有通过J1与J2两个接口。
由于咱们利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专门大的反向电流,在电路中加入二极管的作用确实是在产生反向电流的时候进行泄流,爱惜芯片的平安。
电机驱动电路板
3)红外模块
循迹是指小车在白色地板上循黑线行走通常采取的方式是红外探测法,红外探测法即利用红外线在不同颜色的物体表面具有不同的反射性质的特点,在小车行驶进程中不断地向地面发射红外光,当红外光碰到白色纸质地板时发生漫反射反射光被装在小车上的接收管接收,若是碰到黑线那么红外光被吸收小车上的接收管接收不到红外光 ,单片机确实是不是收到反射回来的红外光为依据来确信黑线的位置和小车的行走线路 ,从而实现小车的循迹功能。
红外探测器探测距离有限一样最大不该超过3cm。
智能机械人小车的设计中咱们利用的是一体反射式红外对管,所谓一体就会发射管和同意管固定在一路,反射式的工作原理确实是接收管接收到的信号是发射管发出的红外光通过反射物的反射后取得的,因此利用红外对管进行循迹时必需是白色地板加黑色引导条。
电路原理图如下图:
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,用来操纵反光管发出红外信号的强弱。
接收管事实上是一个光敏三极管基极的光电流通过放大后流经电阻R2产生电压与电位器调剂后取得的电压进行比较。
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:
信号的检测通过红别传感器发射红外线,判定同意管可否同意到反射回来的信号,假设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,因此判定是黑线,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,如此通过将输出端与单片机的P口相接,判定P口的高低电位,进而间接的判定出检测到的信号,从而实现信号的检测功能。
4)简易操纵模块
利用单稳态触发电路实现小车的操纵,设定电机驱动模块的IN2=IN4=0;
红外模块输出OUT1(OUT5)在未探测到轨迹时输出高电平,控制电路输出高电平,IN1(IN3)=1,小车前行;当有红外对管探测到轨迹时,即OUT1(OUT5)输出低电平触发信号,控制电路使得IN1(IN3)=0,小车左(右)转,由于是暂稳态,所转角度有限,避免超调,从而实现小车的基本循迹功能。
焊接示用意
3.电路的安装与调试
*焊锡操作
(1)焊前预备
烙铁头部的预处置(搪锡)
应在烙铁架的小盒内预备松香及清洁块(用水渗透),(若是不是长寿命烙铁头,需要用锉刀将头部的氧化层清除),接通电源后片刻,待烙铁头部温度达到松香的熔解温度(约150℃)时,将烙铁头插入松香,使其表面涂敷上一层松香,离开松香与锡丝接触,使烙铁头表面涂敷一层光亮的焊锡,长度约5-10mm。
(2)焊接操作姿势与卫生
一样烙铁离开鼻子的距离应至少不小于30cm,通常以40cm时为宜
电烙铁拿法有三种,如图10:
注意:
利用电烙铁要配置烙铁架,一样放置在工作台右前方,电烙铁用后必然要稳妥放于烙铁架上,并注意导线等物不要碰烙铁头。
焊锡丝一样有两种拿法,如图11:
3).五步法训练
(1)预备施焊
(2)加热焊件
(3)熔化焊料
(4)移开焊锡
(5)移开烙铁
焊接要领
1)烙铁头与被焊工件的接触方式
(1)接触位置:
烙铁头应同时接触需要相互连接的两个工件,烙铁一样倾斜45︒;
(2)接触压力:
烙铁头与工件接触时应略施压力,以对工件表面不造成损伤为原那么
)焊锡的供给方式
(1)供给时刻:
工件升温达到焊料的熔解温度时当即送上焊锡;
(2)供给位置:
送锡时焊锡丝应接触在烙铁头的对侧或旁侧,而不该与烙铁头直接接触。
(3)供给数量:
锡量要适中。
要紧衡量标准为润湿角为15︒<θ<45︒;不能呈“馒头”状,不然会掩盖假焊点
*注意事项:
焊接真是困难重重,以前也只是看到他人焊东西,从来没自己动过手,正所谓“知易行难”,往往表面简单的东西里面包括着很多道理,焊接亦是如此。
我把焊接里面的学问大致总结了下,可能有以下几点:
(1).焊接前必然要注意,烙铁的插头必需插在右手的插座上,不能插在靠左手的插座上。
烙铁通电前应将烙铁的电线拉直并检查电线的绝缘层是不是有损坏,不能使电线缠在手上。
通电后应将电烙铁插在烙铁架中,并检查烙铁头是不是会碰着电线等易燃用品。
烙铁加热时和加热后不能用手接触烙铁的发烧金属部份,以避免烫伤或触电。
(2).新电烙铁的最初利用,新的电烙铁不能拿来就用,需要先在烙铁头镀上一层焊锡,方式是:
用锉刀把烙铁头锉干净,按上电源,在温度渐渐升高的时候,用松香涂在烙铁头上;待松香冒烟,烙铁头开始能够熔化焊锡的时候,把烙铁头放在有小量松香和焊锡的砂纸上研磨、各个面都要磨到,如此就可使烙铁头镀上一层焊锡从而增强烙铁头寿命。
(3).若是烙铁头上挂有很多的锡,不易焊接,可在烙铁中带水的海绵上或在烙铁架的钢丝上抹去多余的锡。
不可在工作台或其他地址抹去。
(4).焊接练习板是一块焊盘排列整齐的线路板,先将一根电线芯剥出,插入焊接练习板的小孔中,练习板放在焊接木架上进行焊接。
(5).焊接时先将电烙铁在线路板上加热,大约两秒后,接焊锡丝,观看焊锡丝的多少,不能太多,造成堆焊;也不能太少,造成虚焊。
但焊锡熔化,发出光泽时焊接温度最正确,应当即将焊锡丝移开,再将电烙铁移开。
为了再加热中使加热面积最大,要将烙铁头的斜面靠在元件引脚上,烙铁头的顶尖抵在电路板的焊盘上。
焊点高度一样在2毫米左右。
各硬件模块在焊接前先模拟仿真,仿真无误后依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,检测无误后警惕接通电源用万用表测模块各端电压,是不是与理论值一致。
检测输出是不是稳固,用示波器观看纹波合理调整各个模块元器件的参数。
四.心得体会、存在问题和进一步的改良意见等
1、对电子工艺的理论有了初步的系统了解。
通过电工电子实习,我了解到了焊接一般元件与电路元件的技术、印制电路板图的设计制作与工艺流程、工作原理与组成元件的作用等,同意了电子工程师的大体焊接训练,这些使我的大体焊接技术、调试的能力取得初步的培育和锻炼,从而增进我对电工电子技术等课程的把握有一个较全面的提高和知识能力的全面进展为以后的学习及毕业后的工作奠定基础。
2、自己的动手能力取得专门大的锻炼。
在实习进程中,我锻炼了自己动手技术,提高了自己解决问题的能力。
比如做机组装与调试时,刚开始焊接好了,接到外电路上,我的二极管却不亮,后来我想起自己当初装两个涤纶电容的时候并无区分,于是我把两个电容位置换了一下,就好了。
3、比较具体的收成:
①学会了如何利用色环来读电阻,然后用万用表来验证读数和实际情形是不是一致,再将电阻别在纸上,标上数据,以提高低一步的焊接速度;②明白了哪些是整流二极管、稳压二极管、开关二极管、发光二极管;学会了如何测量二极管及如何识别二极管的正负极;测整流二极管时能够将二极管接到万用表的蜂鸣档,红表笔接正极,黑表笔接负极,测正向电压,假设显示是0,表示短路;假设显示1,表示开路或反向;③学会了如何利用万用表测量三极管的放大倍数,如何识别三极管的“b”、“e”、“c”的三个管脚;④学会了电容的识别及读数,瓷片电容,不分正负极;电解电容的长脚为“+”,短脚为“—”。
⑤明白了什么是驻极体、石英晶振等原先没有接触过的元器件。
⑥明白了焊接原理和技术和技术。
⑦明白了电子产品的大致生产进程。
4、提高了我的团队协作能力。
比如:
组装机的时候,常常需要他人帮忙摁住电路板或需要他人帮忙拿住吸锡器等,咱们几个做的同窗老是在需要帮忙的时候彼此帮忙,一路讨论所碰着的问题,这些进程极大地培育了我的团结协作能力。
实习体会
1、焊接的时候,先把电烙铁在焊点处放一会儿,然后送焊锡丝过去,待锡丝熔化部份以后,把焊锡丝放到烙铁对面就能够够焊出比较好的焊点。
2、磨刀不误砍柴工。
刚开始组装电子套件的时候,我照着原理图就急着往电路板上按自己以为正确的方式插元器件然后焊接。
第二次做电子套件的前一天晚上我拿出说明书,认真看了一下前面的说明,才发觉上面有建议的安装顺序,还有一条专门说明是电解电容要采纳卧式安装以防盖子不行盖上。
我拿出自己未完全焊接好的电路板一看,幸亏电解电容只焊好了一个,其他焊好的元器件也不是依照说明书推荐的顺序焊接的。
那天晚上又对着原理图研究了两个多小时才弄明白具体应该如何安装。
从这件事中我深刻熟悉到要做好一件情形预备工作有多重要。
大部份人都急着赶紧焊好,于是都不认真阅读说明书,我也随着大伙儿急匆匆地焊接,结果浪费了更多时刻。
以后做事我必然会注意先做充分预备工作,才能做到心中有数,提高效率。
3、做任何情形,必然要细心和有耐心。
不管是焊接操作仍是电子套件的组装,都很需要耐心和细心。
焊接的时候,稍不注意就把两个焊点焊在一路了,容易造成短路,这就需要咱们额外细心。
组装电子套件的时候,电路板上焊点多而且密,若是没有足够的耐心,是无法完成组装任务的。
4、很享受电子电工实习带来的充实感与成绩感。
从上第一节课起,我对这门课始终是热情高涨的,一直都很集中注意力。
不管是焊接立方体仍是练习板焊接练习或是电子套件的组装,我都超级投入其中,一旦开始,即能够忘记时刻的流逝,每次完成一个步骤,我都像小孩那样快乐,很享受这门课给我带来的“充实感”和“成绩感”。
5、任何情形只要咱们用心去做,其实并非难。
刚开始拿到检测电子套件的元器件的时候超级头疼,因为除电阻几乎就不熟悉别的元器件,拿出一堆的电容、二极管,却分不清具体是什么电容、什么二极管。
查对物料清单的时候,很多东西都不明白是什么,只好对着物料清单上的型号规格,企图在元器件上面的标称值中能够找到信息。
组装套件的第一次课下来,我尚未把元器件清点检测完全,那时我很担忧自己可否在下一次课完成组装任务。
为了能够完成任务,上第二次组装课之前我对照着寝室的机,认真研究了一下说明书,依照各类信息判定出很多不明白的元器件具体是什么样子的。
第二次组装课,终于组装好了。
听到铃响的那一刻我几乎兴奋得要跳起来。
6、熟能生巧。
刚开始焊接电路板的时候,我焊出来的点很不合格,不是成圆形确实是相邻点粘在一路,后来我从熟练的同窗那里取经问道,专门快把握了必然技术,越焊越好,就愈来愈有自信了。
最后组装电子套件的时候我就能够够很熟练地焊接了。
五、原件器材明细表
各个模块的电路元件表
电机驱动模块
电路元件
个数
L298N
1
5819
8
二针插座
3
排针
8
电源模块
电路元件
个数
7805
2
103电位器
1
100μF电解电容
6
103瓷片电容
6
317
1
240Ω电阻
1
5819
1
排针
12
红外模块
电路元件
个数
151贴片电阻
5
103贴片电阻
5
152贴片电阻
5
LM358贴片
3
发光二极管贴片
5
红外对管
2
排针
7
简易操纵模块
电路元件
个数
103
2
104
2
1kΩ电阻
1
555
2
4069
1
排针
8
六、参考文献
1.《数字电子技术基础》高等教育出版社·2006年5月第五版阎石编著
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