實用文檔學號：2013035105姓名：華錦輝院系：成教學院專業：機械設計制造及其自動化年級：2013級指導教師：陳成坤一、實訓目的1、通過實習，學生應對機電工程學科有一定的感性和理性認識，對機械設計、機電技術等方面的專業知識做進一步的理解。2、通過實習，學生應了解相關程及相關硬件，掌握機電技術相關知識及使用工具，熟練掌握其實際操作和安裝技能，3、通過實習，學生應了解電路圖安裝與調試技術，掌握電路元件裝配、焊接技術及對故障的診斷和排除。4、通過實習，培養學生理論聯系實際的能力，提高分析問題和解決問題的能力，增強獨立工作能力，培養學生團結合作。二、實訓內容（一）閃爍燈1．任務要求（1）按照電路原理圖和PCB線路圖，接線和焊接電子元件（2）接通電源后，綠燈常亮，黃燈閃爍。按下開關，三燈交替閃爍。電路圖及PCB線路圖圖1.1電路圖圖1.2PCB線路圖面包板連接實物圖圖1.3面包板連線圖圖1.4面包板實物圖閃爍燈實物圖1.5閃爍燈實物（二）LED燈顯示屏任務要求（1）本設計是以單片機為核心控制器件的簡單圖像的LED顯示系統，系統由單片機、和顯示屏構成。（2）設計并實現5*5LED顯示，要求單片機與顯示器之間接口設計，并編制程序，在顯示器上顯示英文字母。2.ArduinoMega2560單片機ArduinoMega2560是一款基于ATmega2560(數據手冊)的微控制器板。它有54個數字輸入/輸出引腳（其中15個可用作PWM輸出）、16個模擬輸入、4個UART（硬件串行端口）、1個16MHz晶體振蕩器、1個USB連接、1個電源插座、1個ICSP頭和1個復位按鈕。它包含了支持微控制器所需的一切；只需通過USB電纜將其連至計算機或者通過AC-DC適配器或電池為其供電即可開始。Mega與面向ArduinoDuemilanove或Diecimila的盾板大多都兼容。（1）概要微控制器ATmega2560工作電壓5V輸入電壓（推薦值）7-12V輸入電壓（極限值）6-20V數字I/O引腳54（其中15個提供PWM輸出）模擬輸入引腳16每個I/O引腳的DC電流40mA3.3V引腳的DC電流50mAFlashMemory256KB，其中8KB被啟動加載器占用SRAM8KBEEPROM4KB時鐘速度16MHz（2）編程可以利用Arduino軟件(download)給ArduinoMega編程。ArduinoMega上的ATmega2560預先燒錄了啟動加載器，從而無需使用外部硬件編程器即可將新代碼上傳給它。它利用原始的STK500協議進行通信。您還可以旁路啟動加載器，利用ArduinoISP等通過ICSP（在線串行編程）頭為微控制器編程。Arduino庫提供ATmega16U2（或rev1和rev2電路板內的8U2）固件源代碼。ATmega16U2/8U2配有DFU啟動加載器，它可以通過下列方式激活：在Rev1電路板上：連接電路板背面上的焊接跨接線（靠近意大利地圖），然后復位8U2。在Rev2或更新的電路板上：有1個電阻器，能將8U2/16U2HWB線路接地，從而更輕松地進入DFU模式。然后，您可以利用AtmelFLIP軟件(Windows)或者DFU編程器(MacOSXandLinux)（MacOSX和Linux）來加載新固件。或者，你也可以使用帶有外部編程器（覆寫DFU啟動加載器）的ISP頭。(3)外形圖2.1ArduinoMega2560電路圖圖2.25*5LED電路圖5*5LED焊接實物圖圖2.3焊接實物圖程序Constrow[5]={2,7,5,13,18}Constintcol[5]={6,11,10,3,4};Intpixels[5][5];Intx=5;Inty=5;Voidsetup(){For(intthisPin=0;thisPin<5;thisPin++){pinMode(col[thisPin],OUTPUT);pinMode(row[thisPin],OUTPUT);digitalWrite(col[thisPin],HIGH);}For(intx=0;x<5;x++){For(inty=0;y<5;y++){Pixels[x][y]=HIGH;}}}Voidloop(){readSensors();refreshScreen();}VoidreadSensors(){Pixels[x][y]=HIGH;X=7-map(analogRead(A0),0,1023,0,7);Y=map(analogRead(A1),0,1023,0,7);Pixels[x][y]=LOW;}VoidrefreshScreen(){For(intthisRow=0;thisRow<5;thisRow++){digitalWrite(row[thisRow],HIGH);for(intthisCol=0;thisCol<5;thisCol++){intthisPixel=pixel[thisRow][thisCol];digitalWrite(col[thisCol],thisPixel);if(thisPixel==LOW){digitalWrite(col[thisCol],HIGH);}}外殼使用三維制圖軟件設計，通過3D打印技術制作圖2.4CATIA三維制圖圖2.53D打印制作實物圖實物圖圖2.6設計成果（三）“創意之星”機器人1.任務要求要求：完全自主的機器人，使用各種傳感器來感知自身的位置、姿態，實現移動，爬坡，推圓柱，避障等功能任務規劃：（1）搭建機器人，布置傳感器。實現（2）編制程序，并做練習。（3）模擬比賽練習。2.創意之星（1）“創意之星”是一種模塊化機器人組件，其特點是組成機器人的各種零件都是通用、可重組的，各個零件之間有統一的連接方式，零件之間可以自由組合，從而構建出各種各樣的機器人構型。為了保證“創意之星”機械結構的剛性、牢固，如下圖所示零件之間采用面接觸、鍵連接、螺釘緊固的方式進行組合。圖3.1典型連接方式控制器（1）以ATmega128為核心的MultiFLEX?2-AVR控制器圖3.2MultiFLEX2-AVR控制器功能示意圖（2）以PXA270為控制核心的MultiFLEX?2-PXA270控制器。圖3.3MultiFLEX?2-PXA270控制器傳感器（1）“創意之星”布置了大量的傳感器圖3.4“創意之星”傳感器類型及電氣規范紅外接近傳感器紅外接近傳感器俗稱光電開關。它是利用被檢測物對光束的遮擋或反射，由同步回路選通電路，從而檢測物體有無的。光電開關將輸入電流在發射器上轉換為光信號射出，接收器再根據接收到的光線的強弱或有無對目標物體進行探測。多數光電開關選用的是波長接近可見光的紅外線光波型，因此也稱為紅外開關。圖3.5紅外接近傳感器5.執行器機器人常用的運動驅動部件有直流有刷電機、直流無刷電機、步進電機、舵機等。“創意之星”配置了直流有刷電機、微型舵機、機器人專用舵機等。（5.1）CDS5516機器人舵機proMOTIONCDS系列機器人舵機屬于一種集電機、伺服驅動、總線式通訊接口為一體的集成伺服單元，主要用于微型機器人的關節、輪子、履帶驅動，也可用于其它簡單位置控制場合。圖3.6CDS5516機器人舵機（5.2）CDS5516的調試設置軟件CDS5516的基礎參數設置、保護參數調節、性能測試等都可以通過RobotSevoTerminal軟件來實現。圖3.7RobotSevoTerminal（5.3）CDS5516機器人舵機外接單片機6.NorthSTAR圖形化開發環境（6.1）NorthSTAR是一個圖形化交互式機器人控制程序開發工具。在NorthSTAR中，通過鼠標的拖動邏輯框的控件和對控件做簡單的屬性設置，就可以快捷的編寫機器人控制程序。程序編輯完后，可以編譯并下載到機器人控制器中運行。NorthSTAR編程環境具有操作簡便、功能強大特點，能讓您在圖標拖動中創建復雜的邏輯，讓您的機器人按照您的意愿動作。圖3.8流程圖界面（6.2）NorthSTAR具有調試和在線監控功能，可以實時查詢傳感器的值、舵機位置，或者設置舵機速度和位置。圖3.9舵機調試界面7.機器人的裝配（大家的共同努力）整個擂臺機器人由1個控制板，12個舵機和3個紅外接近傳感器及“創意之星”機器人零部件組成。4個舵機組成主要的四個車輪，由6個舵機組成兩個機械臂，2個舵機組成兩個機械腿。下列是裝配實物圖：圖3.10機器人機構圖程序（1）下面是圖形化的程序語言：圖3.11NorthSTAR圖形化程序源程序如下：#include"Apps/SystemTask.h"uint8SERVO_MAPPING[12]={10,3,4,8,19,20,1,16,18,2,9,17};intmain(){MFInit();MFInitServoMapping(&SERVO_MAPPING[0],12);MFSetPortDirect(0x00000FF0);MFSetServoMode(10,0);MFSetServoMode(3,0);MFSetServoMode(4,0);MFSetServoMode(8,0);MFSetServoMode(19,0);MFSetServoMode(20,0);MFSetServoMode(1,0);MFSetServoMode(16,0);MFSetServoMode(18,1);MFSetServoMode(2,1);MFSetServoMode(9,1);MFSetServoMode(17,1);//爬坡動作序列while(1){//收攏手臂MFSetServoPos(10,512,1000);MFSetServoPos(3,512,1000);MFSetServoPos(4,512,300);MFSetServoPos(8,512,300);MFSetServoPos(19,512,300);MFSetServoPos(20,512,300);MFSetServoPos(1,512,300);MFSetServoPos(16,512,300);MFSetServoRotaSpd(18,-500);MFSetServoRotaSpd(2,500);MFSetServoRotaSpd(9,-500);MFSetServoRotaSpd(17,500);MFServoAction();DelayMS(1000);//爬坡動作1—前進MFSetServoPos(10,512,1000);MFSetServoPos(3,512,1000);MFSetServoPos(4,400,300);MFSetServoPos(8,400,300);MFSetServoPos(19,400,300);MFSetServoPos(20,400,300);MFSetServoPos(1,620,300);MFSetServoPos(16,400,300);MFSetServoRotaSpd(18,-500);MFSetServoRotaSpd(2,500);MFSetServoRotaSpd(9,-500);MFSetServoRotaSpd(17,500);MFServoAction();DelayMS(1000);//爬坡動作2—前傾MFSetServoPos(10,512,1000);MFSetServoPos(3,512,1000);MFSetServoPos(4,273,300);MFSetServoPos(8,285,300);MFSetServoPos(19,178,300);MFSetServoPos(20,722,300);MFSetServoPos(1,493,300);MFSetServoPos(16,512,300);MFSetServoRotaSpd(18,-500);MFSetServoRotaSpd(2,500);MFSetServoRotaSpd(9,-500);MFSetServoRotaSpd(17,500);MFServoAction();DelayMS(1000);//爬坡動作3—后傾MFSetServoPos(10,512,1000);MFSetServoPos(3,512,1000);MFSetServoPos(4,273,200);MFSetServoPos(8,285,200);MFSetServoPos(19,178,200);MFSetServoPos(20,722,200);MFSetServoPos(1,360,200);MFSetServoPos(16,652,200);MFSetServoRotaSpd(18,-500);MFSetServoRotaSpd(2,500);MFSetServoRotaSpd(9,-500);MFSetServoRotaSpd(17,500);MFServoAction();DelayMS(1000);//收攏手臂MFSetServoPos(10,512,1000);MFSetServoPos(3,512,1000);MFSetServoPos(4,273,300);MFSetServoPos(8,285,300);MFSetServoPos(19,178,300);MFSetServoPos(20,722,300);MFSetServoPos(1,360,300);MFSetServoPos(16,652,300);MFSetServoRotaSpd(18,-500);MFSetS