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1、任务三 探月车循迹单片机原理及应用第二篇 项目实战探月车设计制作 2020年5月20日3任务三让探月车动起来任务三让探月车动起来循迹循迹3了解探月车的基本结构;了解探月车的基本结构; 熟悉产品装配及调试方法、步骤;熟悉产品装配及调试方法、步骤;掌握探月车循迹功能的实现。掌握探月车循迹功能的实现。一、任务内容一、任务内容 完成探月车的组装和调试,实物如图完成探月车的组装和调试,实物如图2-3-1所示。根据给定的探所示。根据给定的探月车结构元件和制作好的光电传感器模块、电机控制模块,利用导线月车结构元件和制作好的光电传感器模块、电机控制模块,利用导线将这些模块与单片机最小系统板连接。并编制单片机探
2、月车循迹功能将这些模块与单片机最小系统板连接。并编制单片机探月车循迹功能程序。程序。图2-3-1 探月车实物图55二、实施条件二、实施条件1.1.教学做一体化教室。教学做一体化教室。2、计算机中需要安装、计算机中需要安装Protel等电路板制图软件、等电路板制图软件、Keil软件、软件、ISP下载下载软件,配置串口下载线或专用程序烧写器,作为程序的开发调试以及下软件,配置串口下载线或专用程序烧写器,作为程序的开发调试以及下载工具。载工具。 3、带磁吸的十字起,配套螺丝、螺母,镊子等装配工具。、带磁吸的十字起,配套螺丝、螺母,镊子等装配工具。 4、利用前述任务制作的光电传感器模块、电机驱动控制模
3、块,以及智、利用前述任务制作的光电传感器模块、电机驱动控制模块,以及智能小车底盘制作探月车。能小车底盘制作探月车。 三、安全提示三、安全提示 1 1、焊接电路时注意规范操作电烙铁,防止因为操作不当而受伤。、焊接电路时注意规范操作电烙铁,防止因为操作不当而受伤。 2 2、装配前,仔细清点模块、零件和配件型号和个数是否符合要求。、装配前,仔细清点模块、零件和配件型号和个数是否符合要求。 3 3、小车在上电前,先要进行电路检查,将桌面清理干净,防止桌面、小车在上电前,先要进行电路检查,将桌面清理干净,防止桌面残留的焊锡、剪掉的元器件引脚引起电路板短路,特别是防止电源与地残留的焊锡、剪掉的元器件引脚引
4、起电路板短路,特别是防止电源与地短路导致芯片损坏。短路导致芯片损坏。 4 4、上电后不能够用手随意触摸芯片,防止芯片受损、上电后不能够用手随意触摸芯片,防止芯片受损77让我们一起来学习完成让我们一起来学习完成任务的相关知识吧!任务的相关知识吧!一、一、探月车的结构探月车的结构 探月车底盘为两轮独立驱动设计的小车,这种机械设探月车底盘为两轮独立驱动设计的小车,这种机械设计方案使小车具有拉力大、易控制的特点。机械机构设计方案使小车具有拉力大、易控制的特点。机械机构设计为模块化设计,车架为电路板材质定制单层计为模块化设计,车架为电路板材质定制单层PCB,尺,尺寸约为寸约为180毫米毫米*140毫米,
5、车架结构牢固,强度高,耐毫米,车架结构牢固,强度高,耐腐蚀性强,其上可承载各种机械、电子设备,形变很小腐蚀性强,其上可承载各种机械、电子设备,形变很小,同时利于减轻车体重量。车架电路板上分布有实验电,同时利于减轻车体重量。车架电路板上分布有实验电路板形式的各种焊盘及单片机电路常用器件的焊盘,可路板形式的各种焊盘及单片机电路常用器件的焊盘,可以方便学生直接采用以方便学生直接采用“飞线飞线”方式,低成本制作控制电方式,低成本制作控制电路及驱动电路。车架电路板上还有蜂窝式路及驱动电路。车架电路板上还有蜂窝式/长孔式安长孔式安 装孔,配合铜柱螺栓连接,可固定多种外接控制电路板,扩展空间大。各种电路模块
6、通过螺钉和定位铜柱层叠组装在车架电路板上。 小车有两个车轮和两个直流减速电机。车轮外直径为65mm,轮毂和轮胎可分离,用紫铜外六角联轴器与电机连接,选用30mm*30mm,厚度为2.5mm角铝将电机与车架电路板固定。这种运动方式使小车具备一定的复杂路面行驶能力,同时能灵活操纵整车的速度、方向和姿态。探月车实物照片如图2-3-2所示。 小车运动靠电机带动车轮的运转。车子左、右两侧各有一个电机。电机的运转情况由单片机来决定,单片机通过电动机驱动模块控制电机运转。 图2-3-2 探月车实物照片1010二、二、探月车循迹分析探月车循迹分析 探月车进入循迹模式后,即开始不停地扫描与光电传感器相连接探月车
7、进入循迹模式后,即开始不停地扫描与光电传感器相连接的单片机的单片机I/O口,一旦检测到某个口,一旦检测到某个I/O口有信号,即进入判断处理程序口有信号,即进入判断处理程序,先确定光电传感器模块中的三路信号中哪一路检测到黑线,如果左,先确定光电传感器模块中的三路信号中哪一路检测到黑线,如果左边传感器探测到黑线,即探月车左半部分压到黑线,车身向右偏出了边传感器探测到黑线,即探月车左半部分压到黑线,车身向右偏出了轨迹,此时应使小车向左转;如果是右边传感器探测到黑线,即车身轨迹,此时应使小车向左转;如果是右边传感器探测到黑线,即车身右半部压住黑线,小车向左偏出了轨迹,则应使小车向右转。在经过右半部压住
8、黑线,小车向左偏出了轨迹,则应使小车向右转。在经过了方向调整后,小车再继续向前行走,并继续探测黑线,并重复上述了方向调整后,小车再继续向前行走,并继续探测黑线,并重复上述检测动作。检测动作。三、探月车测试方法三、探月车测试方法将探月车放置到仿真月球表面的启动区,启动小车电源,小车沿着仿将探月车放置到仿真月球表面的启动区,启动小车电源,小车沿着仿真月球表面黑线运行,由于黑线的轨迹有几个大弧度,要求小车能平真月球表面黑线运行,由于黑线的轨迹有几个大弧度,要求小车能平稳的通过,在直线区域时,小车的速度可以调整得比较快速。稳的通过,在直线区域时,小车的速度可以调整得比较快速。 在仿真月球表面中心区域有
9、270度的转弯,小车需要正确检测两条黑线的交叉点,最终运行到结束区。探月车路线示意图如图2-3-3所示。 图2-3-3 仿真月球表面图1212步骤一步骤一 模块准备工作模块准备工作 准备好前述任务制作完成的光电传感器检测模块,电机驱动控制准备好前述任务制作完成的光电传感器检测模块,电机驱动控制模块。以及装配所需的十字起、镊子、导线、电烙铁、螺丝、螺母模块。以及装配所需的十字起、镊子、导线、电烙铁、螺丝、螺母、相关电子元器件等,根据图、相关电子元器件等,根据图2-3-1、图、图2-3-2所示实物图装配模块所示实物图装配模块,利用万用表、示波器等设备对装配的电路模块进行调试,确保探,利用万用表、示
10、波器等设备对装配的电路模块进行调试,确保探月车装配准确无误。月车装配准确无误。步骤二步骤二 编写程序编写程序 1、编写程序流程图,具体见图、编写程序流程图,具体见图2-3-4所示。所示。 2、利用电脑在Keil开发环境下编程,参考程序如下所示:图2-3-4 探月车程序控制框图 步骤三 调试程序根据程序中对电机控制的要求,对编写好的程序进行调试,直至电机运行状态无误。步骤四 下载程序并运行将编译好的.hex文件利用串口下载线或者是专用烧写器存储到单片机内部ROM中,运行程序,观察探月车运行现象是否跟预期一致。 21一级指标一级指标比例比例二级指标二级指标比例比例得分得分电路板制作电路板制作30%
11、30%1.1.元器件布局的合理性元器件布局的合理性5%5%2.2.布线的合理性、美观性布线的合理性、美观性2%2%3.焊焊点的点的焊焊接接质质量量 3%3%4.4.电路板的运行调试电路板的运行调试20%20%程序调试及程序调试及设计设计40%40%1.1.开发软件的操作、参数的设置开发软件的操作、参数的设置 2%2%2.2.循迹程序具体设计循迹程序具体设计25%25%3.3.程序设计的规范性程序设计的规范性3%3%4.4.循迹程序的具体调试循迹程序的具体调试10%10%通电实验通电实验20%20%1.1.程序的下载程序的下载5%5%2.2.程序运行情况,现象的正确性程序运行情况,现象的正确性1
12、5%15%职业素养与职业素养与职业规范职业规范10%10%1.1.材料利用效率,耗材的损耗材料利用效率,耗材的损耗2%2%2.2.工具、仪器、仪表使用情况,操作规范性工具、仪器、仪表使用情况,操作规范性5%5%3.3.团队分工协作情况团队分工协作情况3%3%总计总计100%100%2222一、巩固自测一、巩固自测1、说明探月车结构及其特点?、说明探月车结构及其特点?2、如果光电传感器模块中间一路的循迹检测连接线脱落,探月车在循迹、如果光电传感器模块中间一路的循迹检测连接线脱落,探月车在循迹过程中,会出现什么现象?过程中,会出现什么现象? 3、试编写一段程序,让探月车按照矩形轨迹行驶。、试编写一段程序,让探月车按照矩形轨迹行驶。 4、探月车为什么能够灵活的转弯,是如何实现的?、探月车为什么能够灵活的转弯,是如何实现的? 二、拓展任务二、拓展任务 探月车沿着仿真月球表面黑线运行,当光电传感器模块检测到黑白黑标志线时,停下两秒,并驱动蜂鸣器发声两秒。