机电一体化实训报告模板文档格式.docx

1、4、经过实习，培养学生理论联系实际的能力，提高分析问题和解决问题的能力，增强独立工作能力，培养学生团结合作。二、实训内容（一）闪烁灯1任务要求（1）按照电路原理图和PCB线路图，接线和焊接电子元件（2）接通电源后，绿灯常亮，黄灯闪烁。按下开关，三灯交替闪烁。2.电路图及PCB线路图图1.1 电路图图1.2 PCB线路图3.面包板连接实物图图1.3 面包板连线图图1.4 面包板实物图4.闪烁灯实物图1.5 闪烁灯实物（二）LED灯显示屏1.任务要求（1）本设计是以单片机为核心控制器件的简单图像的LED显示系统，系统由单片机、和显示屏构成。（2）设计并实现5*5LED显示，要求单片机与显示器之间接

2、口设计，并编制程序，在显示器上显示英文字母。2.ArduinoMega2560单片机ArduinoMega2560是一款基于ATmega2560（数据手册）的微控制器板。它有54个数字输入/输出引脚（其中15个可用作PWM输出）、16个模拟输入、4个UART（硬件串行端口）、1个16MHz晶体振荡器、1个USB连接、1个电源插座、1个ICSP头和1个复位按钮。它包含了支持微控制器所需的一切；只需经过USB电缆将其连至计算机或者经过AC-DC适配器或电池为其供电即可开始。Mega与面向ArduinoDuemilanove或Diecimila的盾板大多都兼容。（1）概要微控制器 ATmega256

3、0工作电压 5V输入电压（推荐值） 7-12V输入电压（极限值） 6-20V数字I/O引脚 54（其中15个提供PWM输出）模拟输入引脚 16每个I/O引脚的DC电流 40mA3.3V引脚的DC电流 50mAFlashMemory 256KB，其中8KB被启动加载器占用SRAM 8KBEEPROM 4KB时钟速度 16MHz（2）编程能够利用Arduino软件（download）给ArduinoMega编程。ArduinoMega上的ATmega2560预先烧录了启动加载器，从而无需使用外部硬件编程器即可将新代码上传给它。它利用原始的STK500协议进行通信。您还能够旁路启动加载器，利用Ard

4、uinoISP等经过ICSP（在线串行编程）头为微控制器编程。Arduino库提供ATmega16U2（或rev1和rev2电路板内的8U2）固件源代码。ATmega16U2/8U2配有DFU启动加载器，它能够经过下列方式激活：在Rev1电路板上：连接电路板背面上的焊接跨接线（靠近意大利地图），然后复位8U2。在Rev2或更新的电路板上：有1个电阻器，能将8U2/16U2HWB线路接地，从而更轻松地进入DFU模式。然后，您能够利用AtmelFLIP软件（Windows）或者DFU编程器（MacOSXandLinux）（MacOSX和Linux）来加载新固件。或者，你也能够使用带有外部编程器（覆

5、写DFU启动加载器）的ISP头。（3）外形图2.1 ArduinoMega25603.电路图图2.2 5*5LED电路图4.5*5LED焊接实物图图2.3 焊接实物图5.程序Const row5=2,7,5,13,18Const int col5=6,11,10,3,4;Int pixels55;Int x=5;Int y=5;Void setup （）For （int thisPin=0;thisPin5;thisPin+）pinMode（colthisPin,OUTPUT）;pinMode（rowthisPin,OUTPUT）;digitalWrite（colthisPin,HIGH）;F

6、or（int x=0;xx+）For（int y=0;yy+）Pixelsxy=HIGH;Void loop（）readSensors（）;refreshScreen（）;Void readSensors（）X=7-map（analogRead（A0）,0,1023,0,7）;Y=map（analogRead（A1）,0,1023,0,7）;Pixelsxy=LOW;Void refreshScreen（）For（int thisRow=0;thisRowthisRow+）digitalWrite（rowthisRow,HIGH）;for（int thisCol=0;thisColthisCo

7、l+）int thisPixel=pixelthisRowthisCol;digitalWrite（colthisCol,thisPixel）;if （thisPixel=LOW）digitalWrite（colthisCol,HIGH）;6.外壳使用三维制图软件设计，经过3D打印技术制作图2.4 CATIA三维制图图2.5 3D打印制作实物图7.实物图图2.6 设计成果（三）“创意之星”机器人要求：完全自主的机器人，使用各种传感器来感知自身的位置、姿态，实现移动，爬坡，推圆柱，避障等功能任务规划：（1）搭建机器人，布置传感器。实现（2）编制程序，并做练习。（3）模拟比赛练习。2.创意之星（1

8、）“创意之星”是一种模块化机器人组件，其特点是组成机器人的各种零件都是通用、可重组的，各个零件之间有统一的连接方式，零件之间能够自由组合，从而构建出各种各样的机器人构型。为了保证“创意之星”机械结构的刚性、牢固，如下图所示零件之间采用面接触、键连接、螺钉紧固的方式进行组合。图3.1典型连接方式3.控制器（1）以ATmega128为核心的MultiFLEX2-AVR控制器图3.2 MultiFLEX 2-AVR控制器功能示意图（2）以PXA270为控制核心的MultiFLEX2-PXA270控制器。图3.3 MultiFLEX2-PXA270控制器4.传感器（1）“创意之星”布置了大量的传感器图

9、3.4“创意之星”传感器类型及电气规范（2）红外接近传感器红外接近传感器俗称光电开关。它是利用被检测物对光束的遮挡或反射，由同步回路选通电路，从而检测物体有无的。光电开关将输入电流在发射器上转换为光信号射出，接收器再根据接收到的光线的强弱或有无对目标物体进行探测。多数光电开关选用的是波长接近可见光的红外线光波型，因此也称为红外开关。图3.5 红外接近传感器5.执行器机器人常见的运动驱动部件有直流有刷电机、直流无刷电机、步进电机、舵机等。“创意之星”配置了直流有刷电机、微型舵机、机器人专用舵机等。（5.1） CDS5516机器人舵机proMOTION CDS系列机器人舵机属于一种集电机、伺服驱动

10、、总线式通讯接口为一体的集成伺服单元，主要用于微型机器人的关节、轮子、履带驱动，也可用于其它简单位置控制场合。图3.6 CDS5516机器人舵机 （5.2）CDS5516的调试设置软件CDS5516的基础参数设置、保护参数调节、性能测试等都能够经过RobotSevo Terminal软件来实现。图3.7 RobotSevo Terminal （5.3）CDS5516机器人舵机外接单片机6.NorthSTAR 图形化开发环境（6.1）NorthSTAR是一个图形化交互式机器人控制程序开发工具。在NorthSTAR中，经过鼠标的拖动逻辑框的控件和对控件做简单的属性设置，就能够快捷的编写机器人控制程

11、序。程序编辑完后，能够编译并下载到机器人控制器中运行。NorthSTAR 编程环境具有操作简便、功能强大特点，能让您在图标拖动中创立复杂的逻辑，让您的机器人按照您的意愿动作。图3.8 流程图界面（6.2） NorthSTAR具有调试和在线监控功能，能够实时查询传感器的值、舵机位置，或者设置舵机速度和位置。图3.9舵机调试界面7.机器人的装配（大家的共同努力）整个擂台机器人由1个控制板，12个舵机和3个红外接近传感器及“创意之星”机器人零部件组成。4个舵机组成主要的四个车轮，由6个舵机组成两个机械臂，2个舵机组成两个机械腿。下列是装配实物图：图3.10 机器人机构图8.程序（1）下面是图形化的程

12、序语言：图3.11 NorthSTAR图形化程序（2）源程序如下：#include Apps/SystemTask.huint8 SERVO_MAPPING12 = 10,3,4,8,19,20,1,16,18,2,9,17;int main（） MFInit（）; MFInitServoMapping（&SERVO_MAPPING0,12）; MFSetPortDirect（0x00000FF0）; MFSetServoMode（10,0）; MFSetServoMode（3,0）; MFSetServoMode（4,0）; MFSetServoMode（8,0）; MFSetServoMo

13、de（19,0）; MFSetServoMode（20,0）; MFSetServoMode（1,0）; MFSetServoMode（16,0）; MFSetServoMode（18,1）; MFSetServoMode（2,1）; MFSetServoMode（9,1）; MFSetServoMode（17,1）; /爬坡动作序列 while （1） /收拢手臂 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）; /爬坡动作1前进 MFSetServoPos（3,512,1000