迎賓機器人設計(共15頁)

1、精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)1 1 引言引言1.11.1 設計目的設計目的 機器人可以干人不愿意干的事，把人從有毒的、有害的、高溫的或危險的，這樣的環(huán)境中解放出來，同時機器人可以干不好干的活，比方說在汽車生產線上我們看到工人天天拿著一百多公斤的焊鉗,一天焊幾千個點，就重復性的勞動，一方面他很累，但是產品的質量仍然很低；另一方面機器人干人干不了的活，這也是非常重要的機器人發(fā)展的一個理由，比方說人們對太空的認識，人上不去的時候，叫機器人上天，上月球，以及到海洋，進入到人體的小機器人，以及在微觀環(huán)境下，對原子分子進行搬遷的機器人，都是人們不可達的工作。機器人是一個具有有類人的功能，比如

2、說作業(yè)功能；感知功能；行走功能；還能完成各種動作，還有一個特點是根據人的編程能自動的工作，這里一個顯著的特點，就是可以編程，改變工作、動作、工作的對象和工作的一些要求。是人造的機器或機械電子裝置，所以這種機器人仍然是個機器。但是目前還沒有一個統(tǒng)一的有關機器人定義，一般來說認為機器人是計算機控制的可以編程的目前能夠完成某種工作或可以移動的自動化機械，這是美國工程師協(xié)會定的一個定義，但日本和其他國家也對機器人有不同的看法，從完整的更為深遠的機器人定義來看，應該更強調機器人智能，所以又提出來機器人的定義是能夠感知環(huán)境，能夠有學習、情感和對外界一種邏輯判斷思維的這種機器。那么這給機器人提出來更高層次的

3、要求，所以要求設計出機器人。1.21.2 設計背景設計背景首先我介紹一下機器人產生的背景，機器人技術的發(fā)展，它應該說是一個科學技術發(fā)展共同的一個綜合性的結果，也同時，為社會經濟發(fā)展產生了一個重大影響的一門科學技術，它的發(fā)展歸功于在第二次世界大戰(zhàn)中，各國加強了經濟的投入，就加強了本國的經濟的發(fā)展。另一方面它也是生產力發(fā)展的需求的必然結果，也是人類自身發(fā)展的必然結果，那么人類的發(fā)展隨著人們這種社會發(fā)展的情況，人們越來越不斷探討自然過程中，在改造自然過程中，認識自然過程中，實現(xiàn)人們對不可達世界的認識和改造，這也是人們在科技發(fā)展過程中的一個客觀需要。 “迎賓機器人”是一個機電結合的制作。在現(xiàn)實當中，當

4、客人來到門口時，會向客人熱情的說一句“歡迎光臨” ，同時記下進入人數，同樣當有客人從門口離精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)去時，它向客人熱情的道一句“謝謝光臨!”同時記下輸出人數。 大型展覽館迎賓機器人、科技館導游機器人、博物館導游機器人、旅游景點導游機器人，游樂場迎賓導游機器人.高校、研究所等進行網絡控制機器人和服務機器人研究的單位。企業(yè)促銷、產品展示、會展中心、大型商場、高級賓館、銀行、醫(yī)院等服務行業(yè)的導游，導購，多媒體信息查詢等特殊服務。.大型酒店、餐飲機構（菜單介紹、點菜餐位預定與管理） 。迎賓機器人的商業(yè)應用 在公共場所以智能機器人作為企業(yè)宣傳和產品廣告的載體，除了可以起到

5、流動宣傳車的作用外，最大的優(yōu)勢在于其與觀眾的互動性，觀眾可以通過語音對話等形式了解公司和產品的更多細節(jié)。這種方式可以大大提高民眾的關注度，很容易引來媒體報道，達到花錢做媒體廣告的同等效果。 對于高新技術企業(yè)來說，機器人做宣傳員，可以突顯企業(yè)的高科技色彩，成為企業(yè)的形象代言人。這方面最成功的例子就是本田公司，該公司的 asimo 機器人可以說是風靡世界，為本田公司帶來了非常不錯的宣傳效應。 對于需要大客流量的機構，例如商場、科技館， “聰明活潑”的智能機器人可以有效地聚集人氣，對青少年群體尤其具有吸引力，就如同動物園里的大明星熊貓一樣，雖價值不菲，但絕對物有所值。 Multisim 是美國國家儀

6、器（NI）有限公司推出的以 Windows 為基礎的仿真工具，適用于板級的模擬/數字電路板的設計工作。它包含了電路原理圖的圖形輸入、電路硬件描述語言輸入方式，具有豐富的仿真分析能力。 工程師們可以使用 Multisim 交互式地搭建電路原理圖，并對電路進行仿真。Multisim提煉了 SPICE 仿真的復雜內容，這樣工程師無需懂得深入的 SPICE 技術就可以很快地進行捕獲、仿真和分析新的設計，這也使其更適合電子學教育。通過Multisim 和虛擬儀器技術，PCB 設計工程師和電子學教育工作者可以完成從理論到原理圖捕獲與仿真再到原型設計和測試這樣一個完整的綜合設計流程。NI Multisim

7、軟件結合了直觀的捕捉和功能強大的仿真，能夠快速、輕松、高效地對電路進行設計和驗證。憑借 NI Multisim，您可以立即創(chuàng)建具有完整組件庫的電路圖，并利用工業(yè)標準 SPICE 模擬器模仿電路行為。借助專業(yè)的高級 SPICE 分析和虛擬儀器，您能在設計流程中提早對電路設計進行的迅速驗證，從而縮短建模循環(huán)。精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)2 2 設計原理與思路設計原理與思路拿到題目，得到如下要求：1.能判斷顧客進門與出門，再有顧客進門時“歡迎光臨” ，出門時“謝謝光臨” 。2.能實時統(tǒng)計來訪人數及當前店內人數，并用數碼管顯示出來。3.電路設計要求有抗干擾的措施。4.統(tǒng)計誤差不超過一人。

8、5.電路設計不能使用 MCU，只能應用普通中小規(guī)模集成電路芯片。成本控制在 20 元內。分析題目和要求，得到思路如下。整體功能的實現(xiàn)應需要三個模塊來實現(xiàn)：判斷電路模塊、加法計數、加減計數模塊（用以計算進門人數及店內的人數）及一個語音模塊。迎賓機器人設計是應用電子技術和計算機技術的綜合設計,使用機器人時對機器人的功能有特定的要求，首先從機器人的功能上分析要求機器人能夠在不用集成芯片的情況下實現(xiàn)計數功能并在數碼管上顯示出計數人數，然后還要在費用問題上進行分析比較盡可能降低設計成本。通過對題目要求的分析和各種芯片功能及費用的比較我們決定用 74LS192、74LS161 和 7448 芯片進行設計和

9、電路連接。圖 1 原理框圖精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)3 3 電路原件功能介紹電路原件功能介紹3.13.1 電路元件介紹電路元件介紹 74LS192D-2 個 74LS161D-2 個 7448N-4 個 74LS04D-1 個 七段顯示器-4 個 電阻（200）-28 個電阻（1000）-3 個 VCC-6 個開關-3 個3 32 2 74LS19274LS192 功能功能 十進制可逆計數器 74LS192 引腳圖管腳及功能表 74LS192D 是同步十進制可逆計數器，它具有雙時鐘輸入，并具有清除和置數等功能U1174LS192DA15B1C10D9UP5QA3QB2QC6QD

10、7DOWN4LOAD11BO13CO12CLR14圖 2 邏輯符號圖中：load 為置數端，UP 為加計數端，DOWN 為減計數端，BO 為非同步進 位輸出端， CO 為非同步借位輸出端，A、B、C、D 為計數器輸入端， CLR為清除端，QA、QB、QC、QD 為數據輸出端3.33.3 74LS16174LS161 功能功能74LS161 是常用的 16 進制可預置的同步加法計數器，他可以靈活的運用在各種數字電路，以及單片機系統(tǒng)種實現(xiàn)分頻器等很多重要的功能精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)U674LS161DQA14QB13QC12QD11RCO15A3B4C5D6ENP7ENT10L

11、OAD9CLR1CLK2圖 3 當清零端CLR=“0” ，計數器輸出 QD、QC、QB、QA 立即為全“0” ，這個時候為異步復位功能。當 CLR=“1”且 LOAD=“0”時，在 ENP 信號上升沿作用后，74LS161 輸出端 QD、QC、QB、QA 的狀態(tài)分別與并行數據輸入端 D、C、B、A 的狀態(tài)一樣，為同步置數功能。而只有當 CR=LD=EP=ET=“1” 、CLK 脈沖上升沿作用后，計數器加 1。74LS161 還有一個進位輸出端 CO，其邏輯關系是 CO= Q0Q1Q2Q3CET。合理應用計數器的清零功能和置數功能，一片 74LS161可以組成 16 進制以下的任意進制分頻器。3

12、.43.4 74487448 功能功能U47448NA7B1C2D6OA13OD10OE9OF15OC11OB12OG14LT3RBI5BI/RBO4圖 4數字顯示譯碼器是驅動顯示器的核心部件，它可以將輸入代碼轉換成相應的數字顯示代碼，并在數碼管上顯示出來。圖 4 所示為七段顯示譯碼器 7448 的引腳圖，輸入 A 、B、C 和 D 接收四位二進制碼，輸出 OAOD 為高電平有效，可直接驅動共陰極顯示器，三個輔助控制端 、 、 ，以增強器件的功能，擴大器件應用。精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)4 系統(tǒng)各模塊電路設計4.1 加減人數模板 加減人數模板是通過芯片 74LS192D 來實現(xiàn)

13、的，該芯片和數字顯示譯碼管7448N 聯(lián)接，通過開關來模擬人進出。有人進店時，模板及時得到消息并完成判斷，使顯示數碼管 U12 顯示數字自動加 1,顯示進出人數。U17448NA7B1C2D6OA13OD10OE9OF15OC11OB12OG14LT3RBI5BI/RBO4U2A B C D E F GCKU374LS192DA15B1C10D9UP5QA3QB2QC6QD7DOWN4LOAD11BO13CO12CLR14U107448NA7B1C2D6OA13OD10OE9OF15OC11OB12OG14LT3RBI5BI/RBO4U1174LS192DA15B1C10D9UP5QA3QB2

14、QC6QD7DOWN4LOAD11BO13CO12CLR14U12A B C D E F GCKR1200R2200R3200R4200R5200R6200R72001256789101516R10200R11200R12200R13200R14200R15200R16200212223242526272829303132333443192035 36037383940VCC5VVCCVCC5VVCC0011121314圖 5精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)4.2顯示總人數模板顯示總人數模板是通過芯片 74LS161D 來實現(xiàn)的，該芯片和數字顯示譯碼管7448N 聯(lián)接，通過開關來模擬

15、人進入的總人數。有人進店時，模板及時得到消息并完成判斷，使顯示數碼管 U5 顯示數字自動加 1,顯示總人數。U47448NA7B1C2D6OA13OD10OE9OF15OC11OB12OG14LT3RBI5BI/RBO4U5A B C D E F GCKU674LS161DQA14QB13QC12QD11RCO15A3B4C5D6ENP7ENT10LOAD9CLR1CLK2U8A B C D E F GCKU974LS161DQA14QB13QC12QD11RCO15A3B4C5D6ENP7ENT10LOAD9CLR1CLK2R17200R18200R19200R20200R21200R222

16、00R2320000424143444546474849505152535455R25200R26200R27200R28200R29200R30200R3120057585960 6162U77448NA7B1C2D6OA13OD10OE9OF15OC11OB12OG14LT3RBI5BI/RBO46364656667686970VCC5V7172737475767778VCCVCC5V79VCC圖 64.3控制開關模板精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)觸動開關產生觸發(fā)脈沖觸發(fā) JK 鎖存器，是 JK 鎖存器鎖存，以實現(xiàn)判斷（如圖 7） 有客人進入時，控制模板及時判斷并把判斷結果運輸

17、到其他模板。因此，控制模板是設計的基本部分U1174LS192DA15B1C10D9UP5QA3QB2QC6QD7DOWN4LOAD11BO13CO12CLR14VCC5VR81kVCCVCC5VR91kVCCJ1Key = A J2Key = B 00180U13A74LS04D17 圖 7精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)5 5 電路仿真圖電路仿真圖下圖為調試開始時電路，按下置零開關后四個譯碼器均為零. 主要是 J3 控制，J3 分別連接兩片 74LS192D 的 LOAD 端和兩片 74LS160N 的 CLR 端，在 J3 閉合時，通過 74LS192D 的 LOAD 端進行置

18、數操作，使 4SL192D 輸出低電平，通過7448N 進行譯碼，使數碼管顯示 0。同時 J3 作用在 74LS160N 的 CLR 端，進行清零操作，通過 7448N 進行譯碼，最后七段顯示數碼管 U2、U5、U8、U12 顯示的數字都變?yōu)榱?。置零模塊如圖 8U17448NA7B1C2D6OA13OD10OE9OF15OC11OB12OG14LT3RBI5BI/RBO4U2A B C D E F GCKU374LS192DA15B1C10D9UP5QA3QB2QC6QD7DOWN4LOAD11BO13CO12CLR14U47448NA7B1C2D6OA13OD10OE9OF15OC11OB1

19、2OG14LT3RBI5BI/RBO4U5A B C D E F GCKU674LS161DQA14QB13QC12QD11RCO15A3B4C5D6ENP7ENT10LOAD9CLR1CLK2U8A B C D E F GCKU974LS161DQA14QB13QC12QD11RCO15A3B4C5D6ENP7ENT10LOAD9CLR1CLK2U107448NA7B1C2D6OA13OD10OE9OF15OC11OB12OG14LT3RBI5BI/RBO4U1174LS192DA15B1C10D9UP5QA3QB2QC6QD7DOWN4LOAD11BO13CO12CLR14U12A B C

20、 D E F GCKR1200R2200R3200R4200R5200R6200R72001256789101516VCC5VR81kVCCVCC5VR91kVCCJ1Key = A J2Key = B 00R10200R11200R12200R13200R14200R15200R1620021222324252627282930313233344319201835 36037383940VCC5VVCCVCC5VVCC00VCC5VR17200R18200R19200R20200R21200R22200R23200J3Key = C 00424143444546474849505152535

21、455R241kVCC0R25200R26200R27200R28200R29200R30200R312001112131457585960 6162U77448NA7B1C2D6OA13OD10OE9OF15OC11OB12OG14LT3RBI5BI/RBO46364656667686970VCC5V7172737475767778VCCU13A74LS04DVCC5V79VCC1756圖 8精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)下圖為有人進店時同時累加調試電路.開始有客人進入，首先檢測模塊成功檢測出，J1 觸動。J1 通過對 74LS19274D 的 UP 和 LS160N 的 CLK

22、 的觸發(fā)使其進行加法計數，然后計數單元控制顯示單元的 7448N，使 7448N 進行譯碼，使導致加減法計數模塊和加法計數模塊顯示同時加一，經過電路，最后七段顯示數碼管 U5、U12 顯示出的數字均為一，由此可以得知現(xiàn)在這一時刻店中一共有一人和共有一人進入店中的準確訊息。每個人進入都會產生相同的過程，最后進入店內總人數通過七段顯示管U5、U8 顯示在工作人員面前，其中 U8 表示十位數，U5 表示個位數，U5 與 U8結合顯示準確實時的總人數。U17448NA7B1C2D6OA13OD10OE9OF15OC11OB12OG14LT3RBI5BI/RBO4U2A B C D E F GCKU37

23、4LS192DA15B1C10D9UP5QA3QB2QC6QD7DOWN4LOAD11BO13CO12CLR14U47448NA7B1C2D6OA13OD10OE9OF15OC11OB12OG14LT3RBI5BI/RBO4U5A B C D E F GCKU674LS161DQA14QB13QC12QD11RCO15A3B4C5D6ENP7ENT10LOAD9CLR1CLK2U8A B C D E F GCKU974LS161DQA14QB13QC12QD11RCO15A3B4C5D6ENP7ENT10LOAD9CLR1CLK2U107448NA7B1C2D6OA13OD10OE9OF15O

24、C11OB12OG14LT3RBI5BI/RBO4U1174LS192DA15B1C10D9UP5QA3QB2QC6QD7DOWN4LOAD11BO13CO12CLR14U12A B C D E F GCKR1200R2200R3200R4200R5200R6200R72001256789101516VCC5VR81kVCCVCC5VR91kVCCJ1Key = A J2Key = B 00R10200R11200R12200R13200R14200R15200R1620021222324252627282930313233344319201835 36037383940VCC5VVCCVCC

25、5VVCC00VCC5VR17200R18200R19200R20200R21200R22200R23200J3Key = C 00424143444546474849505152535455R241kVCC0R25200R26200R27200R28200R29200R30200R312001112131457585960 6162U77448NA7B1C2D6OA13OD10OE9OF15OC11OB12OG14LT3RBI5BI/RBO46364656667686970VCC5V7172737475767778VCCU13A74LS04DVCC5V79VCC1756圖 9精選優(yōu)質文檔-傾

26、情為你奉上專心-專注-專業(yè)下圖為有人退出店后電路。當有客人從店中出來的情況發(fā)生時，通過檢測，檢測成功后觸動開關 J2。J2 通過對 74LS19274D 的 DOWM 的觸發(fā)使其進行減法計數，經過電路，然后計數單元控制顯示單元的 7448N 進行譯碼，導致加減法計數模塊減一，但加法技術模塊無變動，最后七段顯示數碼管 U5、U12 顯示出的數字不同，并展現(xiàn)在大家面前若承接上圖，可以得知現(xiàn)在這一時刻店中已經沒有人和共有一人進入店中的準確訊息。有一個人進入都會產生相同的過程，最后進入店內總人數通過七段顯示管U5、U8 顯示，而店內總人數通過 U2、U12 展現(xiàn)在工作人員面前，其中 U2 表示十位數，

27、U12 表示個位數，U2 與 U12 結合顯示準確實時的總人數。U17448NA7B1C2D6OA13OD10OE9OF15OC11OB12OG14LT3RBI5BI/RBO4U2A B C D E F GCKU374LS192DA15B1C10D9UP5QA3QB2QC6QD7DOWN4LOAD11BO13CO12CLR14U47448NA7B1C2D6OA13OD10OE9OF15OC11OB12OG14LT3RBI5BI/RBO4U5A B C D E F GCKU674LS161DQA14QB13QC12QD11RCO15A3B4C5D6ENP7ENT10LOAD9CLR1CLK2U8

28、A B C D E F GCKU974LS161DQA14QB13QC12QD11RCO15A3B4C5D6ENP7ENT10LOAD9CLR1CLK2U107448NA7B1C2D6OA13OD10OE9OF15OC11OB12OG14LT3RBI5BI/RBO4U1174LS192DA15B1C10D9UP5QA3QB2QC6QD7DOWN4LOAD11BO13CO12CLR14U12A B C D E F GCKR1200R2200R3200R4200R5200R6200R72001256789101516VCC5VR81kVCCVCC5VR91kVCCJ1Key = A J2Key =

29、 B 00R10200R11200R12200R13200R14200R15200R1620021222324252627282930313233344319201835 36037383940VCC5VVCCVCC5VVCC00VCC5VR17200R18200R19200R20200R21200R22200R23200J3Key = C 00424143444546474849505152535455R241kVCC0R25200R26200R27200R28200R29200R30200R312001112131457585960 6162U77448NA7B1C2D6OA13OD10O

30、E9OF15OC11OB12OG14LT3RBI5BI/RBO46364656667686970VCC5V7172737475767778VCCU13A74LS04DVCC5V79VCC1756 圖 10精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)6 6 總結總結通過這課設，我有如下幾點心得： 首先，我進一步熟悉數字電路的知識，并將其應用于實際，并且掌握了幾種常用芯片的工作原理，熟記他們的真值表。更深刻地了解了74LS192，74LS161，7448 片的使用，主要是管腳的連接。了解一般科學實驗的基本步驟，學會用科學精神去處理實際問題，初步培養(yǎng)了科學嚴謹的工作作風和實事求是的工作態(tài)度。其次，電路

31、的調試是一個十分重要的環(huán)節(jié)。大部分電路圖接好后都不會一次性成功，都會或多或少的存在一些問題，畢竟理論和實際是有差距的。這時就要調試電路，首先應該根據錯誤初步估計出錯的地方和原因，有針對性的檢查電路，對錯誤進行改正。 完成這次課程設計后，真正體會到將所學知識運用到實踐中的快樂，最終得到了完美的結果，但是最重要的是經歷一次如此難忘的過程。 設計電路最重要的是思路要清晰，一旦有了自己的思路就應該有層次有條理的探索下去，只要堅持自己的觀點和判斷，就一定能實現(xiàn)，即便最后發(fā)現(xiàn)走進了死胡同，但是探索設想與求證的過程卻是通往另一條道路必不可少的環(huán)節(jié)。 在完成這次設計的過程中，我也有參考相關的設計課題，甚至還花

32、了很長的時間去弄清楚別人的設計，以至于后來被束縛住，對自己的設計沒有了頭緒。學習吸收別人的長處是應該的，但是不能完全沉浸進去，要有自己的思路和觀點，并且努力去實現(xiàn)。這就是快樂的最大源泉。 在完成設計的過程中自己不斷解決了一個個的難題，要通向最后的成功，絕不會一蹴而就，飯要一口一口地吃，路要一步一步地走，做事要踏實，實事求是，不能好高騖遠。 在電路設計和芯片連接時，也出現(xiàn)了很多問題，問題多并不可怕，可怕的是在反復的受挫中沒有革新，不能改進自己的方法和思路。 通過這次課程設計，我對數字電子技術中的諸多知識有了更深層次的理解，也初步學會了如何將理論知識有機地與實際結合加以運用。這是一次獲益匪淺的實習精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)參考文獻1 付家才電子工程實踐技術北京：北京工業(yè)出版社，20032 畢滿清電子技術實驗與課程設計北京：機械工業(yè)出版社，20013 閻石主編數字電子技術基礎（第五版）北京：高等教育出版社，20094 丁潤濤主編電子工程手冊北京：機械工業(yè)出版社，1995精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)附錄 1 器件明細表器件名