《2022年《机器人电子技术基础与制作》实验指导书 .pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2022年《机器人电子技术基础与制作》实验指导书 .pdf（11页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、机器人电子技术基础与制作实验指导书二级学院（部、 中心）机电工程学院学科 （ 专 业 ）工程训练中心课程名称机器人电子技术基础与制作授课对象工科2 、 3年 级 （ 校 选 ）授课教师邵建昂职称职务高级工程师教材名称机器人控制电子学2009 年 2 月名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 11 页 - - - - - - - - - 中国计量学院机器人电子技术基础与制作实验指导书1 目录实验一光电传感器制作及应用 -2 实验二微型直流电机控制 -4 实验三单片机
2、端口控制实验 -7 实验四整机制作与调试 -9 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 11 页 - - - - - - - - - 中国计量学院机器人电子技术基础与制作实验指导书2 实验一光电传感器制作及应用一、 实验目的1、学生了解物理量到电信号的转换及放大处理的基本方法；2、掌握小型机器人常用的光电传感器的工作原理与信号处理电路的设计方法。3、完成一个光电传感器的制作。二、 实验原理1、光电传感器（寻线、避障）的原理框图：驱动电路CPU信号处理障碍物或黑线三
3、、 技术要求1、基本要求：工作电源电压为+5VDC ；发射管驱动采用直流驱动方式；寻线用，传感器距黑线约1cm ，电路输出应从低电平（0V）变为高电平（5V） ；避障用，传感器距障碍物（白色）约6cm ，电路输出应从低电平变为高电平。2、发挥部分（选做） ：光电传感器为了加强抗干扰能力，发射管驱动用40KHz交流方波进行驱动，对接收到的信号采用运放进行放大、滤波等处理方式，以消除背景光的干扰。驱动芯片采用555 时基电路，接收放大可用TL082 完成。四、 实验前准备工作1、传感器和信号处理有关知识；2、根据原理框图和技术要求，初步设计电路图。五、 实验仪器和器材1、双路稳压电源一台2、数字示
4、波器一台3、面包板一块名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 11 页 - - - - - - - - - 中国计量学院机器人电子技术基础与制作实验指导书3 4、斜口钳、尖嘴钳、电烙铁各一把5、细导线、焊锡丝若干6、元器件：电阻、电容、二极管和三极管等若干7、元器件：发光二极管、光敏三极管、运放各一片六、 实验内容1、电子常用仪器使用和焊接练习；2、实验电路设计；2、制作实际电路；3、完成调试，且功能正确。七、 注意事项1、做实验前完成电路的设计，交指导老师检查通
5、过后才可进入动手实践；2、电路通电前，仔细检查是否有短路现象。八、 实验报告要求1、基本要求：1）管驱动采用直流驱动时，使发射管的工作电流为10mA,计算发射管的串联电阻，实测发射管的工作电流；2）实测光电传感器在两种状况下（感应头处有、无物体）的输出电压，将比较器反相端的电压调至合适值；实测比较器输出端在两种状况下的电压值。2、发挥部分（选做） ：1）用示波器测量驱动电路输出波形并记录；2）使发射管的平均电流为20mA,根据发射波形，计算发射管的串联电阻；正常工作时，实测发射管的工作电流；3）有障碍物时，用示波器测量传感器输出波形并记录；4）有障碍物时，用示波器测量放大、滤波后的波形并记录；
6、5）实测比较器在两种状况下（感应头处有、无物体）的输出电压。3、记录和分析制作和调试过程中出现的问题、解决的方法等；4、结论和收获总结，对本实验的改进建议等等。九、 思考题：1、电传感器及其电路寻线的工作原理是什么？2、555 时基电路产生交流方波的基本原理是什么？3、采用交流驱动方式提高抗干扰能力的基本原理是什么？名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 11 页 - - - - - - - - - 中国计量学院机器人电子技术基础与制作实验指导书4 实验二微型直流
7、电机控制一、 实验目的2、了解影响电机转速和转矩的参数，控制转速和方向的方法；3、掌握电路设计与制作的基本知识；4、掌握设计和修改PWM 占空比来控制电机的转速。二、 实验原理1、机控制框图：电 机驱动及控制电路方向控制转速控制测速2、PWM 产生原理框图：三角波 发生器比较器参考 电压三、 技术要求1、控制电源为 +5VDC ；电机电源 +12VDC 。2、转速控制为模拟量0+5VDC ，电位器的旋转调整PWM 占空比。3、方向控制信号：一路控制电机正转；另一路控制电机反转。四、 实验前准备工作1、理解原理框图和技术要求，设计电路图并初步完成元器件的选型。2、了解电阻、电容、运放、二极管和三
8、极管等元器件的性能。3、熟悉示波器、稳压电源等仪器的使用。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 11 页 - - - - - - - - - 中国计量学院机器人电子技术基础与制作实验指导书5 五、实验仪器和器材1、双路稳压电源一台2、数字示波器一台3、面包板一块4、斜口钳、尖嘴钳、电烙铁等各一把5、细导线、焊锡丝若干6、元器件：电阻、电容、二极管和三极管等若干7、元器件：运放、555 时基芯片各一片六、实验基本内容1、完成电路图设计，可参考附录1：电机正反转与速
9、度控制原理图；2、制作实际电路连线，测试三角波、PWM 波，PWM 波形正确、可调；3、验证电机驱动电路，电机转速可调。4、电机过流、过压保护电路设计，由学生根据各组情况自己选择（选做）。5、测速反馈电路设计，由学生根据各组情况自己选择（选做）。七、注意事项：1、实验前完成电路的设计，交指导老师检查通过后才可进入动手实践；2、电路通电前，仔细检查是否有短路现象；3、注意电机换向的控制，要严格做到先断电再通电，避免短路。八、实验报告要求：1、示波器测量三角波，画下完整波形，标注清楚波形的峰峰值、频率等；2、记录2组比较器同相输入端的电压基准值，对应地分别画出输出的方波和电机端口电压的完整波形，标
10、注清楚波形的峰峰值、脉冲的宽度和频率等；3、记录和分析制作和调试过程中出现的问题、解决的方法等；4、结论和收获总结，对本实验的改进建议等等。九、思考题：1、三角波的产生的机理是什么？2、运算放大器的两个基本特点？有什么作用？3、电机转速控制的方法有哪些？本实验运用的是什么？名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 11 页 - - - - - - - - - 中国计量学院机器人电子技术基础与制作实验指导书6 附录 1： 电机正反转与速度控制原理图（参考）：实验电路图
11、：电机正反转与速度控制原理图名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页，共 11 页 - - - - - - - - - 中国计量学院机器人电子技术基础与制作实验指导书7 实验三单片机端口控制实验一、 实验目的1、 了解 LCD显示的驱动原理和电路设计；2、 了解键盘的扫描原理和实现步骤；3、 了解外部中断响应的服务程序设计、PWM 输出的控制；4、 掌握单片机的基础知识、单片机的应用和调试方法；5、 熟练掌握I/O 控制实现方法。二、实验原理现成的单片机应用系统，纳英特
12、机器人单片机主板介绍：三、实验前准备工作1、复习单片机有关知识；2、了解计算机与机器人的通讯方法。四、实验仪器和器材1、双路稳压电源一台2、数字示波器一台3、纳英特机器人主控单元一台（12）数字传感器接口（11）模拟传感器接口（10）旋钮（8）红外接口（7）四路电机接口与指示灯（14）单/双电源跳（13）通讯口（1）主板电源（2）外接电源（3）电源开关（4）Stop 键（5） Start 键(6)电机电源名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 8 页，共 11 页 - - -
13、 - - - - - - 中国计量学院机器人电子技术基础与制作实验指导书8 五、实验内容1、完成模拟与数字口的输入和输出口的测试；2、编写简单的测试程序，完成输入口对输出口的控制。六、实验注意事项1、电源指示灯显示不正常时，应及时充电，否则系统不能正常工作2、若系统工作不正常，应按照步骤下载操作系统；3、传感器的检测要注意它的有效范围。七、实验报告要求：1、数字端口输入时，记录对应的显示值；2、模拟端口输入时，记录不同检测距离对应的值；3、记录端口控制的程序代码，并记录执行程序时的状态；4、记录和分析制作和调试过程中出现的问题、解决的方法等；5、结论和收获总结，对本实验的改进建议等等。八、思考
14、题：1、要使单片机系统正常运行，必须具备哪些条件？2、单片机与外围电路的连接需要注意哪些问题？为什么？3、如果单片机系统检测到端口的信号不太稳定，可能存在的问题在哪里？怎么解决？名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 9 页，共 11 页 - - - - - - - - - 中国计量学院机器人电子技术基础与制作实验指导书9 实验四整机制作与调试一、实验目的1、解电子系统设计的概念，机器人的设计与制作方法；2、掌握单片机基础知识、单片机小系统设计和应用、系统调试的方法；3、掌握
15、简易机器人的综合实现方法。二、实验原理原理框图：单片机系统传感器14传感器 513模拟口数字口电机14电机驱动口三、实验仪器和器材1、双路稳压电源一台2、数字示波器一台3、纳英特机器人主控单元一台4、纳英特机器人组件一套5、各种传感器若干四、实验前准备工作：1、复习单片机有关知识；2、确定自己制作的机器人及所需要的器件，主要是传感器数量及其类型；3、确定自己所要完成的机器人的控制程序框图；五、实验内容：完成一个具有能独立工作的机器人，要求能完成以下的功能之一：1、寻线机器人；名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精
16、心整理 - - - - - - - 第 10 页，共 11 页 - - - - - - - - - 中国计量学院机器人电子技术基础与制作实验指导书10 2、走迷宫机器人；3、足球机器人（踢球、守门）。六、实验要求：1、寻线机器人起点到终点整个过程不能偏离线迹；时间越短越好。2、走迷宫机器人走遍每一个房间；时间越短越好。3、足球机器人踢球和守门各一个为一组，与另一组进行比赛。七、实验报告要求：机器人综合的实验报告要求以电子设计竞赛技术报告的形式来撰写，主要包括以下内容：1） 题目2） 著者3） 摘要4） 关键词5） 引言6） 正文：设计任务（或设计题目）与要求（或技术指标）；方案比较与论证；系统硬件设计；系统软件设计；系统的组装；系统的调试；系统存在的不足与改进的方向（或称结论）；附录（程序清单、元器件清单等）。八、思考题：1、单片机系统运行的时序控制使怎么实现的？2、智能化自主机器人有哪些特点？3、如果设计一个行走机器人，需要哪些传感器和电机？控制的流程图？名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 11 页，共 11 页 - - - - - - - - -