暑期實(shí)習(xí)-閉環(huán)驅(qū)動(dòng)

1、物聯(lián)網(wǎng)工程實(shí)習(xí)報(bào)告課程名稱(chēng)： 物聯(lián)網(wǎng)工程實(shí)習(xí) 學(xué)院名稱(chēng)： 信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 年級(jí)專(zhuān)業(yè)： 2012級(jí) 指導(dǎo)教師： 吳宗玲、蔣朝根 學(xué)生姓名： 學(xué)生學(xué)號(hào)： 2012* 目錄一、國(guó)信安參觀實(shí)訓(xùn)11.1 工作任務(wù)11.2 個(gè)人工作情況11.3 出現(xiàn)的問(wèn)題及解決11.4 實(shí)訓(xùn)過(guò)程截圖1二、熟悉HBE-ROBOMOTOR實(shí)驗(yàn)箱32.1 產(chǎn)品概括32.2 產(chǎn)品構(gòu)成3三、步進(jìn)馬達(dá)控制模塊原理53.1 步進(jìn)電機(jī)簡(jiǎn)介53.2 步進(jìn)電機(jī)工作原理6四、步進(jìn)電機(jī)模塊實(shí)驗(yàn)過(guò)程74.1 AVR Studio4軟件安裝74.2打開(kāi)工程84.3 驅(qū)動(dòng)安裝94.4 下載10五、傳感器設(shè)計(jì)制作部分135.1 超聲波部分135.1

2、.1 測(cè)距原理135.1.2 測(cè)距設(shè)計(jì)135.1.3 實(shí)物圖145.1.4 輸出波形145.2 紅外發(fā)送接收部分155.2.1 紅外發(fā)射和接收原理155.2.2 電路設(shè)計(jì)15六、心得與體會(huì)16一、國(guó)信安參觀實(shí)訓(xùn)1.1 工作任務(wù)利用下發(fā)的Sensor和gateway搭建一個(gè)傳感網(wǎng)絡(luò)。其中包括一個(gè)zigbee傳感器節(jié)點(diǎn)具有收集和發(fā)送傳感器信息到網(wǎng)關(guān)板的功能，網(wǎng)關(guān)板可收集所在拓?fù)鋬?nèi)傳感器節(jié)點(diǎn)信息并通過(guò)連入的局域網(wǎng)將信息發(fā)送到PC端。在PC端建立數(shù)據(jù)庫(kù)，將網(wǎng)關(guān)板搜集到的信息實(shí)時(shí)發(fā)送到數(shù)據(jù)庫(kù)。小組共同完成無(wú)線傳感網(wǎng)調(diào)研。1.2 個(gè)人工作情況任務(wù)分工后，我和兩個(gè)隊(duì)員一起對(duì)網(wǎng)關(guān)進(jìn)行了配置，在此過(guò)程中我們共同

3、協(xié)作，每個(gè)人的積極性都很高，較快的完成了任務(wù)。在隊(duì)中另外幾人配置好傳感器節(jié)點(diǎn)后，與他們配合完成了傳感器信息像網(wǎng)關(guān)板的發(fā)送，在網(wǎng)關(guān)板的配置網(wǎng)頁(yè)上可以看到傳感器采集到的一些數(shù)據(jù)。建立數(shù)據(jù)庫(kù)用于存放數(shù)據(jù)，通過(guò)SQL語(yǔ)句建立了三個(gè)表，以及通過(guò)查詢(xún)語(yǔ)句查看表建立的情況。并利用插入語(yǔ)句對(duì)網(wǎng)關(guān)板配置表進(jìn)行了數(shù)據(jù)插入。數(shù)據(jù)庫(kù)建立完成之后。利用數(shù)據(jù)收發(fā)平臺(tái)，將收到的數(shù)據(jù)保存到數(shù)據(jù)庫(kù)。再次通過(guò)查詢(xún)語(yǔ)句，可以查詢(xún)到接收到的數(shù)據(jù)以表格形式顯示。1.3 出現(xiàn)的問(wèn)題及解決在打開(kāi)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)軟件時(shí)，出現(xiàn)錯(cuò)誤，顯示需要通過(guò)BIOS配置解決問(wèn)題，經(jīng)過(guò)分析，最后在該軟件設(shè)置中減小了所需內(nèi)存軟件成功運(yùn)行。網(wǎng)關(guān)接收不到傳感器節(jié)點(diǎn)信息，

4、檢查后發(fā)現(xiàn)信道配置出現(xiàn)了沖突，該網(wǎng)關(guān)配置的信道與已有信道沖突。最后正確配置后，接收數(shù)據(jù)信息成功。在數(shù)據(jù)庫(kù)表建立完成，以及收發(fā)平臺(tái)啟用后，數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)查詢(xún)始終為空，在虛擬機(jī)中通過(guò)ping網(wǎng)關(guān)板不通后發(fā)現(xiàn)之前配置網(wǎng)關(guān)板是在windows中配置，主機(jī)的手配IP是在windows中配置的，而非在虛擬機(jī)中。找到原因后，在虛擬機(jī)中配置了網(wǎng)絡(luò)參數(shù)。最后數(shù)據(jù)庫(kù)中可以正確查詢(xún)到數(shù)據(jù)。1.4 實(shí)訓(xùn)過(guò)程截圖網(wǎng)關(guān)配置：傳感器節(jié)點(diǎn)配置：網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)查看傳感器數(shù)據(jù)：數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)：二、熟悉HBE-ROBOMOTOR實(shí)驗(yàn)箱2.1 產(chǎn)品概括 HBE-RoboMotor 是用于進(jìn)行機(jī)器人系統(tǒng)相關(guān)馬達(dá)及傳感器實(shí)驗(yàn)的習(xí)平臺(tái)。利用RoboMo

5、tor 學(xué)生可以進(jìn)行針對(duì)馬達(dá)及傳感器原理的手動(dòng)控制及編程控制練習(xí)；針對(duì)微控制器的控制練習(xí)；針對(duì)各種用于機(jī)器人的傳感器例如視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)功能的練習(xí)；IR/USN(無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò))的遠(yuǎn)程控制練習(xí)及倒立擺的智能控制算法練習(xí)。 2.2 產(chǎn)品構(gòu)成 序號(hào)名稱(chēng)參數(shù)1CPU 模塊ATmega128L-8AC（TMS320F2812）2DC 馬達(dá)模塊RB-35GM，霍爾傳感器3伺服馬達(dá)模塊HSR-8498HB，傾斜度傳感器4步進(jìn)馬達(dá)模塊SST42D11OO，角度傳感器器 5輪型驅(qū)動(dòng)體模塊RB-35GM×2ea，HSR-8498HB6遙攝/傾斜模塊AX-12×2ea，攝像頭、揚(yáng)聲器、話(huà)筒、嗅

6、覺(jué)傳感器7機(jī)器人臂模塊HSR-8498HB×5ea，壓力傳感器 8鐘擺及超聲波模塊RA-35GM07，旋轉(zhuǎn)編碼器，超聲波傳感器DC馬達(dá)控制模塊CPU模塊 伺服馬達(dá)模塊步進(jìn)馬達(dá)控制模塊 視覺(jué)聽(tīng)覺(jué)模塊輪型驅(qū)動(dòng)體控制模塊 智能倒立擺控制模塊三、步進(jìn)馬達(dá)控制模塊原理3.1 步進(jìn)電機(jī)簡(jiǎn)介步進(jìn)電機(jī)是將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開(kāi)環(huán)控制元步進(jìn)電機(jī)件。當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器接收到一個(gè)脈沖信號(hào)，它就驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)固定的角度，稱(chēng)為“步距角”，它的旋轉(zhuǎn)是以固定的角度一步一步運(yùn)行的。同時(shí)可以通過(guò)控制脈沖頻率來(lái)控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度和加速度，從而達(dá)到調(diào)速的目的。 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)構(gòu)造上大致分為定子與轉(zhuǎn)子兩

7、部分。 轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)子 1、轉(zhuǎn)子 2、永久磁鋼等 3 部分構(gòu)成。而且轉(zhuǎn)子朝軸方向已經(jīng)磁化，轉(zhuǎn)子 1 為 N 極時(shí)，轉(zhuǎn)子 2 則為 S 極。步進(jìn)電機(jī)在構(gòu)造上有三種主要類(lèi)型：反應(yīng)式（Variable Reluctance，VR）、永磁式（Permanent Magnet, PM）和混合式（Hybrid Stepping, HS）。下圖為永磁式步進(jìn)電機(jī)的順時(shí)針旋轉(zhuǎn)步進(jìn)序列。步進(jìn)電機(jī)整步： 步進(jìn)電機(jī)半步: 3.2 步進(jìn)電機(jī)工作原理下圖為一個(gè)四相電機(jī)工作原理圖：開(kāi)始時(shí)，開(kāi)關(guān)SB接通電源，SA、SC、SD斷開(kāi)，B相磁極和轉(zhuǎn)子0、3號(hào)齒對(duì)齊，同時(shí)，轉(zhuǎn)子的4號(hào)齒就和C、D相繞組磁極產(chǎn)生錯(cuò)齒，2、5號(hào)齒就和D當(dāng)開(kāi)關(guān)

8、SC接通電源，SB、SA、SD斷開(kāi)時(shí)，由于C相繞組的磁力線和1、4號(hào)齒之間磁力線的作用，使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，1、4號(hào)齒和C相繞組的磁極對(duì)齊。而0、3號(hào)齒和A、B相繞組產(chǎn)生錯(cuò)齒，2、5號(hào)齒就和A、D相繞組磁極產(chǎn)生錯(cuò)齒。依次類(lèi)推，A、B、C、D四相繞組輪流供電，則轉(zhuǎn)子會(huì)沿著A、B、C、D方向轉(zhuǎn)動(dòng)。 四相步進(jìn)電機(jī)按照通電順序的不同，可分為單四拍、雙四拍、八拍三種工作方式。單四拍與雙四拍的步距角相等，但單四拍的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩小。八拍工作方式的步距角是單四拍與雙四拍的一半，因此，八拍工作方式既可以保持較高的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩又可以提高控制精度。單四拍、雙四拍與八拍工作方式的電源通電時(shí)序與波形分別如圖所示四、步進(jìn)電機(jī)模塊實(shí)驗(yàn)過(guò)程

9、4.1 AVR Studio4軟件安裝點(diǎn)擊aStudio4b589.exe進(jìn)行軟件安裝：一直點(diǎn)next，直到開(kāi)始安裝。點(diǎn)擊install開(kāi)始安裝，如下圖：一分鐘左右，軟件安裝完畢，如下：點(diǎn)擊Finish完成安裝。4.2打開(kāi)工程打開(kāi)AVR Studio:點(diǎn)擊OPEN Project，打開(kāi)步進(jìn)電機(jī)模塊工程。編譯:由上可知編譯成功。4.3 驅(qū)動(dòng)安裝首先從網(wǎng)上下載驅(qū)動(dòng)程序，下載后解壓:根據(jù)電腦選擇64位進(jìn)行安裝，點(diǎn)擊dpinst-amd64.exe安裝驅(qū)動(dòng)程序：安裝完成后如下：到此驅(qū)動(dòng)程序就安裝完成。此時(shí)連接實(shí)驗(yàn)箱下載線。電腦將能識(shí)別。4.4 下載選擇Device and Signature Byte

10、s 為ATmega128.Programming Mode and Target Settings 為ISP mode.添加hex文件：儀器連接:選擇Platform STK500 OR AVRISP, Port 根據(jù)電腦與實(shí)驗(yàn)箱的連接口設(shè)置，此處為COM4.點(diǎn)擊Program下載運(yùn)行:實(shí)驗(yàn)結(jié)果：實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象為步進(jìn)電機(jī)選擇模式1,模式2，模式1_2時(shí)，電機(jī)工作在不同方式，速度也不同，數(shù)碼管上顯示轉(zhuǎn)動(dòng)的角度；當(dāng)選擇SPEED模式后，電機(jī)自動(dòng)加速旋轉(zhuǎn)后減速。旋轉(zhuǎn)時(shí)間相同。五、 傳感器設(shè)計(jì)制作部分5.1 超聲波部分5.1.1 測(cè)距原理 單片機(jī)發(fā)出超聲波測(cè)距是通過(guò)不斷檢測(cè)超聲波發(fā)射后遇到障礙物所發(fā)射的回波

11、，從而測(cè)出發(fā)射和接收回波的時(shí)間差t,然后求出距離S=C*T/2 . C為超聲波在空氣中傳播的速度。5.1.2 測(cè)距設(shè)計(jì) 基于單片機(jī)的超聲波測(cè)距設(shè)計(jì)，是利用單片機(jī)發(fā)出一個(gè)20um周期為65.536ms的方波，經(jīng)74HC04發(fā)射驅(qū)動(dòng)電路放大，使超聲波傳感器發(fā)射端震蕩，發(fā)射超聲波。超聲波經(jīng)反射物反射回來(lái)后，由接收端接收，再經(jīng)過(guò)接收端處理，接入單片機(jī)中端口。測(cè)距系統(tǒng)框圖如下：STC15W單片機(jī)發(fā)射驅(qū)動(dòng)C15W單片機(jī)接收處理5W單片機(jī)障礙物發(fā)送部分原理圖：接收部分原理圖：5.1.3 實(shí)物圖 5.1.4 輸出波形沒(méi)有障礙物時(shí)：障礙物較遠(yuǎn)時(shí);障礙物較近時(shí)：5.2 紅外發(fā)送接收部分5.2.1 紅外發(fā)射和接收原

12、理紅外線發(fā)射電路框圖如圖：編碼器（調(diào)制信號(hào)）38Khz振蕩器（載波信號(hào)）編碼器的編碼信號(hào)對(duì)38kHz的載波信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，再經(jīng)紅外發(fā)射管向空間發(fā)送信號(hào)供遙控接收端一體化接收頭接收、解調(diào)輸出、再作處理。5.2.2 電路設(shè)計(jì)紅外發(fā)射部分：紅外接收部分：六、心得與體會(huì)做實(shí)驗(yàn)箱部分時(shí)，最開(kāi)始拿到實(shí)驗(yàn)箱時(shí)一片茫然，完全不知道要干什么。看著實(shí)驗(yàn)箱發(fā)呆。當(dāng)知道任務(wù)為熟悉各個(gè)模塊并選一個(gè)模塊進(jìn)行操作及驗(yàn)證后，逐漸目標(biāo)清晰。打開(kāi)實(shí)驗(yàn)箱內(nèi)指導(dǎo)書(shū)，發(fā)現(xiàn)全是英文，讓人摸不著頭腦。最開(kāi)始從網(wǎng)上試著直接搜索中文資料，最終失敗告終，最終決定靜下心來(lái)慢慢看英文資料。首先看目錄知道這本書(shū)包含哪些內(nèi)容，以及選重要章節(jié)仔細(xì)看。最后，明白了操作步驟。首先應(yīng)該先裝軟件。用于編譯以及下載代碼?？墒窃诰幾g成功后，實(shí)驗(yàn)箱的驅(qū)動(dòng)卻成了問(wèn)題。書(shū)上指示光盤(pán)中已有驅(qū)動(dòng)，可是電腦卻始終識(shí)別不出實(shí)驗(yàn)箱。最后在書(shū)上發(fā)現(xiàn)一個(gè)下載驅(qū)動(dòng)的網(wǎng)址，登進(jìn)去后發(fā)現(xiàn)是和光盤(pán)中驅(qū)動(dòng)一樣的文件夾，不過(guò)文件夾內(nèi)部卻多了一個(gè)驅(qū)動(dòng)安裝程序。驅(qū)動(dòng)安裝成功后，實(shí)驗(yàn)箱終于正確識(shí)別。最后是下載時(shí)也出現(xiàn)了問(wèn)題。下載之后實(shí)驗(yàn)箱中模塊沒(méi)有任何反應(yīng)。仔