机电一体化实训报告

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机 电 控 制 实 训 总 结

学 号:2013035105

姓 名:华锦辉

院 系:成教学院

专 业:机械设计制造及其自动化

年 级:2013级

指导教师:成坤

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页脚 一、实训目的

1、通过实习,学生应对机电工程学科有一定的感性和理性认识,对机械设计、机电技术等方面的专业知识做进一步的理解。

2、通过实习,学生应了解相关程及相关硬件,掌握机电技术相关知识及使用工具,熟练掌握其实际操作和安装技能,

3、通过实习,学生应了解电路图安装与调试技术,掌握电路元件装配、焊接技术及对故障的诊断和排除。

4、通过实习,培养学生理论联系实际的能力,提高分析问题和解决问题的能力,增强独立工作能力,培养学生团结合作。

二、实训容

(一)闪烁灯

1.任务要求

(1)按照电路原理图和PCB线路图,接线和焊接电子元件

(2)接通电源后,绿灯常亮,黄灯闪烁。按下开关,三灯交替闪烁。

2.电路图及PCB线路图

图1.1 电路图 . .

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图1.2 PCB线路图

3.面包板连接实物图

图1.3 面包板连线图 . .

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图1.4 面包板实物图

4.闪烁灯实物

图1.5 闪烁灯实物

(二)LED灯显示屏

1.任务要求

(1)本设计是以单片机为核心控制器件的简单图像的LED显示系统,系统由单片机、和显示屏构成。

(2)设计并实现5*5LED显示,要求单片机与显示器之间接口设计,并编制程序,在显示器上显示英文字母。

2.ArduinoMega2560单片机 . .

页脚 ArduinoMega2560是一款基于ATmega2560(数据手册)的微控制器板。它有54个数字输入/输出引脚(其中15个可用作PWM输出)、16个模拟输入、4个UART(硬件串行端口)、1个16MHz晶体振荡器、1个USB连接、1个电源插座、1个ICSP头和1个复位按钮。它包含了支持微控制器所需的一切;只需通过USB电缆将其连至计算机或者通过AC-DC适配器或电池为其供电即可开始。Mega与面向ArduinoDuemilanove或Diecimila的盾板大多都兼容。

(1)概要

微控制器 ATmega2560

工作电压 5V

输入电压(推荐值) 7-12V

输入电压(极限值) 6-20V

数字I/O引脚 54(其中15个提供PWM输出)

模拟输入引脚 16

每个I/O引脚的DC电流 40mA

3.3V引脚的DC电流 50mA

FlashMemory 256KB,其中8KB被启动加载器占用

SRAM 8KB

EEPROM 4KB

时钟速度 16MHz

(2)编程

可以利用Arduino软件(download)给ArduinoMega编程。

ArduinoMega上的ATmega2560预先烧录了启动加载器,从而无需使用外部硬件编程器即可将新代码上传给它。它利用原始的STK500协议进行通信。您还可以旁路启动加载器,利用ArduinoISP等通过ICSP(在线串行编程)头为微控制器编程。

Arduino库提供ATmega16U2(或rev1和rev2电路板的8U2)固件源代码。ATmega16U2/8U2配有DFU启动加载器,它可以通过下列方式激活:

在Rev1电路板上:连接电路板背面上的焊接跨接线(靠近意大利地图),然后复位8U2。

在Rev2或更新的电路板上:有1个电阻器,能将8U2/16U2HWB线路接地,从而更轻松地进入DFU模式。然后,您可以利用AtmelFLIP软件(Windows)或者DFU编程器(MacOSXandLinux)(MacOSX和Linux)来加载新固件。或者,你也可以使用带有外部编程器(覆写DFU启动加载器)的ISP头。 . .

页脚 (3)外形

图2.1 ArduinoMega2560

3.电路图

图2.2 5*5LED电路图

4.5*5LED焊接实物图 . .

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图2.3 焊接实物图

5.程序

Const row[5]={2,7,5,13,18}

Const int col[5]={6,11,10,3,4};

Int pixels[5][5];

Int x=5;

Int y=5;

Void setup (){

For (int thisPin=0;thisPin<5;thisPin++){

pinMode(col[thisPin],OUTPUT);

pinMode(row[thisPin],OUTPUT);

digitalWrite(col[thisPin],HIGH);

}

For(int x=0;x<5;x++){

For(int y=0;y<5;y++){

Pixels[x][y]=HIGH;

}

} . .

页脚 }

Void loop(){

readSensors();

refreshScreen();

}

Void readSensors(){

Pixels[x][y]=HIGH;

X=7-map(analogRead(A0),0,1023,0,7);

Y=map(analogRead(A1),0,1023,0,7);

Pixels[x][y]=LOW;

}

Void refreshScreen(){

For(int thisRow=0;thisRow<5;thisRow++){

digitalWrite(row[thisRow],HIGH);

for(int thisCol=0;thisCol<5;thisCol++){

int thisPixel=pixel[thisRow][thisCol];

digitalWrite(col[thisCol],thisPixel);

if (thisPixel==LOW){

digitalWrite(col[thisCol],HIGH);

}

}

6.外壳

使用三维制图软件设计,通过3D打印技术制作 . .

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图2.4 CATIA三维制图

图2.5 3D打印制作实物图

7.实物图

图2.6 设计成果 . .

页脚 (三)“创意之星”机器人

1.任务要求

要求:完全自主的机器人,使用各种传感器来感知自身的位置、姿态,实现移动,爬坡,推圆柱,避障等功能

任务规划:

(1)搭建机器人,布置传感器。实现

(2)编制程序,并做练习。

(3)模拟比赛练习。

2.创意之星

(1)“创意之星”是一种模块化机器人组件,其特点是组成机器人的各种零件都是通用、可重组的,各个零件之间有统一的连接方式,零件之间可以自由组合,从而构建出各种各样的机器人构型。为了保证“创意之星”机械结构的刚性、牢固,如下图所示零件之间采用面接触、键连接、螺钉紧固的方式进行组合。

图3.1典型连接方式

3.控制器

(1)以ATmega128为核心的MultiFLEX™2-AVR控制器

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页脚 图3.2 MultiFLEX 2-AVR控制器功能示意图

(2)以PXA270为控制核心的MultiFLEX™2-PXA270控制器。

图3.3 MultiFLEX™2-PXA270控制器

4.传感器

(1)“创意之星”布置了大量的传感器

图3.4“创意之星”传感器类型及电气规

(2)红外接近传感器

红外接近传感器俗称光电开关。它是利用被检测物对光束的遮挡或反射,由同步回路选通电路,从而检测物体有无的。光电开关将输入电流在发射器上转换为光信号射出,接收器再根据接收到的光线的强弱或有无对目标物体进行探测。多数光电开关选用的是波长接近可见光的红外线光波型,因此也称为红外开关。 . .

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图3.5 红外接近传感器

5.执行器

机器人常用的运动驱动部件有直流有刷电机、直流无刷电机、步进电机、舵机等。“创意之星”配置了直流有刷电机、微型舵机、机器人专用舵机等。

(5.1) CDS5516机器人舵机

proMOTION CDS系列机器人舵机属于一种集电机、伺服驱动、总线式通讯接口为一体的集成伺服单元,主要用于微型机器人的关节、轮子、履带驱动,也可用于其它简单位置控制场合。

图3.6 CDS5516机器人舵机

(5.2)CDS5516的调试设置软件

CDS5516的基础参数设置、保护参数调节、性能测试等都可以通过RobotSevo Terminal软件来实现。 . .

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图3.7 RobotSevo Terminal

(5.3)CDS5516机器人舵机外接单片机

6.NorthSTAR 图形化开发环境

(6.1)NorthSTAR是一个图形化交互式机器人控制程序开发工具。在NorthSTAR中,通过鼠标的拖动逻辑框的控件和对控件做简单的属性设置,就可以快捷的编写机器人控制程序。程序编辑完后,可以编译并下载到机器人控制器中运行。NorthSTAR 编程环境具有操作简便、功能强大特点,能让您在图标拖动中创建复杂的逻辑,让您的机器人按照您的意愿动作。