迎賓機(jī)器人 -

1、14 電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)報(bào)告課題：商店迎賓機(jī)器人電路 班級(jí) 電氣1125班 學(xué)號(hào) 1121205501 學(xué)生姓名 專業(yè) 電 氣 信 息 類 系別 電子與電氣工程學(xué)院 指導(dǎo)老師 楊 玉 東 淮陰工學(xué)院 電子與電氣工程學(xué)院 2014年5月一 設(shè)計(jì)目的：a）培養(yǎng)理論聯(lián)系實(shí)際的正確設(shè)計(jì)思想，訓(xùn)練綜合運(yùn)用已經(jīng)學(xué)過(guò)的理論和生產(chǎn)實(shí)際知識(shí)去分析和解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力。b）學(xué)習(xí)較復(fù)雜的電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般方法，了解和掌握模擬、數(shù)字電路等知識(shí)解決電子信息方面常見(jiàn)實(shí)際問(wèn)題的能力，由學(xué)生自行設(shè)計(jì)、自行制作和自行調(diào)試。c）進(jìn)行基本技術(shù)技能訓(xùn)練，如基本儀器儀表的使用，常用元器件的識(shí)別、測(cè)量、熟練運(yùn)用的能力，掌握設(shè)計(jì)資料、手

2、冊(cè)、標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范以及使用仿真軟件、實(shí)驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行調(diào)試和數(shù)據(jù)處理等。d）培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。二 設(shè)計(jì)要求：1. 能判斷顧客進(jìn)門與出門，在有顧客進(jìn)門時(shí)“歡迎光臨”，出門時(shí)“謝謝光臨”。2. 能實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)來(lái)訪人數(shù)及當(dāng)前店內(nèi)人數(shù)，并用數(shù)碼管顯示出來(lái)。3. 電路設(shè)計(jì)要求有抗干擾的措施。4. 統(tǒng)計(jì)誤差不超過(guò)一人。5. 電路設(shè)計(jì)不能使用MCU，只能應(yīng)用普通中小規(guī)模集成電路芯片。成本控制在20元內(nèi)。 三.原理框圖 . 檢測(cè)A檢測(cè)B判斷單元語(yǔ)音芯片加減法計(jì)數(shù)單元店內(nèi)當(dāng)前人數(shù)顯示加法計(jì)數(shù)單元當(dāng)前來(lái)訪人數(shù)顯示四原理圖 圖2機(jī)器人光電數(shù)字顯示電路原理：（1）光電輸人電路該電路由紅外發(fā)射管和光電三極管組成。在該電路中，紅外發(fā)

3、射管VD1是由9V直流電源通過(guò)R1的限流直接驅(qū)動(dòng)的，這是因?yàn)樵谠撾娐分?，發(fā)射管與接收管固定安置且距離較近。因此紅外發(fā)射管既不需要通過(guò)脈沖驅(qū)動(dòng)來(lái)提高發(fā)射功率和增大發(fā)射距離，又不需要通過(guò)改變頻率來(lái)區(qū)分控制頻道。這種電路結(jié)構(gòu)既滿足了電路工作的需要，又使電路結(jié)構(gòu)變得簡(jiǎn)單。（2）光電三極管接收電路光電三極管3DU12將發(fā)射管發(fā)送來(lái)的紅外光接收后轉(zhuǎn)化為信號(hào)電壓，并進(jìn)行一級(jí)放大后輸出。由光電三極管的特性可知，當(dāng)它受光照射時(shí)，集電極輸出為低電平；當(dāng)光被阻擋時(shí)，集電極輸出立即變?yōu)楦唠娖剑钃跷镞^(guò)后輸出又變?yōu)榈碗娖?。這就是說(shuō)，當(dāng)一個(gè)物體從光電三極管與紅外發(fā)光管之間通過(guò)時(shí)，光電三極管的輸出端會(huì)輸出一個(gè)正向的脈沖電壓

4、，該脈沖的寬度與物體通過(guò)的速度有關(guān)。（3）脈沖形成電路該電路由兩級(jí)電壓比較器、光耦合器和晶體管開(kāi)關(guān)電路等組成。電壓比較器IC1A、IC1B由四電壓比較器(LM339)組成，它的兩個(gè)同相端作為比較基準(zhǔn)端，并且被R3、R4分壓后偏置于VDD/2，即4.5V，作為比較器的參考電壓。電壓比較器在電路結(jié)構(gòu)上相當(dāng)于一個(gè)增益不可調(diào)的運(yùn)算放大器，它有一個(gè)同相輸人端（）、一個(gè)反相輸入端（一）和一個(gè)輸出端。如果以同相輸入端作為比較基準(zhǔn)端，則當(dāng)反相輸人端的電壓小于基準(zhǔn)端的參考電壓時(shí)輸出端為高電平，當(dāng)反相輸入端的電壓大于參考電壓時(shí)輸出端為低電平。在該電路中，光電三極管的輸出端與第一電壓比較器IC1A的反相輸入端（一）

5、相連，第一電壓比較器的輸出端與第二電壓比較器的反相輸入端（一）相連。平時(shí)，光電三極管受光的照射，輸出端為低電平，這一低電平遠(yuǎn)小于參考電壓（4.5V），所以IC1A輸出高電平。這一高電平加至IC1B的反相端并且高于參考電壓，使IC1B輸出低電平。IC1B的輸出端接光耦合器發(fā)光管的負(fù)極，使發(fā)光管發(fā)光，光耦合器4N35中的光電三極管導(dǎo)通，流過(guò)光電三極管的電流在R9上形成較高的電壓降。這一電壓經(jīng)R9與R10分壓后加至VT2的基極，使VT2導(dǎo)通，其集電極輸出低電平。當(dāng)接收光電管被物體遮擋后，它的輸出端變?yōu)楦唠娖剑ㄟ^(guò)兩級(jí)電壓比較器及光耦合器的變換使VT2截止，它的輸出端輸出高電平。阻擋物移走過(guò)后，VT2

6、又導(dǎo)通，其集電極又變?yōu)榈碗娖?。這樣，每當(dāng)光電三極管被物體阻擋一次，VT2的輸出端就會(huì)形成一個(gè)由低變高、再由高變低的過(guò)程。當(dāng)這個(gè)（由高變低的）過(guò)程發(fā)生后，開(kāi)關(guān)管VTZ的集電極就會(huì)輸出一個(gè)脈沖電壓，這個(gè)脈沖的下降沿就可作為計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)脈沖輸入計(jì)數(shù)器的下降沿計(jì)數(shù)脈沖輸人端。當(dāng)物體從紅外發(fā)射管與光電三極管之間一個(gè)個(gè)通過(guò)時(shí)，就會(huì)有一個(gè)個(gè)計(jì)數(shù)脈沖輸人計(jì)數(shù)器，于是計(jì)數(shù)器就將通過(guò)的物體統(tǒng)計(jì)出來(lái)。5 元器件列表材料表1.迎賓機(jī)器人電路器件數(shù)量共陰數(shù)碼管4CD4543譯碼驅(qū)動(dòng)4CD4518十進(jìn)制計(jì)數(shù)器2語(yǔ)音芯片（歡迎光臨）1蜂鳴器1紅外發(fā)光二極管SE3031光敏三極管3DU121電壓比較器LM3931光耦4N35

7、或TIL1171小功率NPN三極管2SC2181萬(wàn)用板1電容（詳見(jiàn)表2）若干電阻（詳見(jiàn)表2）若干材料表2.電阻與電容器件規(guī)格數(shù)量器件規(guī)格數(shù)量R12.4K1C12201R230K1C24701R362K1C31001R462K1C411R51M1R610K1R73.9K1R810K1R930K1R1010K1R114K1R1230K1R13261K146. 單個(gè)元器件介紹(1) CD4518同步加計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器IC3為雙BCD同步加計(jì)數(shù)器（CD4518），該電路內(nèi)包含兩個(gè)結(jié)構(gòu)相同的計(jì)數(shù)單元。每個(gè)計(jì)數(shù)單元有兩個(gè)計(jì)數(shù)脈沖輸人端：上升沿觸發(fā)端CP和下降沿觸發(fā)端。若用CP端觸發(fā)，則將端接高電平；若用端觸發(fā)

8、，則將CP端接低電平。它有四個(gè)輸出端，即Q1Q4，輸出為二一十進(jìn)制碼。另外，它還有一個(gè)清零端R，該端為高電平時(shí)計(jì)數(shù)器清零，各輸出端為低電平。在該電路中，CD4518中的第一計(jì)數(shù)器用于個(gè)位數(shù)計(jì)數(shù)，當(dāng)計(jì)數(shù)脈沖從端不斷輸入時(shí)，它的輸出端IQ1IQ4就會(huì)依次輸出從00001001的二進(jìn)制碼。這個(gè)二進(jìn)制碼通過(guò)譯碼器IC5的譯碼，就會(huì)在數(shù)碼顯示器上顯示09的十個(gè)數(shù)字。CD4518中的第二計(jì)數(shù)器用于十位數(shù)計(jì)數(shù)，它的計(jì)數(shù)脈沖來(lái)自第一計(jì)數(shù)器的IQ4端的輸出脈沖。當(dāng)?shù)谝挥?jì)數(shù)器計(jì)數(shù)至1001后，若再輸入一個(gè)脈沖，則計(jì)數(shù)器便會(huì)復(fù)零，輸出端變?yōu)?000，在IQ4由1變0的過(guò)程中會(huì)形成一個(gè)脈沖的下降沿。這個(gè)下降沿作為計(jì)數(shù)

9、脈沖輸人第二計(jì)數(shù)器的端，使十位數(shù)計(jì)1，這個(gè)1被認(rèn)為是個(gè)位數(shù)的進(jìn)位。 CD4518 引腳圖引腳功能： 引腳 符號(hào)功能1 9CLOCK時(shí)鐘輸入端 7 15RESET消除端2 10ENABLE計(jì)數(shù)允許控制端3 4 5 6Q1A-Q4A計(jì)數(shù)輸出端11 12 13 14Q1B-Q4B計(jì)數(shù)輸出端8VSS地16VDD電源正（2）數(shù)碼譯碼器（CD4543）它可將計(jì)數(shù)器輸出的四位二進(jìn)制碼通過(guò)譯碼變?yōu)閿?shù)字顯示器的數(shù)碼筆段，這些筆段分別與數(shù)字09的筆段相對(duì)應(yīng)。數(shù)碼譯碼器（CD4543）是一只具有鎖存功能的七段字形譯碼電路，它內(nèi)部設(shè)有鎖存單元，可以防止在計(jì)數(shù)過(guò)程中顯示的數(shù)字發(fā)生翻動(dòng)現(xiàn)象。該電路為十六腳扁平塑封結(jié)構(gòu)，它

10、有四個(gè)輸人端（即A、B、C、D，用來(lái)輸人由計(jì)數(shù)器輸出的二進(jìn)制碼）、七個(gè)筆段輸出端（即ag，接數(shù)碼顯示管的筆段輸人端）、一個(gè)鎖存控制端LE（當(dāng)LE1時(shí)，數(shù)據(jù)被送至出端；LE0時(shí)，數(shù)據(jù)被鎖存）、一個(gè)消隱控制端BI（當(dāng)BI1時(shí)，顯示器消隱；BI0時(shí)，正常顯示）和一個(gè)共陰共陽(yáng)控制端DFI（當(dāng)DFI1時(shí)可接共陽(yáng)LED數(shù)碼管；DFI0時(shí)接共陰數(shù)碼管）。在該電路中，LE1，接電源。DFI、BI接地，采用共陰數(shù)碼顯示管。引腳功能： 引腳符號(hào)功能1 9CLOCK時(shí)鐘輸入端7 15RESET消除端2 10ENABLE計(jì)數(shù)允許控制端3 4 5 6Q1A-Q4A計(jì)數(shù)輸出端11 12 13 14Q1B-Q4B計(jì)數(shù)輸出端

11、8 VSS地16VDD電源正三、LM393結(jié)構(gòu)LM393 是雙電壓比較器集成電路。該電路的特點(diǎn)如下：比較器數(shù):2工作溫度范圍:0°C - +70°CSVHC(高度關(guān)注物質(zhì)):No SVHC (18-Jun-2010)器件標(biāo)號(hào):393通道數(shù):2邏輯功能號(hào):393工作電源電壓范圍寬，單電源、雙電源均可工作，單電源： 2 36V， 雙電源：±1±18V；消耗電流小， ICC=0.8mA；輸入失調(diào)電壓小， VIO=±2mV；共模輸入電壓范圍寬， VIC=0VCC-1.5V；輸出與TTL，DTL，MOS，CMOS 等兼容；輸出可以用開(kāi)路集電極連接“或”門

12、；結(jié)構(gòu)圖LM393內(nèi)部采用雙列直插8腳塑料封裝（DIP8）和微形的雙列8 腳塑料封裝（SOP8）應(yīng)用說(shuō)明LM393是高增益,寬頻帶器件，像大多數(shù)比較器一樣，如果輸出端到輸入端有寄生電容而產(chǎn)生耦合，則很容易產(chǎn)生振蕩。這種現(xiàn)象僅僅出現(xiàn)在當(dāng)比較器改變狀態(tài)時(shí)，輸出電壓過(guò)渡的間隙，電源加旁路濾波并不能解決這個(gè)問(wèn)題，標(biāo)準(zhǔn)PC板的設(shè)計(jì)對(duì)減小輸入輸出寄生電容耦合是有助的。減小輸入電阻至小于10K將減小反饋信號(hào)，而且增加甚至很小的正反饋量(滯回1.010mV)能導(dǎo)致快速轉(zhuǎn)換,使得不可能產(chǎn)生由于寄生電容引起的振蕩，除非利用滯后，否則直接插入IC(集成電路板integrated circuit，縮寫：IC) 并在引

13、腳上加上電阻將引起輸入輸出在很短的轉(zhuǎn)換周期內(nèi)振蕩，如果輸入信號(hào)是脈沖波形，并且上升和下降時(shí)間相當(dāng)快，則滯回將不需要。比較器的所有沒(méi)有用的引腳必須接地。LM393偏置網(wǎng)絡(luò)確立了其靜態(tài)電流與電源電壓范圍 2.030V無(wú)關(guān)。通常電源不需要加旁路電容。差分輸入電壓可以大于Vcc并不損壞器件，保護(hù)部分必須能阻止輸入電壓向負(fù)端超過(guò)-0.3V。LM393的輸出部分是集電極開(kāi)路，發(fā)射極接地的NPN輸出晶體管，可以用多集電極輸出提供或OR 。主要功能輸出負(fù)載電阻能銜接在可允許電源電壓范圍內(nèi)的任何電源電壓上，不受 Vcc端電壓值的限制.此輸出能作為一個(gè)簡(jiǎn)單的對(duì)地SPS開(kāi)路(當(dāng)不用負(fù)載電阻沒(méi)被運(yùn)用)，輸出部分的陷電

14、流被可能得到的驅(qū)動(dòng)和器件的值所限制.當(dāng)達(dá)到極限電流(16mA)時(shí)，輸出晶體管將退出而且輸出電壓將很快上升。輸出飽和電壓被輸出晶體管大約60ohm 的SAT限制。當(dāng)負(fù)載電流很小時(shí),輸出晶體管的低失調(diào)電壓(約1.0mV)允許 輸出箝位在零電平。 四、光電耦合器如圖光電耦合器（opticalcoupler，英文縮寫為OC）亦稱光電隔離器或光電耦合器，簡(jiǎn)稱光耦。它是以光為媒介來(lái)傳輸電信號(hào)的器件，通常把發(fā)光器（紅外線發(fā)光二極管LED）與受光器（光敏半導(dǎo)體管）封裝在同一管殼內(nèi)。當(dāng)輸入端加電信號(hào)時(shí)發(fā)光器發(fā)出光線，受光器接受光線之后就產(chǎn)生光電流，從輸出端流出，從而實(shí)現(xiàn)了“電光電”轉(zhuǎn)換。以光為媒介把輸入端信號(hào)耦

15、合到輸出端的光電耦合器，由于它具有體積小、壽命長(zhǎng)、無(wú)觸點(diǎn)，抗干擾能力強(qiáng)，輸出和輸入之間絕緣，單向傳輸信號(hào)等優(yōu)點(diǎn)，在數(shù)字電路上獲得廣泛的應(yīng)用。 七設(shè)計(jì)總結(jié)“迎賓機(jī)器人”是一個(gè)機(jī)電結(jié)合的制作。在現(xiàn)實(shí)當(dāng)中，當(dāng)客人來(lái)到門口時(shí)，會(huì)向客人熱情的說(shuō)一句“歡迎光臨”，同時(shí)記下進(jìn)入人數(shù)，同樣當(dāng)有客人從門口離去時(shí)，它向客人熱情的道一句“謝謝光臨!”同時(shí)記下輸出人數(shù)。 大型展覽館迎賓機(jī)器人、科技館導(dǎo)游機(jī)器人、博物館導(dǎo)游機(jī)器人、旅游景點(diǎn)導(dǎo)游機(jī)器人，游樂(lè)場(chǎng)迎賓導(dǎo)游機(jī)器人.高校、研究所等進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)控制機(jī)器人和服務(wù)機(jī)器人研究的單位。企業(yè)促銷、產(chǎn)品展示、會(huì)展中心、大型商場(chǎng)、高級(jí)賓館、銀行、醫(yī)院等服務(wù)行業(yè)的導(dǎo)游，導(dǎo)購(gòu)，多媒體信息

16、查詢等特殊服務(wù)。.大型酒店、餐飲機(jī)構(gòu)（菜單介紹、點(diǎn)菜餐位預(yù)定與管理）。迎賓機(jī)器人的商業(yè)應(yīng)用八.心得體會(huì) 這次我們?cè)谠O(shè)計(jì)電路的時(shí)間，遇到了很多挫折。通過(guò)查閱書籍，還有網(wǎng)上一些資料，遇到很多知識(shí)都不理解，通過(guò)老師，才懂得一些，但是由于對(duì)這方面的了解還很不夠。后來(lái)我和我的同伴決定設(shè)計(jì)數(shù)字電路，通過(guò)數(shù)字電路學(xué)到的知識(shí)還有自學(xué)的一些知識(shí)，做起來(lái)比較順利。通過(guò)一段時(shí)間完成電路以后，給老師檢查，老師給一些意見(jiàn)后經(jīng)過(guò)改進(jìn)，我們就開(kāi)始焊接電路了。先列出原件清單，到電子城買齊原件開(kāi)始焊接。焊接的時(shí)候，遇到很多困難，才發(fā)現(xiàn)都是對(duì)知識(shí)的掌握不夠牢固的結(jié)果。連接電路時(shí)，需要很細(xì)心，因?yàn)殡娐分杏泻芏嚯娮璧倪B接，不然將不能

17、正常計(jì)數(shù)。通過(guò)設(shè)計(jì)，焊接電路，還有多次的調(diào)試，讓我都那些元器件有了多一些的了解，他們的功能和使用等。通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，把學(xué)到的東西真正運(yùn)用到實(shí)踐，對(duì)于電子儀器的運(yùn)用也加深了不少，萬(wàn)用表、電源、脈沖輸入、示波器等都能夠正確的使用幫助檢測(cè)電路。在這兩周的課程設(shè)計(jì)中，讓我深刻明白了自己對(duì)知識(shí)掌握的知識(shí)還是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，紙上得來(lái)終覺(jué)淺，得知此事要躬行，這是我在課程設(shè)計(jì)中懂得，不過(guò)幸虧有老師在旁邊指導(dǎo)我們，給我們講解，讓我們理清了思路，才能完成課程設(shè)計(jì)。在此要謝謝老師對(duì)我們的指導(dǎo)，真摯的說(shuō)一聲：“老師，您辛苦了！”九.參考文獻(xiàn)1. 楊元挺電子技術(shù)技能訓(xùn)練·電子工業(yè)出版社 2. 李蕭 郭明瓊常用數(shù)字集成電路原理與應(yīng)用·人民郵電出版社 3. 余孟