B3-3綜合能力實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目機(jī)電類(lèi)項(xiàng)目設(shè)計(jì)報(bào)告(機(jī)電)

1、綜合能力實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目設(shè)計(jì)報(bào)告綜合能力實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目 項(xiàng)目設(shè)計(jì)報(bào)告（機(jī)電類(lèi)）項(xiàng)目名稱(chēng)： 超聲波避障小車(chē) 指導(dǎo)教師： 左義海、王姝、侯英杰 項(xiàng)目成員：姓名趙志東學(xué)號(hào)122022406班級(jí)1220224姓名胡東鵬學(xué)號(hào)122027135班級(jí)1220271姓名黨左華學(xué)號(hào)122027319班級(jí)1220273姓名龐 烜學(xué)號(hào)122027313班級(jí)1220273姓名王培森學(xué)號(hào)132073121班級(jí)1320731太原工業(yè)學(xué)院工程訓(xùn)練中心2015年6月5日目錄綜合能力實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目課程任務(wù)書(shū)21設(shè)計(jì)說(shuō)明32機(jī)械部分設(shè)計(jì)33控制部分設(shè)計(jì)33.1 控制系統(tǒng)原理圖33.2系統(tǒng)硬件選型33.3控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)34調(diào)試與測(cè)試34.1調(diào)試34

2、.2結(jié)論35費(fèi)用35.1材料清單35.2標(biāo)準(zhǔn)件清單35.3總造價(jià)表36作品照片及項(xiàng)目組成員照片37課程總結(jié)3附件1：綜合能力實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目成績(jī)?cè)u(píng)定表3附件2：學(xué)生成績(jī)登記表3綜合能力實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目課程任務(wù)書(shū)項(xiàng)目名稱(chēng)超聲波避障小車(chē)項(xiàng)目組號(hào)B3-3指導(dǎo)教師左義海、王姝、侯英杰E-mail聯(lián)系電目組學(xué)生人數(shù)5項(xiàng)目?jī)?nèi)容：（包括功能描述、完成內(nèi)容、技術(shù)要求、原理圖等）1、功能描述：從網(wǎng)上購(gòu)買(mǎi)小車(chē)所需的輪子底板等自行組裝，在小車(chē)上加裝傳感器等設(shè)備，實(shí)現(xiàn)對(duì)小車(chē)前方探測(cè)物的測(cè)量以及對(duì)小車(chē)運(yùn)行位置速度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并且將數(shù)據(jù)傳送到單片機(jī)上，由單片機(jī)進(jìn)行分析并且將下一步小車(chē)所需要做的指令傳送給小車(chē)實(shí)

3、現(xiàn)對(duì)小車(chē)的實(shí)時(shí)控制。2、完成內(nèi)容：所用元件的選擇，超聲波模塊，電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊，單片機(jī)控制系統(tǒng)選擇以及期間各個(gè)模塊可能需要的系統(tǒng)編程，到后期小車(chē)所需的組裝測(cè)試，完成電路的設(shè)計(jì)工作設(shè)計(jì)程序流圖并且完成元器件的編寫(xiě)調(diào)試程序硬件連接調(diào)試完成實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。3、技術(shù)要求：需要通過(guò)超聲波避障模塊進(jìn)行實(shí)地檢測(cè)，對(duì)此模塊能否正常進(jìn)行避障進(jìn)行驗(yàn)證，并在后續(xù)工作中進(jìn)一步完善。項(xiàng)目組成員及工作任務(wù)分配（序號(hào)1為項(xiàng)目組長(zhǎng)）序號(hào)班級(jí)姓名工作內(nèi)容聯(lián)系方式11220224趙志東整理項(xiàng)目并協(xié)助裝配小車(chē)1873414494221220271胡東鵬程序代碼編寫(xiě)并協(xié)助裝配小車(chē)1823410141831220273黨左華機(jī)械裝配圖的繪制并協(xié)

4、助裝配小車(chē)1538346371341220273龐 烜程序流程圖以及組裝元件的采集1538346371951320731王培森設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)的編寫(xiě)以及元件種類(lèi)查找并協(xié)助裝配小程指導(dǎo)組審批意見(jiàn)年 月 日1 設(shè)計(jì)說(shuō)明1.整體設(shè)計(jì)方案：通過(guò)組裝簡(jiǎn)單小車(chē)并在其上加裝傳感器等設(shè)備，實(shí)現(xiàn)對(duì)小車(chē)前方探測(cè)物的測(cè)量以及對(duì)小車(chē)運(yùn)行位置速度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并且將數(shù)據(jù)傳送到單片機(jī)上，由單片機(jī)進(jìn)行分析并且將下一步小車(chē)所需要做的指令傳送給小車(chē)實(shí)現(xiàn)對(duì)小車(chē)的實(shí)時(shí)控制。2.超聲波避障方案論證：采用多方向測(cè)距來(lái)實(shí)現(xiàn)避障，分別在小車(chē)車(chē)頭的左中右三個(gè)部位安裝超聲波探測(cè)器，通過(guò)對(duì)比三個(gè)方向所測(cè)出來(lái)的數(shù)據(jù)確定小車(chē)所在

5、的位置，再通過(guò)調(diào)節(jié)小車(chē)左右轉(zhuǎn)速實(shí)現(xiàn)障礙避讓。3.系統(tǒng)控制模塊設(shè)計(jì)方案：采用STC89C52單片機(jī)，通用I/O接口多，不需要擴(kuò)展，而且控制指令挺簡(jiǎn)單。4.直流調(diào)速設(shè)計(jì)方案：Vm系統(tǒng)是當(dāng)今直流調(diào)速的主要形式之一，他可以是單相雙相或者說(shuō)更多相，半波全波半空全控等類(lèi)型，可以實(shí)現(xiàn)平滑調(diào)速，Vm缺點(diǎn)是晶閘管的單相導(dǎo)電性，他不允許電流可逆性，給系統(tǒng)的可你運(yùn)行造成困難，另一個(gè)就是運(yùn)行條件要求高，維護(hù)麻煩，最后當(dāng)系統(tǒng)采用低速運(yùn)行時(shí)，其會(huì)產(chǎn)生諧波電流給系統(tǒng)造成不可預(yù)測(cè)的麻煩。采用晶閘管直流斬波器與整流電路不同的是：晶閘管工作不受相位影響而是通過(guò)開(kāi)關(guān)控制的，當(dāng)晶閘管被觸發(fā)導(dǎo)通時(shí)，電源電壓加到電動(dòng)機(jī)上，當(dāng)晶閘管斷開(kāi)時(shí)

6、，直流電源與電動(dòng)機(jī)斷開(kāi)，電動(dòng)機(jī)經(jīng)過(guò)二極管續(xù)流，倆端電壓接近于零，脈沖寬度調(diào)制PWM，脈沖周期不變，只改變晶閘管的導(dǎo)通時(shí)間，即通過(guò)改變脈沖寬度從而進(jìn)行直流調(diào)速。PWM系統(tǒng)調(diào)速有以下優(yōu)點(diǎn)： 1）由于PWM調(diào)速開(kāi)關(guān)頻率比較高，緊靠電樞電感的濾波作用就可以獲得脈動(dòng)很小的直流電流，電樞電流容易連續(xù)，系統(tǒng)低速運(yùn)行平穩(wěn)，調(diào)速范圍較寬，可達(dá)到1:10000，由于電流波形比vm強(qiáng)，在相同的平均電流下，電動(dòng)機(jī)的損耗和發(fā)熱都比較小。2）PWM是利用數(shù)字輸出對(duì)模擬電路進(jìn)行控制的一種有效技術(shù)，尤其是對(duì)電機(jī)的轉(zhuǎn)速方面，可以大大節(jié)省能量，PWM具有很強(qiáng)的抗造性能，且具有節(jié)能省錢(qián)的優(yōu)勢(shì)。模擬控制電路有以下缺點(diǎn)，模擬電路容易隨

7、時(shí)間漂移，會(huì)產(chǎn)生一些不必要的熱損耗，以及對(duì)噪聲敏感等，而在用了PWM技術(shù)后，避免了以上麻煩，而且實(shí)現(xiàn)了數(shù)字方式控制模擬信號(hào)，可以大幅度的降低功耗。3）根據(jù)以上比較，以及受控電機(jī)的容量以及直流調(diào)速的發(fā)展方向，采用型單極性可逆性PWM變換器進(jìn)行調(diào)速。2機(jī)械部分設(shè)計(jì)零件圖3控制部分設(shè)計(jì)3.1 控制系統(tǒng)原理圖圖3-1 系統(tǒng)原理圖24綜合能力實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目設(shè)計(jì)報(bào)告3.2系統(tǒng)硬件選型1）電源轉(zhuǎn)換模塊圖3-2 電源轉(zhuǎn)換模塊直流1.5V至35V電壓連續(xù)可調(diào)，高效率最大輸出電流3A。2）驅(qū)動(dòng)模塊圖3-3 驅(qū)動(dòng)模塊可提供5V輸出接口，直接控制直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速和方向。3）超聲波傳感器圖3-4 超聲波傳感器超聲波測(cè)距模塊連接

8、電源后，模塊本身每50ms進(jìn)行一次測(cè)距，完成測(cè)距后，以串口的形式輸出距離值。4）電機(jī)圖3-5 電機(jī)將電能轉(zhuǎn)換成驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩。3.3控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)1）程序流程圖2）程序設(shè)計(jì)#include <reg52.h>#include <intrins.h>sbit trig=P21;sbit echo=P20;void delay() unsigned char a,b,c;for(a=0;a<1;a+)for(b=0;b<1;b+)for(c=0;c<61;c+);void 

9、;main()unsigned int i;unsigned int t=0;float s;for(i=0;i+)P1=0xa5;for(i=0;i+)t=0;s=0;trig=1;_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();trig=0;echo=1;i

10、f(echo=1)for(i=0;i+)delay();t=t+1;if(echo=0)break;if(t>60)t=60;break;s=t*340*0.001;if(s<=0.4)P1=0x5a;for(i=1;i<=1000;i+)delay();P1=0x55;for(i=1;i<=1000;i+)delay();P1=0xa5;4調(diào)試與測(cè)試4.1調(diào)試1、調(diào)試方案根據(jù)超聲波避障小車(chē)的功能，對(duì)電源轉(zhuǎn)換模塊、超聲波模塊、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊分別進(jìn)行調(diào)試，然后進(jìn)行系統(tǒng)整體調(diào)試。2、實(shí)驗(yàn)結(jié)果小車(chē)實(shí)現(xiàn)了避障功能。3、出現(xiàn)的問(wèn)題 1）部分電路焊接出現(xiàn)虛焊現(xiàn)象，導(dǎo)通不良 2）部分電

11、路焊接錯(cuò)誤 3）部分原件有壞品4、解決方法 1）重新焊接并通過(guò)萬(wàn)用表的檢測(cè)得到矯正 2）焊接錯(cuò)誤點(diǎn)，進(jìn)行剔除并用焊筆重新比照電路圖進(jìn)行焊接 3）壞品進(jìn)行替換，并檢測(cè)確認(rèn)無(wú)誤4.2結(jié)論完成電源轉(zhuǎn)換模塊、超聲波模塊、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、單片機(jī)最小系統(tǒng)的調(diào)試，小車(chē)遇到障礙物通過(guò)執(zhí)行后退右轉(zhuǎn)再直行的指令實(shí)現(xiàn)避障功能。組號(hào)B3-3項(xiàng)目名稱(chēng)超聲波避障小車(chē)序號(hào)名稱(chēng)材料名稱(chēng)毛坯規(guī)格（mm）材料費(fèi)用（元）加工時(shí)間(h)加工費(fèi)用（元）總費(fèi)用（元）備注1底板亞克力板6×300×60075*52*5300675亞克力板d3mm100￥/600*6005mm120￥/600*6006mm150￥/600*

12、600激光切30元/小時(shí)耗材：電線、焊錫、膠帶、絕緣膠布、膠水、膠棒、銅柱等2超聲波模塊固定支架亞克力板6×100×153*5 0.5*575 903耗材10145678910111213145費(fèi)用5.1材料清單5.2標(biāo)準(zhǔn)件清單組號(hào)B3-3項(xiàng)目名稱(chēng)超聲波避障小車(chē)序號(hào)零件名稱(chēng)規(guī)格數(shù)量單價(jià)總費(fèi)用1螺栓M4,M5，M6300.262螺母M4,M5,M6300.263按鍵6*6*510.30.34晶振12M10.80.85電阻10K50.030.156電容22050.52.57萬(wàn)能板10*1523.578杜邦線40P1889接線端子2P10.50.510Dc母頭HY-DC00111

13、.51.511電池夾1865012212三極管80502030.61351單片機(jī)51281614電機(jī)驅(qū)動(dòng)L298N2153015電機(jī)HC0248472816超聲波模塊HC-SR0418817降壓模塊LM2596S1101018車(chē)輪6541.75719萬(wàn)向輪2521.5320液晶顯示器16021202021蜂鳴器BL-PBZ12085CYB13322電3總造價(jià)表組號(hào)B3-3項(xiàng)目名稱(chēng)超聲波避障小車(chē)材料費(fèi)用（元）866標(biāo)準(zhǔn)件費(fèi)用（元）175.3總造價(jià)（元）1041.3填表人： 2015年6月5日6作品照片及項(xiàng)目組成員照片7課程總結(jié)本超聲波避障小車(chē)的設(shè)計(jì)基于單片機(jī)原理和傳感器

14、原理，以STC89C52單片機(jī)為主控芯片，L298N驅(qū)動(dòng)元件，通過(guò)軟件編程制作了一整套結(jié)構(gòu)完整，功能模塊化，反應(yīng)較為靈敏的超聲波避障小車(chē)經(jīng)過(guò)對(duì)該避障小車(chē)的避障測(cè)試實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明該避障小車(chē)能夠很好的按照預(yù)期完成避障動(dòng)作，并且能夠快速運(yùn)動(dòng)靈敏避障，效果良好，運(yùn)行穩(wěn)定性較好但是該超聲波避障小車(chē)還存在著許多的不足，比如說(shuō)只能對(duì)正前方一定角度內(nèi)進(jìn)行探測(cè)，使用的是一路超聲波而不是多路超聲波探測(cè)，并且為了簡(jiǎn)化，默認(rèn)的只是向同一個(gè)方向轉(zhuǎn)彎等。前期的電路設(shè)計(jì)不合理以至于后期檢查過(guò)程比較費(fèi)神，其次小車(chē)底板反反復(fù)復(fù)做了好幾次，從開(kāi)始的小板子到最后的板子都不合理，最后通過(guò)鋸條將底板變得符合前期效果，再就是小車(chē)電子

15、轉(zhuǎn)速不一樣，前期并未考慮過(guò)，致使小車(chē)行駛過(guò)程比較混亂，再就是并未考慮小車(chē)防撞性能，以至于小車(chē)失靈撞上障礙物的時(shí)很可能使小車(chē)擋板受損，對(duì)于小車(chē)功能來(lái)說(shuō)，盡管說(shuō)能夠?qū)崿F(xiàn)避障功能，但是默認(rèn)轉(zhuǎn)向功能簡(jiǎn)單等等，這些都是有待進(jìn)一步發(fā)展和提高的，這與本人在障礙物檢測(cè)距離分析、自動(dòng)控制信號(hào)處理、圖像處理等的有限性是分不開(kāi)的。本次項(xiàng)目共歷時(shí)八周，有準(zhǔn)分的時(shí)間進(jìn)行準(zhǔn)備，但是由于我們對(duì)所需元件的不熟悉，導(dǎo)致在元件的采訂方面出現(xiàn)問(wèn)題。此外項(xiàng)目的進(jìn)度不是很準(zhǔn)確，小組的執(zhí)行力不夠，前期在組裝以及電路焊接方面出現(xiàn)問(wèn)題，以至于幾度想要放棄，但我們不認(rèn)為這是主要原因，以后我們會(huì)嚴(yán)格執(zhí)行團(tuán)隊(duì)的任務(wù)，不拖延，不放棄。我們組的分工比

16、較明確，使得小組各成員能夠?qū)Ｗ⒂谧约旱哪欠萑蝿?wù)，工作完成質(zhì)量更有保證，并且查錯(cuò)糾錯(cuò)能力日漸增長(zhǎng)。我們遇到的主要困難主要是在于對(duì)超聲波模塊的使用方法不是很了解，網(wǎng)上對(duì)于他的資料也不是很精細(xì)，最后我們借鑒別組的模塊程序，然后對(duì)其進(jìn)行適當(dāng)改造變成自己的程序。這樣也相對(duì)減少了編寫(xiě)代碼的時(shí)間，最初我們考慮采用使用pwm波來(lái)控制電機(jī)，但后來(lái)發(fā)現(xiàn)小車(chē)行駛過(guò)程并不是多么完善，于是去掉PWM調(diào)速，也使得我們的工作大大簡(jiǎn)化。附件1：綜合能力實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目成績(jī)?cè)u(píng)定表姓 名趙志東學(xué)號(hào)122022406班 級(jí) 1220224組號(hào)B3-3題目： 超聲波避障小車(chē)作品成績(jī)（100分）在項(xiàng)目中實(shí)際承擔(dān)的工作（學(xué)生自評(píng)）本人在此次項(xiàng)目

17、中承擔(dān)整體從前期到后期項(xiàng)目的編寫(xiě)以及小車(chē)整個(gè)過(guò)程中的組裝、測(cè)試、維護(hù)，不斷的測(cè)試以及項(xiàng)目文檔一而再再二三的修改，反映了自身耐心不足以及工作比較粗心，后期學(xué)習(xí)工作需要再改正。過(guò)程表現(xiàn)（教師評(píng)定）（80分）得分：序號(hào)考核內(nèi)容分值得分備注1設(shè)計(jì)能力252實(shí)踐能力253查閱資料的能力54組織管理能力55團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力56職業(yè)道德和素養(yǎng)107創(chuàng)新能力5答辯記錄（教師評(píng)定）（20分）得分：1.對(duì)項(xiàng)目以及相關(guān)知識(shí)的掌握情況（10分）2.口頭表達(dá)能力（10分）最終評(píng)定成績(jī)負(fù)責(zé)指導(dǎo)教師簽字：年 月 日姓 名龐烜學(xué)號(hào)122027313班級(jí)1220273組號(hào)B3-3題目： 超聲波避障小車(chē)作品成績(jī)（100分）在項(xiàng)目中實(shí)

18、際承擔(dān)的工作（學(xué)生自評(píng)）了解小車(chē)功能的目標(biāo)，認(rèn)識(shí)小車(chē)實(shí)現(xiàn)小車(chē)功能的原理，設(shè)計(jì)小車(chē)的流程圖，選擇合適的組裝材料進(jìn)行裝配。同時(shí)對(duì)機(jī)械部分進(jìn)行測(cè)量，協(xié)助同學(xué)制作小車(chē)底板和電機(jī)支架。并簡(jiǎn)單了解對(duì)單片機(jī)的編程。過(guò)程表現(xiàn)（教師評(píng)定）（80分）得分：序號(hào)考核內(nèi)容分值得分備注1設(shè)計(jì)能力252實(shí)踐能力253查閱資料的能力54組織管理能力55團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力56職業(yè)道德和素養(yǎng)107創(chuàng)新能力5答辯記錄（教師評(píng)定）（20分）得分：1.對(duì)項(xiàng)目以及相關(guān)知識(shí)的掌握情況（10分）2.口頭表達(dá)能力（10分）最終評(píng)定成績(jī)負(fù)責(zé)指導(dǎo)教師簽字：年 月 日姓 名胡東鵬學(xué)號(hào)122027135班級(jí)1220271組號(hào)B3-3題目: 超聲波避障小車(chē)

19、作品成績(jī)（100分）在項(xiàng)目中實(shí)際承擔(dān)的工作（學(xué)生自評(píng)）主要參與資料收集、資料整理、電路設(shè)計(jì)、程序設(shè)計(jì)，以及焊接電路。期間波折起伏，但最終還是很好的完成了任務(wù)。過(guò)程表現(xiàn)（教師評(píng)定）（80分）得分：序號(hào)考核內(nèi)容分值得分備注1設(shè)計(jì)能力252實(shí)踐能力253查閱資料的能力54組織管理能力55團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力56職業(yè)道德和素養(yǎng)107創(chuàng)新能力5答辯記錄（教師評(píng)定）（20分）得分：1.對(duì)項(xiàng)目以及相關(guān)知識(shí)的掌握情況（10分）2.口頭表達(dá)能力（10分）最終評(píng)定成績(jī)負(fù)責(zé)指導(dǎo)教師簽字：年 月 日姓 名黨左華學(xué)號(hào)122027319班級(jí)1220273組號(hào)B3-3題目：超聲波避障小車(chē)作品成績(jī)（100分）在項(xiàng)目中實(shí)際承擔(dān)的工作（學(xué)生自評(píng)）擔(dān)任小車(chē)的底板以