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实习报告
洛阳理工学院
电子实习报告
专业通信工程
班级xxxxx
学号xxxxxx
姓名xxxxxxxx
完成日期2012—6—8
实习内容与要求
本次实习的主要内容是:
通过所学知识,制作一个红外报警器和一部智能小车。
要求如下:
先分好组,查找相关资料,弄清原理。
了解各个元器件的功能和特性。
然后通过集体讨论和老师的指导,加深对本次实习项目原理的了解。
通过焊接做成成品。
对红外报警器的要求:
当有障碍物在发射和接收部分时,启动报警。
当复位之后撤掉障碍物,能够停止报警声,当再次被挡住时,能够再次报警。
对智能小车的要求:
通过编写程序达到相关控制功能。
结合硬件电路编程,要求多样化、综合划。
指导教师:
xxxxxx
2012年6月8日
实习评语
成绩:
指导教师:
xxxxxx
年月日
目录
第一章实习目的2
第二章红外报警器的制作2
2.1实习材料2
2.2电路工作原理介绍2
2.2.1.1CD4011芯片3
2.2.1.2KD-9300系列音乐门铃原理图4
2.2.1.3稳压三极管78054
2.2.1.4整流二极管4
2.3硬件电路的制作与调试4
2.3.1音乐集成电路IC4的安装5
2.3.2其他器件的安装5
2.3.3电路的调试5
2.4操作说明6
2.5故障分析6
第三章智能小车的制作6
3.1系统设计与介绍7
3.1.1系统功能7
3.1.2系统结构设计7
3.1.3声控原理7
3.1.4红外遥控原理8
3.1.5探测原理(循迹和壁障)8
3.2硬件设计及制作8
3.2.1电源模块8
3.2.2电机和电机驱动模块8
3.2.3探测模块9
3.2.4声控模块9
3.2.5红外遥控模块10
3.2.6系统控制模块10
3.3软件设计11
3.3.1程序构架及流程图11
3.3.2主程序和初始化程序设计12
3.4系统调试14
第四章实习总结14
谢辞16
参考文献:
17
摘要:
本次实习分为两部分,第一周要求做红外报警器,第二周要求做智能小车。
红外报警器,是根据红外对管不停发射和接收为工作原理。
应用数字电路电和模拟电路知识相结合。
小车是以塑料为车架,STC89C52单片机为控制核心,加以步进式电机、光电传感器以及其他电路构成。
系统由STC89C52通过I/O口控制小车的前进后退以及转向。
探测部分由光电对管完成。
关键词:
红外报警器数电模电STC89C52步进式电机光电传感器红外探测光电对管
第一章实习目的
1)掌握红外线对射报警器的原理及设计制作,熟悉实用电路设计的一般过程。
2)掌握基本电子元器件的识别方法。
3)进一步提高电子工艺焊接技能,进一步提高动手实践能力。
4)学会用所学知识设计简单的智能小车
5)先设计主程序,实现基本功能。
然后进行拓展。
最终达到融合的目的。
第二章红外报警器的制作
2.1实习材料
电阻:
100K(5个)、560(2个)、1.2M(3个)、200K(2个)、10K(3个)、2.2K(5个)、2M(1个)、100/1W(1个)。
电容:
220uF/25V(2个)、103(4个)、10uF/16V(1个)、104(3个)、100uF/16V(1个)。
二极管:
1N4148(3个)、稳压二极管(1个)、发光二极管(1个)。
三极管:
9013(6个)、9012(2个)。
其它:
红外对管(2个)、集成电路4011(1个)、三端稳压7805(1个)、音乐集成电路9561(1个)、轻触按键(1个)、扬声器(1个)、接线柱(4个)、导线(1个)、接收线路板(1个)、发射线路板(1个)。
2.2电路工作原理介绍
A:
我们设计的红外线对射报警电路原理图如图1所示:
接通电源后,发射器的多谐振荡器起振,振荡所产生的方波信号经VT6进行放大后,驱动红外发射管D6向布防区域发送红外线信号。
在布防区域若没有物体挡住红外线,这时发射的信号被红外接收管接收,经VT1、VT2两级放大、D8、D9倍压整流后形成一个直流控制电压,驱动VT5饱和导通,这时输入4011与非门8、9脚的为低电平信号。
当红外线被物体挡住时,VT5截止,这时输入与非门的信号变为高电平,经逻辑电路处理后,从3脚输出低电平,这个信号一方面使VT3导通,报警电路工作,另一方面经R8,使4011与非门电路的13脚输入一个低电平信号,锁存了报警信号,这样,就算重新接收到了红外线信号,报警信号也不会停止。
只有当重新接收到信号,同时按下复位键,将4011的13脚变为高电平报警信号才被停止。
2.2.1:
元器件介绍
2.2.1.1CD4011芯片
管脚功能:
1A数据输入端,2A数据输入端,3A数据输入端,4A数据输入端,
1B数据输入端,2B数据输入端,3B数据输入端,4B数据输入端,
VDD电源正,VSS地,
1Y数据输出端,2Y数据输出端,3Y数据输出端,4Y数据输出端,
2.2.1.2KD-9300系列音乐门铃原理图
图上的9013可以用其他的NPN三极管代替(注意管脚顺序),接线方法:
A脚接电源正极和一个喇叭接口(如果喇叭有极性,要接正极),B脚接喇叭的另一个引脚(有极性的喇叭接负极),C脚接电源负极。
3v电源就可以响了。
注意焊接时烙铁需断电焊。
实际焊接如下图:
2.2.1.3稳压三极管7805
从左至右三个管脚依次为INPUT,GND,OUTPUT。
输出+5V直流电压。
2.2.1.4整流二极管
作用:
构成整流桥,将交流电变为直流电。
2.3硬件电路的制作与调试
在对电路的制作时,只要按线路板上的标识,正确安装元件,一般都能一次成功,但有些地方可能会在安装时遇到困难,这里介绍一下几个元件安装时的注意点
2.3.1音乐集成电路IC4的安装
音乐集成电路内部采用CMOS,具有极高的输入阻抗,因此很容易接收到静电感应信号而损坏,在制作时焊的时间不能太长,电烙铁外壳最好地接。
其中这个电路必须接上振荡电阻后方能产生报警信号,由于电路没有引脚引出,要装于线路板上,我们必须焊上三根引脚,引脚可以采用剪下来的电阻引脚,具体焊接位置见图
2.3.2其他器件的安装
发射器与接收器各元件的安装方式见下图。
需要特别说明的是红外线发射与接收管的安装,必须是折弯对齐,焊接时不要直接在线路板上插到底,不然的话就无法折弯对齐了。
2.3.3电路的调试
我们焊的电路板子接上电源后,工作正常。
这里说一下具体的调试方法:
1)首先对电源部分进行调试。
先将整流、滤波部分元件焊上,然后接上变压器,用交流档测变压器输出电压为12.7V,再用直流档测整流滤波后的电压为直流12V左右,正常,接上三端稳压后再测其输出电压,为稳定的5.04V,这些数据说明电源部全全部工作正常(起初,我手里没有12V电源,我用的是5V的变压器代替,结果也是完好的,就是相当于省去了整流桥和稳压管那部分);
2)发射部分的调试。
接通发射部分的电源,用万用表测量VT7脚的基极电压,为-0.4V,这说明电路已起振,工作正常。
3)红外接收部分的调试。
将红外发射部分与接收部分对齐,测量CD4011的8脚电压,为0.4V,然后用手挡住红外线,这时电压变为4.8V,这说明红外部分电路工作正常。
4)报警电路的调试。
用一导线将VT3的发射极与集电极短接,这时听到了响亮的110警车报警声。
5)组装与报警输出使用。
2.4操作说明
1、将电源插头插入220V交流市电插座,电源指示灯亮。
2、将发射器与接收器的红外线发射与接收管对齐;
3、确认发射管与接收管对齐后,若还在报警,可按下复位键,此时报警停止,系统进入守候状态。
4、当用手在红外发射与接收管间挡住时,马上会响起110警车的报警声,此时就算人离开也会一直报警,直到人为按下复位键后,只要发射与接收间无遮挡,变不会报警,若一直有东西挡住,将一直报警。
2.5故障分析
经过仔细认真的焊接,但最终还是出了些问题。
测试的报警器一直响个不停,通过初步检测发现问题出在接受部分,最先想到的是接受二极管可能接收不到信号,测试二极管的时候发现有点不正常,换了一个新的。
但是还是响个不停,通过一步一步的排除与检测,最终确定VT5这个三极管不能正常工作。
最终顺利完成本次实习,验收通过。
但仍有点遗憾,灵敏度不是很高。
焊接的时候元器件很容易损坏,导致不能正常工作,所以,我们在焊接的时候一定要小心,避免部分元件因为温度过高而损坏或者不能正常工作。
还有可能出现如下故障,本实验工作电压是+5V直流电压,我们用3-4节干电池进行测试时,不能成功,这是因为本实验的实验参数较多,必须有稳定的电压才能正常工作!
第三章智能小车的制作
3.1系统设计与介绍
本次实习小车系统主要采用了STC89C52单片机芯片作为控制系统,以3对光电对管为信号采集元件的循迹模块,以步进式直流电机为动力模块,以及4个电池组成的电源来提供系统及驱动模块的电源。
小车系统模块示意图如下:
3.1.1系统功能
基本功能:
实现小车的前进后退,左转右转(按程序设定)。
扩展功能:
实现小车自动循迹功能,自动避障功能,声控停止与前进,红外遥控模块(按下相应数字实现前进、后退、左转、右转、停止)。
3.1.2系统结构设计
小车全局如附件所示:
白色底座黑色轮胎,前轮台和电机相连,一左一右,底座最前端是探测(循迹模块),中部是电池槽,后面是单片机处理模块。
前后模块用跳线连接。
3.1.3声控原理
当小车话筒初次接收到响声(足够大),小车停止运动,再次收到声响,开始运动,控制原理有程序控制。
3.1.4红外遥控原理
我们可以在程序里面设置当接收到的红外信号是1向前运动,2是后退,3左转、4右转、0停止。
(具体原理我们没学,只能参考书籍,查找资料)
3.1.5探测原理(循迹和壁障)
这个模块由3对红外对管控制,初始状态是FontIR==0||LeftIR==1||RightIR==1,也就是说左右对管初始状态都能收到反射信号,前置对管收不到。
在实际过程中就是这个状态。
如果其中任意一个对管接受状态发生改变就表示:
前面有障碍物,或者前面有凹处。
我们就要让单片机控制电机,使其后退然后左转或者右转。
循迹的时候也一样,白色的轨迹左右对光都能接收到正常信号,当跑到黑色区域自动调整小车运动状态,从而达到循迹目的。
3.2硬件设计及制作
3.2.1电源模块
电源模块我们是采用4节1.5V干电池串联使电压达到6V。
电池槽已经和小车底座连在一起,已经设计好了只需安装上电池就好了,引线接入小车主板电源模块。
3.2.2电机和电机驱动模块
序号
符号
功能
1
OA
A路输出管脚
2
VCC
电源电压
3
VCC
电源电压
4
OB
B路输出管脚
5
GND
地线
6
IA
A路输入管脚
7
IB
B路输入管脚
8
GND
地线
3.2.3探测模块
本模块很简单,就是利用红外对管发射和接收功能来对信号的采集,然后把接受信号连接到单片机I/O引脚,对信号进行判断,做出相应指令。
3.2.4声控模块
此模块也比较简单,就是利用话筒对外界声音信号的采集,然后传给单片机,由单片机做出相应指令。
值得注意的是,如果声音不够到大,就会接收不到信号,也就不会做出相应指令。
3.2.5红外遥控模块
此模块是针对有兴趣的同学设计的,我们对红外遥控原理不清楚,所以无法写出相应接收信令,所以此模块暂不作要求。
3.2.6系统控制模块
本模块是利用我们已学知识单片机原理,此模块包含主芯片(STC89C52),下载电路,串口232。
晶振12MHZ。
LED显示模块。
我们对单片机已经很熟悉了,再此我就不详细说明。
单片机有多种系列,其中52是51的加强版。
其工作需要有晶振提供脉冲信号,还要有复位电路。
本次设计,我们用P2^0和P0^7来控制左右探测模块状态变化指示。
P3^5/6/7分别接受左右和前置探头状态变化的信号。
P0^0/1控制左边电机的正反转,P0^2/3控制右边点击的正反转。
根据实际电路完成对各端口的定义。
整体图如下:
3.3软件设计
3.3.1程序构架及流程图
体统控制要求主要是让小车能在黑白十字网格里,可以根据白线走直线和到节点时可以向左转弯。
根据小车的控制要求情况,我们采用主程序调用子程序,使其程序思路清晰易懂,容易修改。
程序包含有程序初始化、主程序、子程序。
其流程图如下
3.3.2主程序和初始化程序设计
初始化程序主要是定义单片机采集红外对管信号和输出脉冲控制电机的I/O口。
主程序主要是处理红外对管采集的信号,并根据不同的信号调用相应的子程序去控制小车的运行。
此程序只是红外反射,也就是小车正常循迹运动的主程序。
#include
sbitLeftLed=P2^0;//定义前方左侧指示灯端口
sbitRightLed=P0^7;//定义前方右侧指示灯端口
sbitLeftIR=P3^5;//定义前方左侧红外探头端口
sbitRightIR=P3^6;//定义前方右侧红外探头端口
sbitFontIR=P3^7;//定义前方正前方红外探头端口
sbitM1A=P0^0;//定义左侧电机驱动A端
sbitM1B=P0^1;//定义左侧电机驱动B端
sbitM2A=P0^2;//定义右侧电机驱动A端
sbitM2B=P0^3;//定义右侧电机驱动B端
sbitB1=P0^4;//定义语音识识别传感器端口
sbitSB1=P0^6;//定义蜂鸣器端口
#defineRunShowP1//定义数据显示端口
voidDelay()//定义机器人调转子时间子程序
{unsignedintDelayTime=50000;
while(DelayTime--);
SB1=!
SB1;//蜂鸣器闪响
return;
}
voidControlCar(unsignedcharConType)//定义电机控制子程序
{
M1A=0;//初
M1B=0;//使
M2A=0;//化
M2B=0;//小车电机
switch(ConType)//事件选择
{
case1:
//前进//判断用户是否选择形式1
{M1A=1;//M1电机正转
M2A=1;//M2电机正转
break;
}
case2:
//后退//判断用户是否选择形式2
{M1B=1;//M1电机反转
M2B=1;//M2电机反转
break;
}
case3:
//左转//判断用户是否选择形式3
{M1B=1;//M1电机反转
M2A=1;//M2电机正转
break;
}
case4:
//右转//判断用户是否选择形式4
{M1A=1;//M1电机正转
M2B=1;//M2电机反转
break;
}
case8:
//停止//判断用户是否选择形式8
{
break;//退出当前选择
}
}
}
voidmain()//主程序入口
{
bitRunFlag=0;//定义小车运行标志位
RunShow=0;//初始化显示状态
ControlCar
(1);//初始化小车运行状态
while
(1)//程序主循环
{
LeftLed=LeftIR;//前方左侧指示灯指示出前方左侧红外探头状态
RightLed=RightIR;//前方右侧指示灯指示出前方右侧红外探头状态
RunShow=FontIR;//数据显示窗口,指示前方红外探头状态
if(FontIR==0||LeftIR==1||//判断前方,左侧,右侧是否有信号输入
RightIR==1)
{ControlCar
(2);//让小车后退
Delay();//开始小车后退延时子程序
Delay();//决定了小车后退的步数
Delay();//改变它可以改小车后退的距离
Delay();//这里只是一个延时
ControlCar(3);//改变小车为左转方向
Delay();//开始小车左转延时子程序
Delay();//改变它可以改变小车旋转的角度
Delay();//同上
Delay();//同上
ControlCar
(1);//改变小车为前进运行状态
SB1=1;//这个多一步将蜂鸣器关闭
}
if(B1==0)//判断是否有声音信号输入
{
while(B1==0);//去除声音多余的杂波
if(RunFlag==0)//判断小车当前的运行状态标志
{RunFlag=1;//改变小车当前的运行状态标志
ControlCar(8);//停止小车的运行
}
else//否则执行的代码如下
{RunFlag=0;//判断小车的运行状态标志
ControlCar
(1);//改变小车为前进的运行状态
}
}
}
}
3.4系统调试
我们将程序写好之后先用主干程序去调试,比较方便容易查找问题,一切都顺利,我们在将中和程序下载进去,测试。
首先我们利用keil软件生成hex文件利用STC提供的下载软件去下载程序,值得注意的是STC下载是需要先点下载,等一会才上电的,不需要使用复位键。
利用红外反射程序(主干程序)去调试看看是否能实现预期的基本功能。
这些工作都做完以后就需要我们自己去写程序去探索了,比如我们可以讲所有功能融合在一块,或者实现募集个功能组合。
这才是我们本次实习的真正目的。
第四章实习总结
通过本次实习,我们进一步了解整流电路和倍频电路的理解,再一次加强对各种元器件及其特性的认识。
同时本次试验,我们融合了模电和数电的知识,让我们所学知识,再次体现在实际应用中,这让我们很兴奋,让我们对电子制作再次产生浓厚的兴趣。
在整个制作过程中,深刻体会到团队合作力量的强大。
更为重要的是,当出现问题是,我们共同探讨共同学习,共同解决。
当成功的那一刻,我发现作为初学者,在问题中成长才是更为重要的。
我们这次的实习题目是制作智能循迹小车,在这短短的2个星期里,让我感受到了前所未有的充实感、满足感、自豪感。
因为我们首次运用所学知识制作除了一个属于我们自己的智能产品。
这对于他人来说并不算什么,可是对于我们来说却意义重大,它是由我们大家齐心协力共同制作而成的。
其间我们遇到了不少困难,但是我们经过共同探讨共同努力终于成功了。
这次的实习不仅让我们学到了单片机控制知识,同时让我们学到了团结的力量是伟大的,不论成功的道路有多么艰难、坎坷,我们都会勇往直前、团结一切可以团结的力量战胜它们走向成功。
是的,这笔财富无法用金钱衡量,人的一生往往都不是那般的风平浪静,困难与挫折时时都会降临到你身上,阻碍你通往成功的道路,然而,我们相信这次的实习经历将会是我们的有力武器,让我们不断克服困难从而走向成功。
在实习的开始,听老师讲解题目内容,感觉很新鲜,很稀奇,当我们把自己做出来的东西放在自己面前时,这层神秘的面纱被我们揭掉,原来我们能行。
本次实习,我们要感谢各位老师的悉心指导,特别感谢xxx的指导。
谢辞
本次实习,我们成功的结束了,但是,我们不能忘记传授我们知识和知道我们完成实习的老师,还有共同努力的队友们。
本次实习,老师查阅资料,结合我们实际情况,从众多实习题目中为我们挑选了这个最具有意义的题目,让我们学有所用。
通过本次课程设计,我深刻体会到了学术研究的严谨性、规范性,对基本的研究方法有了了解,增强了自主学习能力。
本次实习是在xxx和老师精心指导下完成的。
在实习过程中,从选题到查阅资料,实践操作过程中的指导,提供了专业知识上的指导和一些富于创造性的建议,为学生付出了大量的时间和精力。
舒老师渊博的专业知识,严谨的治学态度,精益求精的工作作风,诲人不倦的高尚师德,严以律己、宽以待人的崇高风范,朴实无华、平易近人的人格魅力对我影响很大,并将积极影响我今后的学习和工作。
在此,向舒云星老师和吕治国老师表示深深的感谢和崇高的敬意,同时,我还要向我的同学和朋友表示感谢,在整个实习过程中给予了鼓励和支持,除了老师的精心指导,还离不了同学的互相帮助,大家多次进行设计难题的讨论与分析,为本设计的进一步完善添砖加瓦。
在课程设计的这段时间里,你们给了我很多的启发,提出了很多宝贵的意见,对于你们的帮助和支持,在此我表示深深的感谢。
因此,感xxxx的精心指导。
参考文献:
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【2】陈堂敏.刘焕平主编.单片机原理与应用.北京:
北京理工大学出版社,2007.
【3】沈美明.温动蝉编著.IBM-PC汇编语言程序设计.北京:
清华大学出版社,1994.
【4】张仰森等编.微型计算机常用软硬件技术速查手册.北京:
北京希望电脑公司,1994.
【5】江修汗等编.计算机控制原理与应用.西安:
西安电子科技大学出版社,1999。
【6】张鸣瑞等.编码理论[M].北京:
航空航天大学出版社,1990.
【7】李华.MCS-51系列单片机实用接口技术[M].北京:
北京航空航天大学出版社,1993.
【8】欧阳星明主编.数字逻辑(第四版).华中科技大学出版社,2009.
【9】童诗白,华成英主编.模拟电子技术基础(第四版).北京:
高等教育出版社,2006.
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