机电一体化综合训练二实验报告西北农林科技大学

目录

一、舵机小车总结 (1)

1.1 舵机小车任务 (1)

1.2 舵机小车控制原理 (1)

1.3舵机小车具体完成任务与改进 (1)

1.3.1宝贝机器人巡航控制 (1)

1.3.2机器人触觉导航 (2)

1.3.3用光敏电阻进行导航 (3)

1.3.4方案的改进 (5)

1.4小结 (5)

二、直流电机小车总结 (5)

2.1. 直流电机小车任务 (5)

2.2 直流电机小车控制原理 (6)

2.3 直流电机小车具体完成任务与改进 (6)

2.3.1供电电源模块 (6)

2.3.2控制器模块 (7)

2.3.3电机驱动模块 (7)

2.3.4测速模块 (9)

2.3.5显示模块 (10)

2.3.6寻迹 (11)

2.3.7 避障 (11)

2.3.8红外遥控 (12)

2.3.9方案改进 (12)

2.4小结 (16)

三、步进电机小车总结 (16)

3.1. 步进电机小车任务 (16)

3.2步进电机小车控制原理 (16)

3.3 步进电机小车具体完成任务与改进 (17)

3.3.1供电模块 (17)

3.3.2超声波模块 (17)

3.3.3驱动模块 (18)

3.3.4步进小车寻迹 (18)

3.3.5四键遥控 (19)

3.3.6红外避障 (19)

3.3.7实验方案的改进 (19)

3.4小结 (23)

四、机电系统创新设计 (23)

4.1创新题目 (23)

4.2创新的目的 (23)

4.3创新的背景 (23)

4.4创新的方案设计 (23)

4.4.1创新的总体方案 (23)

4.4.2创新流程图 (23)

4.5仿真图 (25)

五、个人体会与总结 (25)

5.1关于学习 (26)

5.2关于团队合作 (26)

5.3关于编程调试小车 (27)

5.4关于发现的问题 (27)

《机电一体化综合训练Ⅱ》实习总结

一、舵机小车总结

1.1 舵机小车任务

1、了解舵机小车的组成部分，组装并测试好舵机小车。

2、舵机小车可以实现的前进、后退，并可以实现左转弯、右转弯，并在允许围可调节速度。

3、完成舵机小车的触觉导航、光敏电阻导航、红外线导航、距离检测等基本任务，并掌握其工作原理。

4、了解并掌握舵机小车如何实现运动。

5、了解舵机小车有哪些传感器，并理解传感器如何实现信息反馈的。

1.2 舵机小车控制原理

舵机由舵盘、位置反馈电位器、减速齿轮组、直流电机和控制电路组成。控制电路板接受来自信号线的控制信号，控制电机转动，电机带动一系列齿轮组，减速后传动至输出舵盘。舵机的输出轴和位置反馈电位计是相连的，舵盘转动的同时，带动位置反馈电位计，电位计将输出一个电压信号到控制电路板，进行反馈，然后控制电路板根据所在位置决定电机的转动方向和速度，从而达到目标停止，下面为舵机工作原理图。

1.3舵机小车具体完成任务与改进

1.3.1宝贝机器人巡航控制

这个任务具体实现以下功能：

双轮左转

P1_1=1;

delay_nus(1300);

P1_1=0;

delay_nms(20);

P1_0=1；

delay_nus(1300);

P1_0=0;

delay_nms(20);

左轮顺时针转

双轮右转

P1_1=1;

delay_nus(1700); P1_1=0;

delay_nms(20);

P1_0=1；

delay_nus(1700);

P1_0=0;

delay_nms(20);

绕左轮左转

P1_1=1;

delay_nus(1500);

P1_1=0;

delay_nms(20);

P1_0=1；

delay_nus(1300);

P1_0=0;

delay_nms(20);

绕右轮右转

P1_1=1;

delay_nus(1700); P1_1=0;

delay_nms(20);

P1_0=1；

delay_nus(1500);

P1_0=0;

delay_nms(20);

1.3.2机器人触觉导航

电路图如下：

工作原理：

每条胡须都是一个常开开关。连接到每个胡须电路的I/O引脚监视着10k 上拉电阻上的电压变化。当胡须没有被触动时，连接胡须的I/O管脚的电压是5V，当胡须被触动，I/O短接到地，所以I/O管脚的电压是0V。单片机可以读

入相应的数据，进行分析、处理、控制机器人运动。在进行胡须测试之前需将串口电缆连接好，需用到调试终端以显示左右胡须状态，调用相关程序进行测试。

1.3.3用光敏电阻进行导航

电路图如下：

光检测电路分压电路

跟着阴影走的基本程序：

#include

#include

int P1_5state(void)//获取P1_5口的状态

{

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

}

int P2_3state(void) //获取P2_3口的状态

{

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

}

int main(void)

{

int counter;

uart_Init(); //串口初始化

printf("Program Running!\n");

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))//都探测到阴影向前运动{

P1_1=1;

delay_nus(1700);

P1_1=0;

P1_0=1;

delay_nus(1300);

P1_0=0;

}

else if(P1_5state()==0)//只有左边的探测到阴影，向左转

{

P1_1=1;

delay_nus(1500);

P1_1=0;

P1_0=1;

delay_nus(1300);

P1_0=0;

}

else if(P2_3state()==0)//只有右边的探测到阴影，向右转

{

P1_1=1;

delay_nus(1700);

P1_1=0;

P1_0=1;

delay_nus(1500);

P1_0=0;

}

else //没有探测到阴影，静止不动

{

P1_1=1;

delay_nus(1500);

P1_1=0;

P1_0=1;

delay_nus(1500);

P1_0=0;

}

delay_nms(20);

}

}

跟光走的程序跟跟阴影走的程序类似不再写。

1.3.4方案的改进

将触须避障与红外蔽障程序融合，流程图如下：

1.4小结

通过舵机小车的实习，我认识到基本实习的流程，掌握了舵机小车的组装，以及舵机小车的基本工作原理，掌握了舵机小车的基本编程，并加强了团队合作意识，认识到一个人的力量是有限的，只有通过团队合作才能碰撞出灵感的火花。同时我发现，舵机小车的材料及已丢失，而且像那些电阻，极不容易找到，这是一件非常烦躁的事情。在实验过程中，我们的红外蔽障起初没有成功，原因在于接线太多，导致短路。

二、直流电机小车总结

2.1. 直流电机小车任务

1、熟练掌握单一传感器、单电机在控制器作用下实现具体机械构件的控制；

2、熟练掌握控制器采集多类型、多数量传感器信息并通过复杂电路控制多电机实现对多机械构件的控制；

3、熟练掌握各种电机在控制器作用下，驱动机械构件实现复杂运动。

2.2 直流电机小车控制原理

使用脉冲宽度调制（PWM）方式来驱动直流电机，也就是给直流电机输入占空比可调的方波，当电平为1时电机转动，电平为0时电机停止。直流电机控制基本原理：两个电极与电源正接或反接，可以使其正转或反转。由于直流电机的工作电流比较大，不能直接使用单片机来驱动，一般使用集成芯片L293D或L298D。

每1个电机需要3个控制信号EN1、IN1、IN2；EN1是使能信号。选用一路PWM连接EN1引脚，通过调整PWM的占空比可以调整电机的转速；IN1、IN2为电机转动方向控制信号。IN1、IN2分别为1，0时，电机正转；反之，电机反

转。

2.3 直流电机小车具体完成任务与改进

2.3.1供电电源模块

由于系统CPU、小车电机、传感器及其他部分均采用+5V供电，考虑小车功率和摩擦阻力等问题，电源采用直流8V电池供电，经稳压芯片LM7805输出5V电压供单片机及其他电路使用，具体接法如图4.1。