机电一体化实训报告模板.docx

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机电一体化实训报告模板

机电一体化实训报告

机电控制实训总结

学号：

035105

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：

级

指导教师：

陈成坤

一、实训目的

1、经过实习，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、经过实习，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、经过实习，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、经过实习，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、实训内容

（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

图1.2PCB线路图

3.面包板连接实物图

图1.3面包板连线图

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

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；只需经过USB电缆将其连至计算机或者经过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

FlashMemory256KB，其中8KB被启动加载器占用

SRAM8KB

EEPROM4KB

时钟速度16MHz

（2）编程

能够利用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。

您还能够旁路启动加载器，利用ArduinoISP等经过ICSP（在线串行编程）头为微控制器编程。

Arduino库提供ATmega16U2（或rev1和rev2电路板内的8U2）固件源代码。

ATmega16U2/8U2配有DFU启动加载器，它能够经过下列方式激活：

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，您能够利用AtmelFLIP软件（Windows）或者DFU编程器（MacOSXandLinux）（MacOSX和Linux）来加载新固件。

或者，你也能够使用带有外部编程器（覆写DFU启动加载器）的ISP头。

（3）外形

图2.1ArduinoMega2560

3.电路图

图2.25*5LED电路图

4.5*5LED焊接实物图

图2.3焊接实物图

5.程序

Constrow[5]={2,7,5,13,18}

Constintcol[5]={6,11,10,3,4};

Intpixels[5][5];

Intx=5;

Inty=5;

Voidsetup（）{

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

pinMode（col[thisPin],OUTPUT）;

pinMode（row[thisPin],OUTPUT）;

digitalWrite（col[thisPin],HIGH）;

}

For（intx=0;x<5;x++）{

For（inty=0;y<5;y++）{

Pixels[x][y]=HIGH;

}

}

}

Voidloop（）{

readSensors（）;

refreshScreen（）;

}

VoidreadSensors（）{

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;

}

VoidrefreshScreen（）{

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

digitalWrite（row[thisRow],HIGH）;

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

intthisPixel=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，经过3D打印技术制作

图2.4CATIA三维制图

图2.53D打印制作实物图

7.实物图

图2.6设计成果

（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，零件之间能够自由组合，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

图3.2MultiFLEX2-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3.3MultiFLEX™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范

（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。

图3.5红外接近传感器

5.执行器

机器人常见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

proMOTIONCDS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3.6CDS5516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、性能测试等都能够经过RobotSevoTerminal软件来实现。

图3.7RobotSevoTerminal

（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，经过鼠标的拖动逻辑框的控件和对控件做简单的属性设置，就能够快捷的编写机器人控制程序。

程序编辑完后，能够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立复杂的逻辑，让您的机器人按照您的意愿动作。

图3.8流程图界面

（6.2）NorthSTAR具有调试和在线监控功能，能够实时查询传感器的值、舵机位置，或者设置舵机速度和位置。

图3.9舵机调试界面

7.机器人的装配（大家的共同努力）

整个擂台机器人由1个控制板，12个舵机和3个红外接近传感器及“创意之星”机器人零部件组成。

4个舵机组成主要的四个车轮，由6个舵机组成两个机械臂，2个舵机组成两个机械腿。

下列是装配实物图：

图3.10机器人机构图

8.程序

（1）下面是图形化的程序语言：

图3.11NorthSTAR图形化程序

（2）源程序如下：

#include"Apps/SystemTask.h"

uint8SERVO_MAPPING[12]={10,3,4,8,19,20,1,16,18,2,9,17};

intmain（）

{

MFInit（）;

MFInitServoMapping（&SERVO_MAPPING[0],12）;

MFSetPortDirect（0x00000FF0）;

MFSetServoMode（10,0）;

MFSetServoMode（3,0）;

MFSetServoMode（4,0）;

MFSetServoMode（8,0）;

MFSetServoMode（19,0）;

MFSetServoMode（20,0）;

MFSetServoMode（1,0）;

MFSetServoMode（16,0）;

MFSetServoMode（18,1）;

MFSetServoMode（2,1）;

MFSetServoMode（9,1）;

MFSetServoMode（17,1）;

//爬坡动作序列

while

（1）

{

//收拢手臂

MFSetServoPos（10,512,1000）;

MFSetServoPos（3,512,1000）;

MFSetServoPos（4,512,300）;

MFSetServoPos（8,512,300）;

MFSetServoPos（19,512,300）;

MFSetServoPos（20,512,300）;

MFSetServoPos（1,512,300）;

MFSetServoPos（16,512,300）;

MFSetServoRotaSpd（18,-500）;

MFSetServoRotaSpd（2,500）;

MFSetServoRotaSpd（9,-500）;

MFSetServoRotaSpd（17,500）;

MFServoAction（）;

DelayMS（1000）;

//爬坡动作1—前进

MFSetServoPos（10,512,1000）;

MFSetServoPos（3,512,1000