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电子综合实训报告

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2020年4月19日
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自循迹小车
电子综

- 合实训报告

学 院：自 动 化 学 院
专业班级：自动化141
学生姓名
学 号：
指导教师：
完成时间： .5.26

一、 循迹小车各部分电路的设计原理
(一) 计时器电路

主要由两个74LS160计数器,两个74LS47段数码管译码器,一个74LS10以及两个数码管组成。秒脉冲的CP时钟信号同时接入两个160计数器，同步计数。由于从零开始计数，两个计数器的DO-D3都直接下拉接地。LD和MR端上拉接高电平，低位计数器的控制端ENT、ENP端上拉接高电平，高位计数器的控制端与低位的进位端相接。Q0-Q3四个输出端经过四个限流电阻与74LS47的输入端相接。同时，74LS47的七个输出端接上拉电阻到高电平并接限流电阻与数码管相连。因为要显示从0-60的循环，将高位计数器的0110中两个1接与非门至复位端MR。
（一） 、传感器电路

传感器电路主要是由RPR220芯片和电压比较器构成。开关闭合时，意为有光被吸收，即为没有感应到黑线，三极管导通，输出为低；开关断开时，意为没有光被吸收，即为感应到黑线，三极管截止，输出为高。接在二极管上的85Ω电阻的作用是限流，电位器起到可调控的功能，电压比较器是OC门，因此接10kΩ的上拉电阻。
（二） 、占空比、秒脉冲电路

占空比电路和秒脉冲电路主要由555定时器组成，它含有两个电压比较器，一个基本RS触发器，一个放电开关T，比较器的参考电压由三只5KΩ的电阻器构成分压，它们分别使高电平比较器A1同相比较端和低电平比较器A2的反相输入端的参考电平为三分之二VCC和三分之一VCC。A1和A2的输出端控制RS触发器状态和放电管开关状态。当输入信号输入并超过三分之二VCC时，触发器复位，555的输出端3脚输出低电平，同时放电，开关管导通；当输入信号自2脚输入并低于三分之一VCC时，触发器置位，555的3脚输出高电平，同时放电，开关管截止。Rd非是复位端，当其为0时，555输出低电平，平时该端开路或接VCC。震荡周期T=tw1+tw2≈0.7(R1+2R2)C
震荡频率f=1/T=1.43/(R1+2R2)C
脉冲宽度与周期之比称为占空比q，q的计算如下：q=tw1/tw1+tw2≈R1+R2/(R1+2R2)C
因此，调节电位器RV2可改变R1和R2，就能够实现调节脉冲的占空比。
同样调节电位器RV3可改变R1,R2将震荡周期调至1s实现秒脉冲。
（三） 、控制电路

控制电路的核心是74LS138译码器，三个输入端分别接三个传感器，4、5端接低电平6端上拉接高电平。同时输出端接2、3、4输入的与非门来实现。
最终接出四个输出端，分别接H桥的四个输入端，其真值表如下：
0 0 代表正转
1 1 代表停止
1 0 代表正转
0 1 代表反转
传感器
电机
左传感器
右传感器
左电机
右电机
0
0
正转
正转
0
1
正转
反转
1
0
反转
正转
1
1
停止
停止

（四） 、驱动电路

驱动电路主要是H桥构架，一个H桥有两个PNP管和四个NPN管，当左1右2导通，左2右1截止时，车轮正转，左1右2截止，左2右1导通时车轮反转。每组三极管接上拉电阻，保护三极管不被烧坏。

二、 仿真软件Altium Designer与Protues的熟悉并进行简单电路的绘制。
三、 焊接的学习，并开始制作电路板，依次进行测试。
（一） 、熟悉电路板的构造，每一行的孔相连，分清横排的电源线与地线。
（二） 、了解色环电阻的识别方法。每次接电阻时最好用万用表确认。
（三） 、熟悉电烙铁焊接的操作，焊接时注意缺焊、漏焊等情况出现。
（四） 、电路若出现问题，用示波器或万用表一一排查电路，检查导线的连接和电路是否与原理图连接正确。最后检查三极管或是芯片是否被烧坏或存在故障。
四、 AD上PCB图的模拟并制作PCB板。
（一） 、在AD上绘制电路，注意每个电路都要接插座作为输出，不能悬空。
（二） 、将电路导入PCB中，在顶层中摆放器件并在底层中布线，做到线与线不交叉。
（三） 完成后打印在A4纸上验证，正确后打印，并经过热转印机印到电路板中。
（四） 将腐蚀粉溶解在热水中，浸泡电路板约半个多小时，用清水冲洗干净并用钢丝球擦拭，最后在节点处钻孔。
五、 连接小车并调试直到能完成循迹环跑。
（一） 、小车拼装完成后本组遇到的一些问题
1、 下地后开始自转。检查传感器电路与连接，最后得出是由于左传感器RPR220出现故障，更换后解决了该问题。
2、 传感器与地面的距离不宜过远或过于贴近地面，会导致传感器效果不佳。
3、 小车速度过快，导致在遇到黑线时由于惯性无法停下。我们经过降低占空比和降低输入电压来减缓小车速度，同时贴粗黑线，解决了该问题。
（二）、经过调试使小车能够顺利完成循迹跑，适当提高其速度提高其性能。