1、電子實習,智能循跡小車,哈理工電子教研室,一、目的：,1利用所學過的基礎知識，通過本次電子實習培養(yǎng)獨立解決實際問題的能力； 2鞏固本課程所學的理論知識和實驗技能； 3掌握常用電子電路的一般設計方法，提高設計能力和實驗、動手能力，為今后從事電子電路的設計、研制電子產(chǎn)品打下基礎。,二、實習基地規(guī)則：,1.進入實習基地后按指定的實驗臺就位，未經(jīng)許可，不得擅自挪換儀器設備。 2.要愛護儀器設備及其它公物，凡違反操作規(guī)程，不聽從教師指導而損壞者，按規(guī)定賠償。 3.未經(jīng)指導教師許可，不得做規(guī)定以外的實驗項目。 4.要保持實習室的整潔和安靜，不準大聲喧嘩，不準隨地吐痰，不準亂丟紙屑及雜物。 5. 必須嚴格按

2、設備操作書的要求去使用設備，注意人身及設備安全，不要盲目操作。,三、題目,智能移動機器人制作,小車的硬件主要包括51單片機最小系統(tǒng)以及3大模塊： 即電源模塊、電機驅(qū)動模塊、紅外循跡模塊、金屬探測模塊。,智能移動機器人簡介,智能移動機器人平臺以雙電機輪式小車為底層移動平臺，單片機為控制核心，通過紅外探測模塊實現(xiàn)對行車路線的感知，電機驅(qū)動模塊實現(xiàn)對直流電機的驅(qū)動控制，從而完成自動行駛的功能。,總體框圖,可以根據(jù)實際需要進行多模塊擴展。使用金屬探測模塊完成對金屬物體的探測，拓展超聲波模塊實現(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現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸及無線遙控等。,紅外循跡模塊,智能機器

3、人小車的設計中我們使用的是一體反射式紅外對管，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，所以使用紅外對管進行循跡時必須是白色地板加黑色引導條。,電路由一組紅外對管、電位器、運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)出紅外信號的強弱。接收管實際上是一個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)后得到的電壓進行比較。A1與電阻組成一個比較器。在有紅外信號返回時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 0 v，檢測白線為高電平 3.755v。,信號控制分析

4、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，再根據(jù)所檢測到的信號執(zhí)行相應的命令，便實現(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。,紅外模塊器件清單,R1、R3、R5、R7、R9 151 貼片電阻5個 R2、R4、R6、R8、R10 103 貼片電阻5個 R11、R12、R13、R14、R15 152貼片電阻5個 LM358 貼片3個 發(fā)光二極管貼片 5個 紅外對管 2個 排陣 7針,驅(qū)動

5、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)動電路。可以方便的驅(qū)動兩個直流電機，或一個兩相步進電機。,L298內(nèi)部的 原理圖,電機驅(qū)動模塊,電機驅(qū)動模塊,L298內(nèi)部的原理圖如下,OUT1與OUT2與小車的一個電機的正負極相連，OUT3與OUT4與小車的另一個電機的正負極相連，單片機通過控制IN1與IN2,IN3與IN4分別控制電機的正反轉(zhuǎn)。ENA與ENB分別控制兩個電機的使能。,L298控制表,電機驅(qū)動模塊原理圖,L298有兩路電源分別為邏輯電源和動力電源，上圖中6V為邏輯電源， 12V為動力電源。J4接入邏輯電源，J6接入動力電源，J1與J2分別為單片機控

6、制兩個電機的輸入端，J3與J5分別與兩個電極的正負極相連。ENA與ENB直接接入6V邏輯電源也就是說兩個電機時刻都工作在使能狀態(tài)，控制電機的運行狀態(tài)只有通過J1與J2兩個接口。由于我們使用的電機是線圈式的，在從運行狀態(tài)突然轉(zhuǎn)換到停止狀態(tài)和從順時針狀態(tài)突然轉(zhuǎn)換到逆時針狀態(tài)時會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)生反向電流的時候進行泄流，保護芯片的安全。,電機驅(qū)動電路板及器件清單,L298N 1個 5819 8個 二針插座 3個 排針 8個,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，當無金屬靠近電感時，LC正弦波振蕩電路正常工作，無聲光提示；當

7、有金屬靠近電感時，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。,金屬探測模塊電路板及器件清單,電源模塊,四、焊接與測試,具體焊接方法與器件識別進入實驗室講解 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)光二級管接觸白色時發(fā)光，黑線時滅。 3 金屬探測模塊： 接入5V電源與電感，測量對金屬的反應未接觸金屬時LED滅，接觸亮，通過電位器調(diào)節(jié) 4 電機驅(qū)動：檢查二極管方向是否正確，引入不同的控制信號，測量輸出電壓變化 整體測試：按說明及標志接入電源和單片機，測試是否沿黑線行走。,元件識別方法,電阻：由三位數(shù)組成ABC；計算方法：R=(A10+B)10C。例如“100”，其阻值應為（110+0)100=10歐姆。 電容：電容與電阻的計算方法相似，但貼片的瓷片電容上并沒有數(shù)字標識，到時候我們會在電容上貼標簽以作區(qū)分。瓷片電容讀法：104=10*104的4次方pF=0.1uF 。,電解電容 如圖 所示，在電解電容的表面標注有容值和耐壓值，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，空白的一端為正。,LED：如圖 所示，LED燈有綠線或綠點的一端為反向端。在PCB板上