北京邮电大学智能小车走迷宫实习报告

北京邮电大学实习报告

附页：

实习总结：

一.实验任务要求：

（1）熟悉焊接用工具（外热式电烙铁、吸锡器等），了解焊接用材料（焊料、助焊剂），正确使用电烙铁，熟练掌握手工焊接技术，按照正确的焊接操作手法进行反复练习，知道什么是高质量的焊点，保障焊点的质量，学会手工拆焊技术。

（2）用万能板焊接安装一个发光二极管交替闪烁电路。

（3）安装调测智能小车，要求实现走出迷宫、秒表等功能。

二．焊接部分：

1. 常用工具和耗材：

焊接用工具：电烙铁、吸锡器、其它常用工具（烙铁架、尖嘴钳、剪刀、斜嘴钳、剥线钳、镊子、切刀等）

焊接用材料：焊料（铅锡焊料有熔点低、机械强度高、表面张力小、抗氧化性好的特点）、助焊剂（树脂、有机、无机）

2. 焊接的步骤：

手工焊接的操作一般分五个步骤，称为手工焊五步操作法

步骤一：准备施焊

左手拿焊丝，右手持电烙铁，电烙铁已经通电加热，可以随时施焊，并且要求烙铁头洁净无焊渣等氧化物，表面镀有一层焊锡。

步骤二：加热焊件

将烙铁头放在被焊接的两焊件连接处，使两个焊件都与烙铁头相接触，同时加热两个焊件焊接面至一定温度，时间大约为1～2秒钟。注意：此步骤中不要用烙铁头对焊件过度施加压力，过度施压并不能加快传热，却加速了烙铁头的损耗，更严重的是对被焊接的元器件造成不易察觉的损伤，埋下隐患。

步骤三：送入焊丝

焊件的焊接面被加热到一定温度时，焊锡丝从烙铁对面接触焊件，焊锡丝融化浸润两焊接面。注意：不要把焊锡丝送到烙铁头上！

步骤四：移开焊丝

当焊锡丝熔化一定的量，使焊接面布满液态焊锡后，立即向左上45°方向移开焊锡丝。注意：焊锡的量要适中，过量焊锡不但造成浪费，还增加了焊接时间，降低了工作速度，还容易造成焊点与焊点之间的短路。而焊锡过少则焊件之间不能形成牢固结合，影响焊点的质量。在印刷电路板上焊接时，原则上熔化的焊锡应刚好布满焊盘，而双面板则焊锡还要充满孔的缝隙，所以同样大小的焊盘，双面板比单面板需要更多的焊锡，而双面板的焊点比单面板的焊点电气连接更可靠，机械连接强度更高，质量更好。二者的区别见图2.2.4，图中灰色部分为焊锡形成的合金层。

步骤五：移开烙铁

焊锡丝移开后，融化的焊锡应同时也浸润焊件的施焊部位，此时应迅速将烙铁头贴刮着被焊接的焊件（元件引脚或导线）移离焊点，这样可以使焊点保持适当量的焊料。从第三步开始到第五步结束，时间大约1~2s。注意：烙铁移开后至焊锡凝固之前，应保持焊件静止，如果焊接时用镊子或钳子等工具帮助固定焊件，一定等焊锡凝固后才松开固定工具，因为焊锡的凝固过程是结晶的过程，在金属结晶期间受到外力（焊件移动或抖动）会改变结晶的条件，形成大粒结晶，造成所谓的“冷焊”，使焊点内部结构疏松，机械强度降低，导电性差。

三．迷宫小车的编程，调试，外壳设计，安装部分：

1.设计思路：

硬件方面：走迷宫小车利用单片机STC11F32XE 作为中控核心，光电开关作为走迷宫小车的探测障碍的传感器，L298N电机驱动芯片为驱动力、5号南孚电池为电源，数码管为计时器。小车是三轮小车，前两轮为驱动轮，后为从动轮（万向轮），两个驱动轮是分别由两个电机驱动，通过同速率同向转动实现前进和后退功能，同速率反向转动实现原地转向功能。

算法程序方面：智能车有三个光电传感器，分别探测前、左、右方是否有障碍物，当遇到障碍物时，光电传感器就会产生高电平，使小车改变前进方向。根据迷宫的左墙相连的原理，设计左手摸墙算法：当小车左边无墙时，小车原地左转；当小车左边有墙而前面无墙时，小车直走；当小车左边有墙，前面有墙时，小车原地右转。从而从逻辑上实现小车在任何迷宫的寻路功能。（在此用的是左手摸墙算法，故此实际使用的只有小车左端及前端两个的两个传感器。）

2. 实现过程：

（1）按照从低到高、从左到右的顺序焊接小车，将元件焊接到小车上

（2）下载软件，学习单片机代码编写的相关知识并编写基础代码

（3）不断调试小车，获得相关数据，微调代码数值，使小车实现快速走出迷宫的功能（4）小车外观的设计与制作

具体过程：

（1）焊接小车时由于已经有前面大量的焊接练习和发光二极管交替闪烁电路的焊接，焊接的过程还是比较顺利和快速的，具体的焊接方法如前。

（2）本次实习所用到的软件包括两个，分别为Keil uVision4和stc-isp，其中Keil uVision4是编写代码及编译代码的软件，而stc-isp的作用则为将编译好的代码下载到小车

的单片机内。学习单片机代码的相关知识最快速而有效的是校图书馆借相关书籍，

然后一边看一边编写简单代码，学会了相关知识后就可以根据左手摸墙的原则编写

基础代码了。当然，一开始代码的数值不可能能符合迷宫的要求，此时只要能实现

基础功能即可（无手遮挡左边传感器，小车原地左转，即左轮后退时右轮以同速度

前进，左转向灯亮；用手遮挡左边传感器，小车前进，即左右轮同速度前进；用手

挡住左边和前面的传感器，小车原地右转，即左轮前进时右轮以同速度后退，右转

向灯亮）。如下图：

（3）调试的过程是一个不断发现问题并修改问题的过程，这个过程相对来说是比较繁琐和漫长的过程，这个过程极其需要耐心，不能急不能燥，而且很重要的一点是，调

试的过程不可以同时改程序的多个地方，最好的做法是按迷宫的走法，先把第一步

走好，小幅度修改参数，再去实验，直到第一个弯走得完美，再以次调整以后的每

个弯，最后再从整体上把握参数的调整，小幅度稍加修改，使小车走得更加流畅和

完美。

调试开始时，我们设计的算法是没设时间参数的，按小车传感器的实时感应控制小

车的走向，但效果不是十分理想，由于传感器的灵敏度不够高（不能感应具体距离），常易卡在转弯处。后来我们改进了算法，加入了时间的参数，设计用多次感应小角

度连续旋转实现直角转弯，但改参数时转弯参数的一个小小的改动，由于多次的连

续旋转的叠加，效果就很大了，不易实现完美的90度旋转。最后我们决定使用时

间参数，并在转弯处一次性转动90度，程序的参数调整起来也相对简单了不少。

同样，一开始我们的程序在遇到要转弯的情况时是设置了小车有一个瞬时的后退，

从而使小车更迅速停下然后转弯的，可是这个设计的弊端也是显而易见的，小车在

停的时候，由于惯性会后轮离地，失去平衡，所以这个设计很快就被我们舍弃了，

最终我们选择了用减少转前前进时间的方法实现小车的转前合理位置停车。

(4). 小车的外观设计和制作过程耗费的时间也是极长的，过程也有些曲折。从一开始我就坚定我要做的智能车的外壳是超级跑车，所以我上网找了一些跑车的图片，最后确定以奥迪TT为原型打造我的智能车外壳，同时采用刻画软泡沫板，整车壳连接的方法，如下图所示，左右车身均与车顶相连，整个车壳只有一张软泡沫板。为了美观，我人为的为车子增加了两个虚的后轮。

然而，当智能车的外观做好后体积过大，虚增的轮子虽增添了车子的美观性，却也增加了车子的长度，大大妨碍了车子转弯时的流畅度。所以只能重新对车子的外观进行设计，而这一次依旧以奥迪tt为原型，但依据智能车的电路板对车型进行了改装，同时为车子增添了一个尾翼和两个后视镜，使车子更为赏心悦目。而这一次没有采用整车壳连接的方法，车身和车顶的泡沫板是分离的，最后通过刻凹槽即榫卯结构连接，而车的前端，顶部和尾部的弯曲部分则采用内面刻长形凹槽方法，使得弯曲的弧度更为流畅而又不失其硬度和牢固程度。同时，在车子的后端尾箱处设置可活动开合面板，用于开合开关。最后作为对9月3日阅兵的献礼，加入了军队的元素，在外壳蒙上一层军绿色的迷彩纸，整个车子的外观设计和制作就算完成了。下面附图6张。

四．本人的具体工作

我在这次的电子工艺实习中全程都积极投入。从一开始的电路焊接练习，到发光二极管交替闪烁电路的焊接，再到小车的焊接都与队友一起完成。然后，我上网搜索了小车走迷宫的相关资料，了解走迷宫的逻辑方法，确定使用左手摸墙算法并据此编写了开始的基本程序，再与队友一起调试和修改其中的参数，直到小车走出迷宫。最后，我独自一人设计了并制作完成了智能车的外观。

五．遇到的问题和解决的方法

（1）遇到的问题：小车在下载程序时USB下载模块发热严重，甚至会烧毁。

解决的方法：经过更换USB线和更换USB模块插槽，发现问题没有得到解决，从而排除了这两处接触不良的可能，再经过对电路板的焊接的仔细检查，最终发现电路板有一两个地方存在虚焊的问题，从而导致导电性不好，致使USB下载模块发热。

（2）遇到的问题：小车开始时设置了后退程序以实现瞬时减速，合理位置停车，但小车容易失去平衡，后轮离地。

解决的方法：修改程序，去除后退程序，通过减少前进时间实现小车合理位置停车。（3）. 遇到的问题：传感器对电压要求极高，电压的稍微改变，传感器的感应范围就会大幅度变化，而南孚电池在驱动小车运动的过程中，电压的变化是存在的，从而导致了传感器的感应范围的减小，甚至一两圈后就出现近距离也无法感应的情况，对小车的调试造成了极大的困难。

解决的方法：由于传感器的耗能是极少的，所以只要为其增加一个独立的电池盒，即可为其提供相对稳定的电压，减小传感器感应范围的变化，同时也减小了驱动电机电池更换频率。

六．心得体会

这次的电子工艺实习是一次将我们知识运用到实践中来的又一次尝试，在这次实习

中，我不仅学会了焊接的技能，初步学会了关于单片机的知识和如何编写单片机代码，

更重要的是获得了许多做项目时的深刻体会，这对于我以后的学习和工作的影响也将是深远的。体会主要分为以下四个部分：

第一，磨刀不误砍柴工，欲速则不达。在这次的实习中我觉得自己做的好的一点就是在编写代码前有认真地看相关的书籍，所以编写代码和修改代码参数

时比较熟练，没有出现拿来别人程序，然后两眼一抹黑，发呆半天的情况。

可是，也有做的不是很好的就是我们焊接小车的电路时速度相对较快，希

望能尽快焊好进入下一个阶段，从而导致了有一两个点出现虚焊的情况，

致使USB下载模块发热严重。尽管在发现并解决了问题，但此时进度又落

后于其它小组了，这是这次做的不是很好的地方。所以说，磨刀不误砍柴

工，欲速则不达，先把一步做好了，再想下一步，一口吃不成一个胖子。

第二，耐心很重要。这一次实习对于耐心的要求无疑是极高的，这点主要是体现在调试小车程序这个部分。一次次的出现问题，一次次地修改参数，再一

次次地重新试验：修改了一个很小的部分，小车的整体行走路线又变得很

不一样了，又得改别的参数；甚至为了能在改参数后第一时间去试验而整

夜待在实验室，一个人在深夜里调试车子。其实很多时候，做成一件事没

有需要那些太高超的技巧和太深奥的知识，需要的只是你的耐心和你的坚

持，就像爱迪生发明灯泡一样，不过是试验了一千多次罢了。

第三，合作的力量。我深刻地体会到这一点是在小车调试和修改参数的这个过程中。因为小车消耗电池的速度实在太快，而电池的价格又比较高，前期我

们调试车子用的都是实验室里电箱的稳压电源。这样做有一个最大的缺点

就是必须要人为地去给小车提着电源线，从而不影响小车的运动，这个时

候问题就来了，提线的人要一心两用，以至于不能很好地观察小车运动的

轨迹，所以这个时候必须要有两人合作，一人提线且分心观察，而另一个

人则专心观察，然后再大家讨论，相互佐证观点，从而使效率大幅度提高，

减少出现漏看，甚至错看的情况出现。其实更重要的是，对于一个极其需

要耐心的工作来说，合作伙伴间的交流讨论可以活跃气氛，使过程不至于

太过烦闷。

第四，拿来主义。在这里所谓的拿来主义不是说抄袭别人的程序，而是说对于别人一些好的想法好的做法可以进行借鉴。比如说在解决传感器电源稳压这

个问题上，有的人选择使用蓄电池，有的人选择为传感器另配五号电池盒，

这两个方法都能解决稳压的问题，同时减少电池的更换，节约调试成本。

再比如三面环墙时小车的算法，我们的算法是连续转弯，而别人的算法是

小车后退至右边无墙时右转，同是左手摸墙算法，同一种情况，也有不同

的具体实现算法，这些都是可以相互借鉴和学习的。正所谓三个臭皮匠胜

过一个诸葛亮，一个人的想法总是有限的，这个时候我们就可以多借鉴别

人的优秀之处，拿来主义，为我所用。

以上就是我在这次电子工艺实习所收获的体会。下面用我自己获得的经验为这次实验提三点建议，便于以后的实习者作为参考。第一，在焊接发光二极管交替闪烁电路时，尽管底板的空间足够多，但在保证美观牢靠的前提下不要把元件间的距离隔太远，因为在元件密集化的趋势下，以后可能在同样的面积内就要焊接更多的元件，这样有利于我们养成一个节约空间的习惯。第二，小车调试的过程中耗电量还是挺大的，建议一开始就买蓄电池，加上充电器也只是50元左右。

尽管一笔投资挺大，但这几乎相当于一劳永逸，无需再有后续投资，而且稳压较好。使用五号电池估计一板最多可以跑三趟，一板电池10元，随随便便就上一两

百。从节约成本和稳压的角度来说，要么使用蓄电池，要么改装电路，另附电池

盒。第三，买传感器前要进行市场调研（询问老师，师兄师姐等），看看哪种型号

的比较好，哪种的外形更适合你装车的要求，不要随便买一个。好的传感器可以

减少很多后来调试的不必要的麻烦。当然，传感器的感应范围是可以调的，在调

试车子前，不要忘了先把传感器的感应范围调好，这对后来的小车调试帮助是很

大的。

七．参考文献

《51单片机C程序应用实例详解》孙焕铭等著北京航空航天大学出版社

《案例学单片机C语言开发》吴戈等著人民邮电出版社

《STC90C51RC-RD_GUIDE-CHINESE》pdf

八．程序展示

（由于我们所使用的单片机是STC11F32XE，比STC90C52RC工作频率要高，某些参数与STC90C52RC单片机的差距较大）

#include

#include

#define uchar unsigned char

#define uint unsigned int

#define t 1

uchar code seg_data[ ] = {0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90,0xff};//0~9的段码表,0x00为熄灭符

uchar data disp_buf[7] = {0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00};//显示缓冲区

sbit IN1 =P1^3;

sbit IN2=P1^5;

sbit IN3=P1^2;

sbit IN4=P1^0;

sbit LED1=P2^6;

sbit LED2=P2^7;

sbit LEFT=P3^6;

sbit RIGHT=P3^4;

sbit FRONT=P3^2;

sbit S1=P1^6;

unsigned int count=0;

/********以下是延时函数********/

void Delay_ms(uint xms) //延时程序，xms是形式参数{

uint i, j;

for(i=xms;i>0;i--) // i=xms,即延时xms, xms由实际参数传入一个值for(j=690;j>0;j--); //此处分号不可少

}

}

/********以下是显示函数********/

display()

{

P0=seg_data[0]; //显示毫秒十位

P2=0xfe; //开个位显示(开第1只数码管)

Delay_ms(t); //延时10ms

P0=seg_data[1]; //显示毫秒百位

P2=0xfd; //开十位显示(开第2只数码管)

Delay_ms(t); //延时10ms

P0=seg_data[2]; //显示秒个位

P2=0xfb; //开百位显示(开第3只数码管)

Delay_ms(t); //延时10ms

P0=seg_data[3]; //显示秒十位

P2=0xf7; //开个位显示(开第4只数码管)

Delay_ms(t); //延时10ms

P0=seg_data[4]; //显示分个位

P2=0xef; //开十位显示(开第5只数码管)

Delay_ms(t); //延时10ms

P0=seg_data[5]; //显示分十位

P2=0xdf; //开个位显示(开第6只数码管)

Delay_ms(t); //延时10ms

P2=0xff;

}

stop()

{

IN1=0;

IN2=0;

IN3=0;

IN4=0;

// Delay_ms(1000);

}

qianjin()

{

IN1=0;

IN2=1;

IN3=1;

IN4=0;

}

houtui()

{

IN1=1;

IN2=0;

IN3=0;

IN4=1;

}

leftro()

{

LED1=1;

LED2=0;

IN1=0;

IN2=1;

IN3=0;

IN4=1;

}

rightro()

{

LED1=0;

LED2=1;

IN1=1;

IN2=0;

IN3=1;

IN4=0;

}

//****************主程序******************//

void main()

{ P0=0xff;

P2=0xff;

P1=0xff;

P3=0xff;

TMOD=0x01; //定时器T0方式1

TH0=0xfe; TL0=0x0c; //1ms定时初值

EA=1; ET0=1; TR0=1; //开总中断,开定时器T0中断,启动定时器T0 while(1)

{ display();

while((LEFT==0)&&(FRONT==1))

{

display();

qianjin();

}

count=0;

while((LEFT==0)&&(FRONT==0)) {

while(count<35)

{

display();

qianjin();

count++;

}

while(count<111)

{

display();

rightro();

count++ ;

}

while(count<148)

{

display();

qianjin();

count++;

}

if((LEFT==0)&&(FRONT==0)) {

count=0;

while(count<80)

{

display();

rightro();

count++;

}

}

else

{count=0;

/* while(count<10)

{

display();

stop();

count++;

}*/

while(count<35)

{

display();

count++;

}

}

}

count=0;

while(LEFT==1)

{

while(count<65)

{

display();

qianjin();

count++;

}

/* while(count<135)

{

display();

stop();

count++;

}*/

while(count<140)

{

display();

leftro();

count++;

}

while(count<200)

{

display();

qianjin();

count++;

}

if((RIGHT==0)&&(FRONT==0)) {

count=0;

while(count<55)

{

display();

leftro();

count++;

} while(count<105)

{

display();

count++;

} }

}

}

}