机电一体化综合训练实习总结

机电一体化综合训练实习总结

一、舵机车总结

1、实习任务与要求

舵机车的实习任务主要是通过理解舵机运行的原理,提高自我的动手能力,编写程序使舵机车实现用传感器以探测周边环境、基于传感器信息作出决策、操作带动轮子旋转的电机控制宝贝车运动、与用户交换信息，从而更好的掌握89C52单片机。

2、总结实习内容

2.1巡航控制

编程使宝贝车做一些基本的动作：向前、向后、左转、右转和原地旋转。

宝贝车向前走：

P1_1=1;

delay_nus(1300); P1_1=1;

P1_0=0;

delay_nus(1700); P1_0=0;

delay_nms(20);

宝贝车向后走：

P1_1=1;

delay_nus(1300);

P1_1=1;

P1_0=0;

delay_nus(1700); P1_0=0;

delay_nms(20);

宝贝车原地左转：

P1_1=1;

delay_nus(1300); P1_1=0;

P1_0=1;

delay_nus(1300); P1_0=0;

delay_nms(20);

宝贝车原地右转：

P1_1=1;

delay_nus(1700); P1_1=0;

P1_0=1;

delay_nus(1700); P1_0=0;

delay_nms(20);

2.2机器人触觉导航

2.2.1胡须电路原理

下图所示为胡须电路原理图，当胡须没有被触动，连接胡须的I/O管脚的电压是5V；当胡须被触动时，I/O短接到地，所以I/O管脚的电压是0V。微控制器启动或复位时，所有的I/O插脚缺省为输入。也就是说，连接到胡须的I/O管脚会自动作为输入。作为输入，如果I/O脚上的电压为5V（胡须没有被触动），则其相应的寄存器中的相应位存储1；如果电压为0V（胡须被触动），则存储0。

、

2.2.2胡须检测到障碍物时编程：

if((P1_5state()==0)&&(P2_3state()==0))//两个胡须同时检测到障碍物时,后退,再向左转180度

{

Back_Up();

Turn_Left();

Turn_Left();

}

else if(P1_5state()==0)

{

Back_Up();

Turn_Right();

}

else if(P2_3state()==0) //右边胡须检测到障碍物时，后退，再向左转 90度

{

Back_Up();

Turn_Left();

}

else //没有胡须检测到障碍物时，向前走

Forward();

2.2.3对LED胡须测试电路编程：

#include

int P1.5state(void)//获取 P1.5 的状态

{

return (P1&0x20);

}

int P2.3state(void)//获取 P2.3 的状态

{

return (P2&0x08);

}

int main(void)

{

while(1)

{

if(P1.5state()==0)

P1.0=0;

P1.0=1; ;

if(P2.3state()==0)

P1.1=0;

else

P1.1=1;

delay_nms(50);

}

}

2.2.4通过胡须导航

让宝贝车行走，当在其路线上遇到障碍物时，它将后退、旋转并向另一个方向行走。

编程如下：

#include

#include

int P1_5state(void) {

return (P1&0x20)?1:0; }

int P2_2state(void) {

return (P2&0x08)?1:0; }

void Forward(void) {

P1_1=1;

delay_nus(1700);

P1_1=0;

P1_0=1;

delay_nus(1300);

P1_0=0;

delay_nms(20);

}

void Left_Turn(void) {

int i;

for(i=1;i<=26;i++) {

P1_1=1;

delay_nus(1300);

P1_1=0;

P1_0=1;

delay_nus(1300);

P1_0=0;

delay_nms(20);

}

}

void Right_Turn(void) {

int i;

for(i=1;i<=26;i++) {

P1_1=1;

delay_nus(1700);

P1_1=0;

P1_0=1;

delay_nus(1700);

P1_0=0;

delay_nms(20);

}

}

void Backward(void)

{

int i;

for(i=1;i<=65;i++)

{

P1_1=1;

delay_nus(1300);

P1_1=0;

P1_0=1;

delay_nus(1700);

P1_0=0;

delay_nms(20);

}

}

int main(void)

{

uart_Init();

printf("Program Running!\n");

int counter;

for(counter=1;counter<=1000;counter++)//开始/复位信号{

P1_4=1;

delay_nus(1000);

P1_4=0;

delay_nus(1000);

}

while(1)

{

if((P1_5state()==0)&&(P2_3state()==0))

{

Backward(); //向后

Left_Turn(); //向左

Left_Turn(); //向左

}

else if(P1_5state()==0)

{

Backward(); //向后

Right_Turn(); //向右

}

else if(P2_3state()==0)

{

Backward(); //向后

Left_Turn(); //向左

}

else

Forward(); //向前

}

}

程序中，前行走中的每两个脉冲之间检查胡须的状态。意味着，宝贝车在向前行走的过程中，每秒检查障碍物大概43次。因为每个全速前进的脉冲都使得宝贝车旋转大约半厘米。只发送一个脉冲，然后回去检查胡须的状态是一个好主意。每次程序从Forward()返回后，程序再次从while循环的开始处执行，此时if…else 语句会再次检查胡须的状态。

2.3用光敏电阻进行导航

2.3.1光探测线路工作原理

如下图所示，为光敏电阻的光探测线路。设定为输入的I/O口实际上并不需要5V来使其输入寄存器的值为1，任何大于1.5V的电压都会使其寄存器的值为1。同样的，I/O口也不是需要0V来使其输入寄存器的值为0，任何小于1.5V的电压都会使其寄存器的值为0。由于光敏电阻的阻值随着光照的强弱而改变，Vo点的输出电压也随之改变：当R增大时，Vo会减小；当R减小时，Vo会增大。Vo正是当微控制器的I/O口作为输入口时检测到的电压。如果电路连接到P1_5，当Vo的值大于1.5 V时，P1寄存器的第6位为1，当Vo的值小于1.5V时，P1寄存器的第6位为0。

2.3.2试验无阴影

编程如下：

#include

#include

int P1_5state(void) {

return (P1&0x20)?1:0; }

int P2_3state(void) {

return (P2&0x08)?1:0; }

void Forward(void) {

P1_1=1;

delay_nus(1700);

P1_1=0;

P1_0=1;

delay_nus(1300);

P1_0=0;

delay_nms(20);

}

void Left_Turn(void) {

for(i=1;i<=26;i++) {

P1_1=1;

delay_nus(1300);

P1_1=0;

P1_0=1;

delay_nus(1300);

P1_0=0;

delay_nms(20);

}

}

void Right_Turn(void) {

for(i=1;i<=26;i++) {

P1_1=1;

delay_nus(1700);

P1_1=0;

P1_0=1;

delay_nus(1700);

P1_0=0;

delay_nms(20);

}

}

void Backward(void)

{

for(i=1;i<=65;i++)

{

P1_1=1;

delay_nus(1300);

P1_1=0;

P1_0=1;

delay_nus(1700);

P1_0=0;

delay_nms(20);

}

}

int main(void)

{

uart_Init();

printf("Program Running!");

for(counter=1;counter<=1000;counter++)//开始/复位信号{

P1_4=1;

delay_nus(1000);

P1_4=0

delay_nus(1000);

}

while(1)

{

if((P1_5state()==0)&&(P2_3state()==0))

{

Backward();//向后

Left_Turn();//向左

Left_Turn();//向左

}

else if(P1_5state()==0)

{

Backward();//向后

Right_Turn();//向右

}

else if(P2_3state()==0)

{

Backward();//向后

Left_Turn();//向左

}

else

Forward();//向前

}

}

2.3.3手电筒光束引导宝贝车

测试和校正宝贝车机器人的光传感器,使它能够识别环境光和手电筒光束。编程使机器人跟随指向它前方表面的手电筒光束行走。

编程如下：

#include

#include

int main(void)

{

unsigned int count;

Unsigned int timeLeft,timeRight;

uart_Init();

while(1)

{

TH0=TL0=0;

TMOD=TMOD|0x01;

P1_5=0;

delay_nms(300);

P1_5=1;

TR0=1;

while((P1&0x20)==0); count=TH0;

count=count<<8;

count=count+TL0;

timeLeft=count;

TH0=TL0=0;

TMOD=TMOD|0x01;

P2_3=0;

delay_nms(300);

P2_3=1;

TR0=1;

while((P2&0x08)==0); count=TH0;

count=count<<8;

count=count+TL0;

timeRight=count;

printf("L %d us\n",timeLeft);

printf("R %d us\n",timeRight);

delay_nms(50);

}

}

2.4红外线导航

红外探测工作原理：

宝贝车机器人上建立的红外物体探测系统在许多方面就像汽车的前灯。当汽车前灯的射出的光从障碍物体反射回来时，你的眼睛发现障碍物体，然后你的大脑处理这些信息，并据此控制你的身体引导汽车。宝贝车机器人使用红外线两极管LED作为前灯。发射红外光，在一些情况下，红外线从物体反射从机器人前进的方向折回。宝贝车机器人的眼睛是红外检测器。红外检测器发出信号来表明它们是否检测到从物体反射回的红外线。

上图所示为红外发射电路，编程使宝贝车探测避开障碍物，编程如下：int main(void)

{

bit irDetectLeft,irDetectRight;

int i,counter;

uart_Init();

printf("Program Running!\n");

for( counter=1;counter<=1000;counter++)//开始/复位信号

{

P1_3=1;

delay_nus(1000);

P1_3=0;

delay_nus(1000);

}

while(1)

{

IRLaunch('R');

irDetectRight = RightIR; //右边接收

IRLaunch('L');

irDetectLeft = LeftIR; //左边接收

if((irDetectLeft==0)&&(irDetectRight==0))//两边同时接收到红外线

{

Backward();

Left_Turn();

Left_Turn();

}

else if(irDetectLeft==0)//只有左边接收到红外线

{

Backward();

Right_Turn();

}

else if(irDetectRight==0)//只有右边接收到红外线

{

Backward();

Left_Turn();

}

else

Forward();

}

}

2.5实习过程

在做舵机车的过程中，用C语言编程时，我遇到的问题是我按照电路图接好电路好，程序一直都下载不进去，但是我检查线路没有发现有问题，最后我发现原来我的下载器坏了，不起作用了。换了新的下载器后，终于能正常下载了，宝贝车也能正常动作了。

2.6总结

通过做宝贝车这次实验，让我对C52单片机的编程有了进一步的掌握，而且我觉得我自己真正的把以前自己学的C语言编程与实际结合起来了。在做这次实验的过程中，遇到问题，解决问题，不仅提高了我们的动手能力，也让我积极的面对问题，解决问题，而不是像以前那样手足无措了。

2.7展望

这次实验让我觉得机电一体化是真正的将机械与电子的有机结合，在实验的过程中很好的能让我把所学的知识加以巩固，加深我对C51单片机的理解。我相信在不久的将来，机电系统的发展会让我们的生活变得更加方便。

二、直流电机小车总结

1、实习任务与要求

按所给的实验图连线，然后用C语言编写程序，下载到C52单片机，使直流电机小车实现红外寻迹、蓝牙摇控、红外遥控、超声波避障、测速等功能。

2、总结实习内容

2.1红外寻迹

红外寻迹传感器原理

寻迹传感器通常采用红外的方式，红外管发射出来的红外光通过地面（白色）反射回来，在接收管里收到信号，一旦碰到黑线，那么红外光都被吸收，接收管

没有接收到信号，从而得知传感器是否压线，从而调整小车运行方向。

红外寻迹编程如下：

#include

#define Left_1_led P3_4 //P3_4接四路寻迹模块接口第一路输出信号即

中控板上面标记为OUT1

#define Left_2_led P3_5 //P3_5接四路寻迹模块接口第二路输出信号即

中控板上面标记为OUT2

#define Right_1_led P3_6 //P3_6接四路寻迹模块接口第三路输出信号即

中控板上面标记为OUT3

#define Right_2_led P3_7 //P3_7接四路寻迹模块接口第四路输出信号即

中控板上面标记为OUT4

#define Left_moto_go {P1_0=1,P1_1=0,P1_2=1,P1_3=0;} //左边两个

电机向前走

#define Left_moto_back {P1_0=0,P1_1=1,P1_2=0,P1_3=1;} //左边两个

电机向后转

#define Left_moto_Stop {P1_0=0,P1_1=0,P1_2=0,P1_3=0;} //左边两个

电机停转 #define Right_moto_go {P1_4=1,P1_5=0,P1_6=1,P1_7=0;} //右边两个电机向前走#define Right_moto_back {P1_4=0,P1_5=1,P1_6=0,P1_7=1;} //右边两个电机向前走

#define Right_moto_Stop {P1_4=0,P1_5=0,P1_6=0,P1_7=0;} //右边两个

电机停转

unsigned char pwm_val_left =0;

unsigned char push_val_left =1;// 左电机占空比10/40

unsigned char pwm_val_right =0;

unsigned char push_val_right=1;// 右电机占空比10/40

bit Right_moto_stop=1;

bit Left_moto_stop =1;

/********************************************************************* ***/

//延时函数

void delay(unsigned int k)

{

unsigned int x,y;

for(x=0;x

for(y=0;y<2000;y++);

}

/********************************************************************* ***/

//前速前进

void run(void)

{

Left_moto_go ;

Right_moto_go ;

}

/********************************************************************* /

/*--主函数--*/

void main(void)

{

delay(100); //延时一段时间

run();

while(1) /*无限循环*/

{

//有信号为0 没有信号为1

if(Left_2_led==0&&Right_1_led==0)

run();

else

{

if(Right_1_led==1&&Left_2_led==0) //右边检测到黑线

{

Left_moto_go; //左边两个电机正转 Right_moto_back; //右边两个电机反转 }

if(Left_2_led==1&&Right_1_led==0) //左边检测到黑线

{

Right_moto_go; //右边两个电机正转

Left_moto_back; //左边两个电机反转

}

}

}

}

2.2蓝牙摇控

工作原理：

通过Android智能手机下载配套的Android软件控制小车运行，Android手机

用内置蓝牙与蓝牙无线模块配对，发出指令，蓝牙无线模块接收其指令。当单片

机接收到蓝牙无线模块传来的指令，执行相应解码动作，从而控制小车。

用C语言编程如下：

#include

#define Left_1_led P3_4 //P3_2接四路寻迹模块接口第一路输出信号

即中控板上面标记为OUT1

#define Left_2_led P3_5 //P3_3接四路寻迹模块接口第二路输出信号

即中控板上面标记为OUT2

#define Right_1_led P3_6 //P3_4接四路寻迹模块接口第三路输出信号

即中控板上面标记为OUT3

#define Right_2_led P3_7 //P3_5接四路寻迹模块接口第四路输出信号

即中控板上面标记为OUT4

#define Left_moto_go {P1_0=1,P1_1=0,P1_2=1,P1_3=0;} //左边两个

电机向前走

#define Left_moto_back {P1_0=0,P1_1=1,P1_2=0,P1_3=1;} //左边两个

电机向后转

#define Left_moto_Stop {P1_0=0,P1_1=0,P1_2=0,P1_3=0;} //左边两个

电机停转 #define Right_moto_go {P1_4=1,P1_5=0,P1_6=1,P1_7=0;} //右边两个电机向前走#define Right_moto_back {P1_4=0,P1_5=1,P1_6=0,P1_7=1;} //右边两个电机向前走

#define Right_moto_Stop {P1_4=0,P1_5=0,P1_6=0,P1_7=0;} //右边两个

电机停转 #define left 'C'

#define right 'D'

#define up 'A'

#define down 'B'

#define stop 'F'

char code str[] = "收到指令，向前!\n";

char code str1[] = "收到指令，向后!\n";

char code str2[] = "收到指令，向左!\n";

char code str3[] = "收到指令，向右!\n";

char code str4[] = "收到指令，停止!\n";

bit flag_REC=0;

bit flag =0;

unsigned char i=0;

unsigned char dat=0;

unsigned char buff[5]=0; //接收缓冲字节

/********************************************************************* ***/

//延时函数

void delay(unsigned int k)

{

unsigned int x,y;

for(x=0;x

for(y=0;y<2000;y++);

}

/********************************************************************* ***/

//字符串发送函数

void send_str( )

// 传送字串

{

unsigned char i = 0;

while(str[i] != '\0')

{

SBUF = str[i];

while(!TI); // 等特数据传送

TI = 0; // 清除数据传送标志

i++; // 下一个字符

}

}

void send_str1( )

// 传送字串

{

unsigned char i = 0;

while(str1[i] != '\0')

{

SBUF = str1[i];

while(!TI); // 等特数据传送

TI = 0; // 清除数据传送标志

i++; // 下一个字符

}

}

void send_str2( )

// 传送字串

{

unsigned char i = 0;

while(str2[i] != '\0')

{

SBUF = str2[i];

while(!TI); // 等特数据传送

TI = 0; // 清除数据传送标志

i++; // 下一个字符

}

}

void send_str3()

// 传送字串

{

unsigned char i = 0;

while(str3[i] != '\0')

{

SBUF = str3[i];

while(!TI); // 等特数据传送

TI = 0; // 清除数据传送标志

i++; // 下一个字符

}

}

void send_str4()

// 传送字串

{

unsigned char i = 0;

while(str4[i] != '\0')

{

SBUF = str4[i];

while(!TI); // 等特数据传送

TI = 0; // 清除数据传送标志

i++; // 下一个字符

}

}

/********************************************************************* ***/

//前速前进

void run(void)

{

Left_moto_go ; //左电机往前走

Right_moto_go ; //右电机往前走

}

//前速后退

void backrun(void)

{

Left_moto_back ; //左电机往前走

Right_moto_back ; //右电机往前走

}

//左转

void leftrun(void)

{

Left_moto_back ; //左电机往前走

Right_moto_go ; //右电机往前走

}

//右转

void rightrun(void)

{

Left_moto_go ; //左电机往前走

Right_moto_back ; //右电机往前走

}

//STOP

void stoprun(void)

{

Left_moto_Stop ; //左电机往前走

Right_moto_Stop ; //右电机往前走

}

/********************************************************************* ***/

void sint() interrupt 4 //中断接收3个字节

{

if(RI) //是否接收中断

{

RI=0;

dat=SBUF;

if(dat=='O'&&(i==0)) //接收数据第一帧

{

buff[i]=dat;

flag=1; //开始接收数据

}

else

if(flag==1)

{

i++;

buff[i]=dat;

if(i>=2)

{i=0;flag=0;flag_REC=1 ;} // 停止接收

}

}

}

/********************************************************************* /

/*--主函数--*/

void main(void)

{

TMOD=0x20;

TH1=0xFd; //11.0592M晶振，9600波特率

TL1=0xFd;

SCON=0x50;

PCON=0x00;

TR1=1;

ES=1;

EA=1;

while(1) /*无限循环*/

{

if(flag_REC==1) //

{

flag_REC=0;

if(buff[0]=='O'&&buff[1]=='N') //第一个字节为O，第二个字节为N，第三个字节为控制码

switch(buff[2])

{

case up : // 前进

send_str( );

run();

break;

case down: // 后退

send_str1( );

backrun();

break;

case left: // 左转

send_str2( );

leftrun();

break;

case right: // 右转

send_str3( );

rightrun();

break;

case stop: // 停止

send_str4( );

stoprun();

break;

}

}

}

}

2.3 红外遥控

红外遥控原理：

红外遥控的发射电路是采用红外发光二极管来发出经过调制的红外光波；红外接收电路由红外接收二极管、三极管或硅光电池组成，它们将红外发射器发射的红外光转换为相应的电信号，再送后置放大器。发射机一般由指令键(或操作杆)、指令编码系统、调制电路、驱动电路、发射电路等几部分组成。当按下指令键或推动操作杆时，指令编码电路产生所需的指令编码信号，指令编码信号对载波进行调制，再由驱动电路进行功率放大后由发射电路向外发射经调制定的指令编码信号。接收电路一般由接收电路、放大电路、调制电路、指令译码电路、驱动电路、执行电路(机构)等几部分组成。接收电路将发射器发出的已调制的编码指令信号接收下来，并进行放大后送解调电路，解调电路将已调制的指令编码信号解调出来，即还原为编码信号。指令译码器将编码指令信号进行译码，最后由驱动电路来驱动执行电路实现各种指令的操作控制（机构）。红外遥控小车原理，即红外遥控发射出相应编码，被一体化接收头还原出信号，再由单片机执行相应的解码动作，从而控制小车行进。

用C语言编程如下：

#include

#define Left_1_led P3_4 //P3_2接四路寻迹模块接口第一路输出信号即中控板上面标记为OUT1

#define Left_2_led P3_5 //P3_3接四路寻迹模块接口第二路输出信号即中控板上面标记为OUT2

#define Right_1_led P3_6 //P3_4接四路寻迹模块接口第三路输出信号即中控板上面标记为OUT3

#define Right_2_led P3_7 //P3_5接四路寻迹模块接口第四路输出信号即中控板上面标记为OUT4

#define Left_moto_go {P1_0=1,P1_1=0,P1_2=1,P1_3=0;} //左边两个电机向前走

#define Left_moto_back {P1_0=0,P1_1=1,P1_2=0,P1_3=1;} //左边两个电机向后转

#define Left_moto_Stop {P1_0=0,P1_1=0,P1_2=0,P1_3=0;} //左边两个电机停转

#define Right_moto_go {P1_4=1,P1_5=0,P1_6=1,P1_7=0;} //右边两个电机向前走

#define Right_moto_back {P1_4=0,P1_5=1,P1_6=0,P1_7=1;} //右边两个电机向后走

#define Right_moto_Stop {P1_4=0,P1_5=0,P1_6=0,P1_7=0;} //右边两个电机停转

#define Imax 14000 //此处为晶振为11.0592时的取值,