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自循迹小车
电子综
-合实训报告
学院:
自动化学院
专业班级:
自动化141
学生姓名
学号:
指导教师:
完成时间:
2016.5.26
一、循迹小车各部分电路的设计原理
(一)计时器电路
主要由两个74LS160计数器,两个74LS47段数码管译码器,一个74LS10以及两个数码管组成。
秒脉冲的CP时钟信号同时接入两个160计数器,同步计数。
由于从零开始计数,两个计数器的DO-D3都直接下拉接地。
LD和MR端上拉接高电平,低位计数器的控制端ENT、ENP端上拉接高电平,高位计数器的控制端与低位的进位端相接。
Q0-Q3四个输出端通过四个限流电阻与74LS47的输入端相接。
同时,74LS47的七个输出端接上拉电阻到高电平并接限流电阻与数码管相连。
因为要显示从0-60的循环,将高位计数器的0110中两个1接与非门至复位端MR。
(1)、传感器电路
传感器电路主要是由RPR220芯片和电压比较器构成。
开关闭合时,意为有光被吸收,即为没有感应到黑线,三极管导通,输出为低;
开关断开时,意为没有光被吸收,即为感应到黑线,三极管截止,输出为高。
接在二极管上的85Ω电阻的作用是限流,电位器起到可调控的功能,电压比较器是OC门,因此接10kΩ的上拉电阻。
(2)、占空比、秒脉冲电路
占空比电路和秒脉冲电路主要由555定时器组成,它含有两个电压比较器,一个基本RS触发器,一个放电开关T,比较器的参考电压由三只5KΩ的电阻器构成分压,它们分别使高电平比较器A1同相比较端和低电平比较器A2的反相输入端的参考电平为三分之二VCC和三分之一VCC。
A1和A2的输出端控制RS触发器状态和放电管开关状态。
当输入信号输入并超过三分之二VCC时,触发器复位,555的输出端3脚输出低电平,同时放电,开关管导通;
当输入信号自2脚输入并低于三分之一VCC时,触发器置位,555的3脚输出高电平,同时放电,开关管截止。
Rd非是复位端,当其为0时,555输出低电平,平时该端开路或接VCC。
震荡周期T=tw1+tw2≈0.7(R1+2R2)C
震荡频率f=1/T=1.43/(R1+2R2)C
脉冲宽度与周期之比称为占空比q,q的计算如下:
q=tw1/tw1+tw2≈R1+R2/(R1+2R2)C
因此,调节电位器RV2可改变R1和R2,就可以实现调节脉冲的占空比。
同样调节电位器RV3可改变R1,R2将震荡周期调至1s实现秒脉冲。
(3)、控制电路
控制电路的核心是74LS138译码器,三个输入端分别接三个传感器,4、5端接低电平6端上拉接高电平。
同时输出端接2、3、4输入的与非门来实现。
最终接出四个输出端,分别接H桥的四个输入端,其真值表如下:
00代表正转
11代表停止
10代表正转
01代表反转
传感器
电机
左传感器
右传感器
左电机
右电机
正转
1
反转
停止
(4)、驱动电路
驱动电路主要是H桥构架,一个H桥有两个PNP管和四个NPN管,当左1右2导通,左2右1截止时,车轮正转,左1右2截止,左2右1导通时车轮反转。
每组三极管接上拉电阻,保护三极管不被烧坏。
2、仿真软件AltiumDesigner与Protues的熟悉并进行简单电路的绘制。
3、焊接的学习,并开始制作电路板,依次进行测试。
(1)、熟悉电路板的构造,每一行的孔相连,分清横排的电源线与地线。
(2)、了解色环电阻的识别方法。
每次接电阻时最好用万用表确认。
(3)、熟悉电烙铁焊接的操作,焊接时注意缺焊、漏焊等情况出现。
(4)、电路若出现问题,用示波器或万用表一一排查电路,检查导线的连接和电路是否与原理图连接正确。
最后检查三极管或是芯片是否被烧坏或存在故障。
4、AD上PCB图的模拟并制作PCB板。
(1)、在AD上绘制电路,注意每个电路都要接插座作为输出,不能悬空。
(2)、将电路导入PCB中,在顶层中摆放器件并在底层中布线,做到线与线不交叉。
(3)完成后打印在A4纸上验证,正确后打印,并通过热转印机印到电路板中。
(4)将腐蚀粉溶解在热水中,浸泡电路板约半个多小时,用清水冲洗干净并用钢丝球擦拭,最后在节点处钻孔。
5、连接小车并调试直到能完成循迹环跑。
(1)、小车拼装完成后本组遇到的一些问题
1、下地后开始自转。
检查传感器电路与连接,最后得出是由于左传感器RPR220出现故障,更换后解决了该问题。
2、传感器与地面的距离不宜过远或过于贴近地面,会导致传感器效果不佳。
3、小车速度过快,导致在遇到黑线时由于惯性无法停下。
我们通过降低占空比和降低输入电压来减缓小车速度,同时贴粗黑线,解决了该问题。
(二)、通过调试使小车能够顺利完成循迹跑,适当提高其速度提高其性能。
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