北京邮电大学电子工艺实习

智能车测速实验

学院：信息与通信工程学院

班级：________________

小组成员：____________

报告撰写人：__________

学号：________________

目录

一、         实习基本情况... 2

二、         实习任务要求... 3

三、         实习题目的设计思路及详细实现过程... 3

1、       简单的发光二极管交替闪烁电路... 3

1.1电路原理及其说明... 3

1.2电路焊接实物图... 3

1.3 焊接注意事项... 4

2、       NE555检测电路... 4

2.1 实验原理... 4

2.2 实验电路... 4

3、       LM358检测电路... 5

3.1 实验原理... 5

3.2 实验电路仿真图（Multisim仿真文件已附在电子版报告文件中）... 5

3.3 电路注意事项... 5

4、       小车的焊接与组装... 5

4.1 电路原理图... 5

4.2 智能小车装配图... 6

4.3 小车整体功能框图... 7

4.4 小车电机装配和驱动电路的测试... 7

5、       整机调整与测试... 7

5.1 直行测速的实现... 7

5.2数码管显示模块... 7

5.3蜂鸣器与小灯... 7

四、         本人在实习项目中的具体工作... 7

五、         实现功能及测试数据结果... 8

1．       直线行驶... 8

2．   计时记路程，并用数码管显示... 8

3．       蜂鸣器演奏音乐... 8

六、         故障分析及解决方案... 8

七、         心得体会和总结... 13

八、         参考文献... 13

九、         部分算法源程序... 13

1、       调速程序... 14

2、       歌曲播放程序... 14

3、       中断函数... 15

一、        实习基本情况

二、        实习任务要求

1、     简单的发光二极管交替闪烁电路的安装调试和LM358,NE555的测试电路的设计与焊接。

2、     智能小车的焊接、组装。

3、     编程及调试，实现基础功能，包括前进后退，数码管显示。

4、     以测量行驶时间及距离为基本功能的调试，包括了直线行驶，轮速的显示与智能纠正，数码管计时与计路程同时显示。

5、     自行设计的一些有创意的功能，包括了以规定路程为参数的定点停车、计时计价出租车，蜂鸣器音乐播放等。

三、        实习题目的设计思路及详细实现过程

1、              简单的发光二极管交替闪烁电路

1.1电路原理及其说明

本电路通过电容的交替充放电来控制电压Ube，从而实现三极管开关特性的控制。

1.2电路焊接实物图

1.3 焊接注意事项

首先，要注意焊锡与电烙铁的顺序，一定要先拿开焊锡，再离开电烙铁。焊接时为了防止电路板在操作台上滑动，影响操作，可以将一块小毛巾或干净的抹布垫在电路板下面，使电路板相对固定。

其次，为了方便操作，焊接是根据元器件在电路板上安装后的高度，按照先低后高的顺序进行。一般情况下，如果电路中有短接线，首先焊短接线。然后是卧式安装的小功率电阻、二极管等……，不同的电路元器件不同，焊接过程一定是由低到高，依次进行。相邻元器件之间的可以直接将原件金属腿焊接在一起，以减少导线的使用量。

最后，要根据电路元器件之间的布局，灵活运用绕焊，勾焊，搭焊等焊接方法。这样可以让电路更整洁。

此外，还要注意到由于需要使用电解电容，焊接过程中需要格外小心正负极性。注意不要将不相关的焊点短路。

2、              NE555检测电路

2.1 实验原理

通过输入端加入一个直流信号（+7V），可以使得输出端产生一个矩形脉冲信号，使得LED灯交替闪烁。

2.2 实验电路

3、              LM358检测电路

3.1 实验原理

使用直流稳压源（±12V），通过RC电路的选频特性和运放的差模放大特性将特定频率信号不断放大，产生低频正弦波，使得接在运放输出端的正负极相反并联的两个LED交替闪烁。

3.2实验电路仿真图（Multisim仿真文件已附在电子版报告文件中）

3.3 电路注意事项

由于正弦波放大器能否正常起振不能简单通过仿真判断，所以在焊接之前，需要将电路搭接在面包板上，检测能否正常工作，如果不能正常工作，需要继续修改元件参数。

4、              小车的焊接与组装

4.1 电路原理图

4.2智能小车装配图

4.3 小车整体功能框图

 

4.4小车电机装配和驱动电路的测试

将电机和固定铝块用螺丝固定在小车 底部。烧入check程序后的现象是小车前行后退交替进行。并且数码管显示123456。

5、              整机调整与测试

5.1 直行测速的实现

在电机的另一端安装了码盘。通过两红外对管测量两个码盘的转速来计算车速。通过对比两个轮子的速度反馈调节电机供电占空比。使得两个轮子的速度达到一致。详细实现过程见问题与解决方法。

5.2数码管显示模块

我们将六位数码管分成两部分，第一部分通过测速模块传递的速度计算显示路程；第二部分通过单片机内部时钟控制，制作了一个简单的计时秒表。在车开始运行时，显示管同时显示路程与时间。最终完成计价出租车的功能。

5.3蜂鸣器与小灯

当小车停车时，前面的停车示意灯会点亮。蜂鸣器会演奏音乐，音乐的演奏通过对于蜂鸣器的占空比进行调制，详细实现原理为：将需要演奏的曲目根据其频率变化整理成一个数组，频率高的音符占空比大，频率低的音符占空比小，然后通过delay函数实现高电平输出不同的延时，从而实现蜂鸣器不同的频率输出。

四、        本人在实习项目中的具体工作

在电子工艺实习过程中，本人负责了NE555检测电路的设计与焊接、小车电路的焊接和报告的部分编写，并且在小车的调试、元件的购买等各项杂务中贡献了自己的力量。

五、        实现功能及测试数据结果

1．           直线行驶

测试数据：直线行驶的好坏情况与电池电量有关。当电池电量充足时，我们小车可以做到5米误差在15厘米以内。

2．           计时记路程，并用数码管显示

测试数据：计时误差极小，一分钟内误差不超过1秒。路程计算每10m误差在0.5m之内。

3．           蜂鸣器演奏音乐

测试数据：由于蜂鸣器本身音色缺陷，最终演奏的音乐不如音响演奏的悦耳动听，但是音乐的频率、节奏与原作相差无几，听众马上还原音乐。

六、        故障分析及解决方案

1、第一次接触平头电烙铁，发现有些粘焊锡。

解决方案：经过我们的仔细观察，发现是在焊接电路时，电烙铁的接触面并未完全贴紧电路板，焊锡顺着缝隙黏在烙铁上。在使用时要注意将烙铁的接触面紧贴电路板。

2、在做LM358检测电路时，发现正弦波振荡器不起振/起振时间较慢

解决方案：由于正弦波振荡器的振荡频率较低，起振时间较慢，所以我们增大了Rf电阻，加快起振时间。

3、焊小车电路板时，容易把焊接点旁边的焊盘堵死

解决方案：经过仔细观察，这是由于焊接完成后，烙铁提起的角度不对造成的。应注意焊接完成后将烙铁竖直向上提起。

4、程序烧录问题

A如何安装驱动

解决方案：驱动的下载要考虑电脑的操作系统，注意驱动是XP、win7 x86还是x64，选择合适电脑的驱动程序，程序下载可在百度搜索“PL2303驱动for Win7”。

B Keil uVision4，元件库内没有STC90C52RC

解决方案：导入原件步骤如下：

 

打开STC-ISP

 

选择【Keil仿真设置—添加STC仿真驱动到Keil】

 

选择Keil安装目录，点击确定即可。

C 如何生成hex文件

解决方案：

 

右击Target选项

 

在【Output】选项卡中，勾选【Create HEX File】

D 如何正确的烧录进小车中

解决方案：

 

选择单片机型号，打开程序文件后，点击下载程序，然后按下自锁开关即可。

5、常用的T0、T1定时器无法满足对两个车轮同时测速的需求

解决方案：经过我们查看相关资料，发现了以下两种方法：

A 使用T2作为定时器，T0、T1分别作为左右轮转速的计数器，红外线对管的两根数据线需要接到P3.4和P3.5

B 使用外部触发中断，将红外线对管的两根数据线接到P3.2和P3.3，在中断函数中增加计数变量，记录轮速。

6、小车的左右马达不对称，在测试直线时会自动拐弯

解决方案：我们提出了三种算法：

A 经验累试法

通过尝试，反复修改占空比，计算最适合小车左右轮的占空比

优点：直观，代码简单

缺点：累试工作量大，且当小车参数发生变化时（如更换电池），需要重新调试

B 自动收敛法

通过测量的左右轮速，通过动态的修改小车左右轮占空比。

优点：基本不需要多次实际测试，小车可自行完成数据修正

缺点：前几次迭代对整个前进过程的修正作用至关重要，如果前几次测速结果不准确，则对后面前进过程造成严重的的错误影响；而且一旦某一次迭代错误，发生转弯，小车将在错误的方向保持直行，不会自动纠正回正确轨迹。

 

C 测量路程法

通过测量左右轮通过的路程，及时发现小车偏离轨迹，再做两次拐弯，将小车修正会正确的轨迹。本方法由于设计过为复杂，在实现的过程中遭遇很多困难，故放弃。

优点：可自动判断是否偏离轨迹，并自动校正会原来的路线

缺点：实现十分复杂

7、用于显示数据的六位七段数码管，出现数字残留现象

解决方案：

经过对代码的检查，我们发现是由于刷新频率过慢引起的，在程序内已做修正。

8、当小车部分参数发生变化时（如更换新电池，调整马达方向等），小车的行进轨迹发生变化

解决方案：

A 尽量不要对已纠正的的小车再做硬件修改

B 使用自动收敛法，由小车自行判断合适的左右轮占空比

C 在比赛时，先在手中放一会儿，等迭代稳定后在放在跑道上

七、        心得体会和总结

通过这次电子工艺实习，我收获很多。其中最重要的就是耐心，焊电路需要耐心，没有耐心是焊不出整洁的电路的。调代码需要耐心，当代码各种读不懂，时钟各种调不对时，需要耐心让我们一遍一遍的查资料，读程序。当所有的焊接，拼装，代码都完成时，还需要根据实际情况不停的改参数。这个工作在电子工艺实习的后几天不停的重复。也许是我们的代码算法不太好，也许是电路焊接有问题使得供电不稳定。每次更换电池后，小车总是左偏，而随着电池电量的降低，它总是会逐渐往右偏。这个问题几乎耗光了我的耐心。通过不停的实验。才最终找到平衡点

八、        参考文献

[1]彭伟．单片机C语言程序设计实训100例——基于8051+Proteus仿真（第2版）．北京师范大学出版社．1999．

[2]宋雪松 李冬明 崔长胜．手把手教你51单片机．清华大学出版社．2000, 6

[3]郭天祥．新概念51单片机C语言教程——入门、提高、开发、拓展．电子工业出版社．2002，4

[4]电子发烧友网．at89s52单片机引脚图,引脚说明 - 接口/总线/驱动． http://www.elecfans.com/emb/jiekou/2009042955069.html