課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)有害氣體檢測(cè)與抽排及機(jī)械人行走操縱電路

1、武漢理工大學(xué)電工電子課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)學(xué)生姓名：羅瀟汝專業(yè)班級(jí)：自動(dòng)化1007指導(dǎo)教師：田宇工作單位：武漢理工大學(xué)題目：小型智能操縱系統(tǒng)設(shè)計(jì)有害氣體檢測(cè)與抽排電路設(shè)計(jì)任務(wù)：設(shè)計(jì)一個(gè)能夠檢測(cè)有害氣體濃度和抽排的電路，當(dāng)濃度高于正常值時(shí)候報(bào)警系統(tǒng)進(jìn)行報(bào)警，同時(shí)抽排系統(tǒng)進(jìn)行工作降低有害氣體濃度直至恢復(fù)正常。要求：當(dāng)檢測(cè)到有害氣體意外排放超標(biāo)時(shí)，發(fā)出警笛報(bào)警聲和燈光間歇閃爍的光報(bào)警提示，同時(shí)自行啟動(dòng)抽排系統(tǒng)，以保障人們的生命財(cái)產(chǎn)平安。抽排完畢后，系統(tǒng)自動(dòng)回到實(shí)時(shí)檢測(cè)狀態(tài)。二、機(jī)械人行走電路設(shè)計(jì)任務(wù)：設(shè)計(jì)一個(gè)能前進(jìn)，停止，后退的機(jī)械人行走操縱電路，而且其時(shí)刻能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)。要求：一、接通電源，機(jī)

2、械人前進(jìn)，行走一段時(shí)刻后，機(jī)械人停止一段時(shí)刻，機(jī)械人自動(dòng)后退，退行一段時(shí)刻后自動(dòng)前行，周而復(fù)始。二、機(jī)械人行走動(dòng)力只能利用干電池，不能利用動(dòng)力電源。3、機(jī)械人前進(jìn)，停止，后退時(shí)刻可調(diào)。初始條件:1 .實(shí)驗(yàn)室提供萬(wàn)用表、信號(hào)發(fā)生器、直流穩(wěn)壓電源、示波器等設(shè)備。2 .學(xué)生已學(xué)習(xí)了大學(xué)基礎(chǔ)課程和電路、模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)、電力電子變流技術(shù)等專業(yè)基礎(chǔ)課程。3 .學(xué)生已參加過(guò)電工電子實(shí)習(xí)，把握了用PROTEL繪制電路圖的方式。4 .要緊參考文獻(xiàn)1）新編電子電路大全第1、2、3、4卷中國(guó)計(jì)量出版社組編2）傳感器及其應(yīng)用電路何希才 編著電子工業(yè)出版社23）電子線路綜合設(shè)計(jì)4）集成電路速查手冊(cè)5）電力電

3、子電路設(shè)計(jì)6）«電子技術(shù)工藝基礎(chǔ)主編謝自美華中科技大學(xué)出版社王新賢主編山東科學(xué)技術(shù)出版社鐘炎平主編華中科技大學(xué)出版社王天曦李鴻儒編著清華大學(xué)出版社要求完成的要緊任務(wù)：（包括課程設(shè)計(jì)工作量及其技術(shù)要求，和說(shuō)明書(shū)撰寫(xiě)等具體要求）1、課程設(shè)計(jì)終止時(shí)每一個(gè)學(xué)生要提交一份按統(tǒng)一格式要求撰寫(xiě)的課程設(shè)計(jì)報(bào)告，并裝訂成冊(cè)。2、課程設(shè)計(jì)報(bào)告中要求繪制方框圖、電原理圖，論述電路工作原理、每一個(gè)元器件的要緊參數(shù)、設(shè)計(jì)電路的性能指標(biāo)、設(shè)計(jì)心得體會(huì)等。3、說(shuō)明書(shū)中除個(gè)人簽名外，其它文字、符號(hào)、圖形或表格一概用運(yùn)算機(jī)打印。4、文字、符號(hào)、圖形等必需符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。5、獨(dú)立完成設(shè)計(jì)任務(wù)，杜絕彼此剽竊現(xiàn)象發(fā)生，幸免剽

4、竊。時(shí)刻安排：二周（6月20日7月1日）。6月20日上午，指導(dǎo)教師講講課程設(shè)計(jì)的有關(guān)大體知識(shí)，布置設(shè)計(jì)任務(wù)等；6月20日下午一一6月23日下午學(xué)生查閱資料；6月24曰上午一一6月26日下午學(xué)生初步設(shè)計(jì)；6月27日上午一一6月29日下午檢查設(shè)計(jì)進(jìn)度，深化設(shè)計(jì)，答疑、質(zhì)疑；6月30日上午一一6月30日下午進(jìn)一步完善設(shè)計(jì)，形成設(shè)計(jì)報(bào)告電子文檔；7月1日課程設(shè)計(jì)報(bào)告打印、裝訂、提交。指導(dǎo)教師簽名：2012年7月5日系主任（或負(fù)責(zé)教師）簽名：2012年7月武漢理工大學(xué)電工電子綜合課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)今世電子技術(shù)迅猛進(jìn)展，為人們的文化，物質(zhì)生活提供了良好的提供了良好的條件。因此，加壯大學(xué)生自身能力建設(shè)具有十分重

5、要的意義。此設(shè)計(jì)報(bào)告是關(guān)于小型智能操縱系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，包括以下兩個(gè)設(shè)計(jì)題目：一是有害氣體的檢測(cè)、報(bào)警、抽排。當(dāng)檢測(cè)到有害氣體意外排放超標(biāo)時(shí)，發(fā)出警笛報(bào)警聲和燈光間歇閃爍的光報(bào)警提示，同時(shí)自行啟動(dòng)抽排系統(tǒng)，以保障人們的生命財(cái)產(chǎn)平安。抽排完畢后，系統(tǒng)自動(dòng)回到實(shí)時(shí)檢測(cè)狀態(tài)二是機(jī)械人行走電路設(shè)計(jì)。機(jī)械人行走動(dòng)力利用干電池，接通電源，機(jī)械人前進(jìn)，行走一段時(shí)刻后，機(jī)械人自動(dòng)后退，退行一段時(shí)刻后自動(dòng)前行，周而復(fù)始，而且前進(jìn)和后退的時(shí)刻是可調(diào)的。本設(shè)計(jì)運(yùn)用555按時(shí)器及l(fā)298,74hc192及電機(jī)等元器件完成該設(shè)計(jì)。關(guān)鍵字：555按時(shí)器電機(jī)電橋L29874HC192I武漢理工大學(xué)電工電子綜合課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)目錄刖

6、目I1有害氣體檢測(cè)與抽排電路設(shè)計(jì)1設(shè)計(jì)要求11.2方案論證及選擇1設(shè)計(jì)整體方案21.3.1 設(shè)計(jì)系統(tǒng)模塊框圖21.3.2 設(shè)計(jì)原理流程框圖2設(shè)計(jì)原理圖31.4設(shè)計(jì)方案分析4電源電路模塊4自動(dòng)檢測(cè)模塊4排氣電路模塊5聲光報(bào)警操縱模塊6工作原理說(shuō)明81.4.6QM-N5氣敏傳感器說(shuō)明9仿真結(jié)果分析9元件列表112機(jī)械人行走電路設(shè)計(jì)12設(shè)計(jì)要求12方案選擇與論證12設(shè)計(jì)整體方案132.3.1 設(shè)計(jì)系統(tǒng)模塊框圖132.3.2 設(shè)計(jì)原理流程框圖132.3.3 設(shè)計(jì)原理圖142.4設(shè)計(jì)方案分析15時(shí)鐘脈沖模塊152.4.2 計(jì)數(shù)器和計(jì)數(shù)器顯示模塊152.4.3 機(jī)械人行走模塊16ii武漢理工大學(xué)電工電子綜

7、合課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)按時(shí)模塊182.4.5 所用芯片及其他器件說(shuō)明18仿真結(jié)果分析212.6元件列表22小結(jié)與體會(huì)22致23參考文獻(xiàn)24iii武漢理工大學(xué)電工電子綜合課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)、，4刖百在日常生活中，咱們常常聽(tīng)到某某因煤氣中毒而失去寶貴的生命，這是一個(gè)家庭安全隱患問(wèn)題；除此之外人們還希望機(jī)械人能代替人類做事，如此能夠節(jié)省很多勞力，并可以幸免很多危險(xiǎn)的侵害。針對(duì)以上兩種情形，咱們這次要緊設(shè)計(jì)的確實(shí)是典型的家庭智能控制系統(tǒng)，包括有害氣體檢測(cè)與抽排電路設(shè)計(jì)和機(jī)械人行走電路設(shè)計(jì)。通過(guò)課程設(shè)計(jì)，加深學(xué)生對(duì)相關(guān)課程基礎(chǔ)知識(shí)與大體理論的明白得和把握，培育學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)的能力，并增強(qiáng)解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

8、增強(qiáng)理論分析、設(shè)計(jì)計(jì)算、制圖標(biāo)準(zhǔn)與標(biāo)準(zhǔn)、查閱設(shè)計(jì)手冊(cè)與資料的能力，同時(shí)增強(qiáng)咱們的運(yùn)算機(jī)的應(yīng)用能力。兩個(gè)設(shè)計(jì)要求綜合運(yùn)用所學(xué)電子電路的知識(shí)，是模擬電子技術(shù)和數(shù)字電子技術(shù)的綜合運(yùn)用，需要靈活運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，依照設(shè)計(jì)要求，來(lái)達(dá)到目的，分析原理、參數(shù)計(jì)算、元器件選用。這兩個(gè)設(shè)計(jì)都以555按時(shí)器為核心，驅(qū)動(dòng)各個(gè)部份電路工作，靈活運(yùn)用555按時(shí)器組成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和多諧振蕩器。I武漢理工大學(xué)電工電子綜合課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)小型智能操縱系統(tǒng)設(shè)計(jì)1有害氣體檢測(cè)與抽排電路設(shè)計(jì)1）檢測(cè)到有害氣體意外排放超標(biāo)時(shí)，發(fā)出警笛報(bào)警聲和燈光間歇閃爍報(bào)警，同時(shí)自行啟動(dòng)抽排系統(tǒng)，以保障人們的生命財(cái)產(chǎn)平安。2）抽排完畢后，系統(tǒng)自動(dòng)回到實(shí)

9、時(shí)檢測(cè)狀態(tài)。3）對(duì)設(shè)計(jì)電路進(jìn)行仿真。方案論證及選擇本次設(shè)計(jì)有兩套方案可供選擇：方案一：是采納220v交流電源，通過(guò)變壓、整流與穩(wěn)壓給各部份電路供電。再利用繼電器，電壓比較器來(lái)感應(yīng)氣敏電阻值得轉(zhuǎn)變。當(dāng)有害氣體濃度升高，通過(guò)氣敏電阻值轉(zhuǎn)變來(lái)操縱繼電器的閉合，從而來(lái)操縱聲光報(bào)警與電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路工作，對(duì)與聲光報(bào)警電路采納555按時(shí)器，采納兩片555時(shí)基集成電路組成的變調(diào)音頻調(diào)制振蕩器組成，它的輸出音幾回率從4002500Hz范圍循環(huán)轉(zhuǎn)變，類似公安警車的警笛聲，驅(qū)動(dòng)喇叭發(fā)聲而且燈光報(bào)壁.耳，方案二：是關(guān)于聲報(bào)警電路，能夠采納LC179來(lái)驅(qū)動(dòng)操縱喇叭發(fā)聲。同時(shí)將芯片的第三管腳借到氣敏電阻一端，通過(guò)感知其輸出

10、電平高低來(lái)驅(qū)動(dòng)喇叭發(fā)聲，使之在有害氣體濃度超標(biāo)時(shí)顯現(xiàn)聲報(bào)警。而光報(bào)警電路中能夠采納兩級(jí)直接耦合晶體管放大器，組成了自激多諧振蕩器，通過(guò)調(diào)劑滑阻值來(lái)操縱時(shí)刻。綜上所述：由方案對(duì)照能夠看出，方案一簡(jiǎn)捷易于實(shí)現(xiàn)，穩(wěn)固性高，從經(jīng)濟(jì)上看，方案一也更經(jīng)濟(jì)，故采納方案一。101.3.1設(shè)計(jì)系統(tǒng)模塊框圖模塊方框圖1.3.2設(shè)計(jì)原理流程框圖氣濃度小于C圖設(shè)計(jì)原理系統(tǒng)框圖抽排后，毒注：其中濃度C為毒氣超標(biāo)濃度。設(shè)計(jì)原理圖加:心曲|-中尋士*言一:圖設(shè)計(jì)原理圖1.4設(shè)計(jì)方案分析.1電源電路模塊原理說(shuō)明：電源電路由220v交流電壓，變壓器，整流電路，及濾波穩(wěn)壓電路組成，實(shí)現(xiàn)交流電到直流電的轉(zhuǎn)變，在供電給后續(xù)電路工作。

11、見(jiàn)圖電源電路模塊。電源電路電源變壓器是將交流電網(wǎng)220V的電壓變成所需要的電壓值，然后通過(guò)整流電路將交流電壓變成脈動(dòng)的直流電壓。由于此脈動(dòng)的直流電壓還含有較大的紋波，必需通過(guò)濾波電路加以濾波，從而取得滑膩的直流電壓。但如此的電壓還隨電網(wǎng)電壓波動(dòng)，負(fù)載和溫度的轉(zhuǎn)變而轉(zhuǎn)變。因此在整流，濾波電路以后，還需接穩(wěn)壓電路。穩(wěn)壓電路的作用是當(dāng)電網(wǎng)電壓波動(dòng)，負(fù)載和溫度轉(zhuǎn)變時(shí)，維持輸出直流電壓的穩(wěn)固。穩(wěn)壓電路要緊由濾波電容和集成穩(wěn)壓電路組成。電容C6選擇1000uf、擊穿電壓為320v的電容，C1選擇1000uf、擊穿電壓為15v的電容，C2選才？0.01uf、擊穿電壓為15v的電容。U1那么是7812三腳集成

12、穩(wěn)壓器。BR1-''-LH郵TW2P2511COOU. -_L M E±3QJ uF' j '<- e： - -V0BRIDGE圖電源電路.2自動(dòng)檢測(cè)模塊見(jiàn)。為當(dāng)空氣中的有害氣體濃度未達(dá)到必然值時(shí)，QM-N瞳敏傳感器電阻值專門(mén)大,使兩個(gè)電壓比較器正相輸入端的電壓均小于反相輸入端的電壓，電壓比較器的輸出端為“低電平”，繼電器不工作，多諧振蕩輸出脈沖與低電平進(jìn)行與運(yùn)算，輸出低電平；若是空氣中的有害氣體濃度達(dá)到C時(shí)，傳感器的電阻值變小，使下面的電壓比較器正相輸入端電壓大于反向輸入端電壓，比較器輸出“高電平”，諧振蕩輸出脈沖與高電平進(jìn)行與運(yùn)算,輸出方波信

13、號(hào)，使得三極管導(dǎo)通，進(jìn)一步使得繼電器工作，從而驅(qū)動(dòng)聲光報(bào)警電路。同時(shí),比較器輸出“高電平”，會(huì)使得繼電器工作，從而驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇抽排電路。改變滑動(dòng)變阻器RV2的阻值，能夠改變電壓比較器的反相輸入端的電壓，使聲光報(bào)警及風(fēng)扇抽排電路能夠在有害氣體不同濃度下工作，即用氣敏傳感器實(shí)現(xiàn)對(duì)有害氣體不同濃度的測(cè)量。RV1為5k、額定功率為1/16W,RV2為2k、額定功率為1/16W°R1為4k,R2為2k,額定功率都為1/16W。注：此處由于在元件庫(kù)中找不到QM-N曲件，故用?t動(dòng)變阻器RV1代替。圖氣敏傳感器工作原理圖.3排氣電路模塊見(jiàn)為排氣電路模塊。排氣電路中，二極管和繼電器為開(kāi)關(guān)作用。當(dāng)氣體濃度

14、大于C,氣敏電阻阻值減小，從而使電壓比較器輸出高電平，使二極管導(dǎo)通，繼電器工作，電機(jī)工作，開(kāi)始進(jìn)行排氣。當(dāng)毒氣濃度低于C時(shí)，電壓比較器輸出為低電平，使二極管截止，電機(jī)不能工作，停止排氣。電機(jī)的額定電壓為12v,繼電器RL1的額定電壓為5v。三極管Q2作為RL1的開(kāi)關(guān),操縱繼電器的閉與合.圖1.6排氣電路工作原理圖.4聲光報(bào)警操縱模塊多諧振蕩電路見(jiàn)圖為多諧振蕩電路。555按時(shí)器組成的多諧振蕩器工作原理如下：接通電源后，電容C5被充電，當(dāng)Vc上升到2/3Vcc時(shí)，觸發(fā)器被復(fù)位，同時(shí)放電三極管T導(dǎo)通，現(xiàn)在Vo為低電壓，電容C5通過(guò)R4和T放電，使Vc下降。當(dāng)Vc下降到1/3Vcc時(shí)，觸發(fā)器又被置位，

15、Vo翻轉(zhuǎn)為高電平。輸出端輸出的方波信號(hào)周期：T=0.7(R3+2R4)C516V電阻，R4為33k電阻，二者額定功率都為1/16W。CLUIuF-.-qTE*.T即/*->«»-«，,10uF-ai”*；aiajinan一<TEXT>C5.圖1.7多諧振蕩電路圖聲光報(bào)警電路見(jiàn)圖為聲光報(bào)警電路。當(dāng)電壓比較器輸出高電平常，使得U7端口輸出方波信號(hào)，高電平驅(qū)動(dòng)繼電器，燈泡發(fā)光；低電平斷開(kāi)繼電器，燈泡變暗。于是燈泡處于間歇的工作狀態(tài)。其周期計(jì)算如下：T=0.7(R3+2R4)C5可知，適當(dāng)改變C5,R3,R4值能夠改變燈泡和喇叭的工作頻率。U4:A與U7

16、組成與門(mén)，輸入端為555按時(shí)器3腳與運(yùn)放輸出端。白熾燈與喇叭的額定電壓220V。繼電器RL2額定電壓為5V。三極管Q1作為RL2的開(kāi)關(guān)，操縱繼電器的閉與合。圖1.8聲光報(bào)警操縱電路圖工作原理說(shuō)明電源變壓器將交流電網(wǎng)220V的電壓變成所需要的電壓值，然后通過(guò)整流電路將交流電壓變成脈動(dòng)的直流電壓。由于此脈動(dòng)的直流電壓還含有較大的紋波，必需通過(guò)濾波電路加以濾波，從而取得滑膩的直流電壓。但如此的電壓還隨電網(wǎng)電壓波動(dòng)，負(fù)載和溫度的轉(zhuǎn)變而轉(zhuǎn)變。因此在整流，濾波電路以后，還需接穩(wěn)壓電路。穩(wěn)壓電路的作用是當(dāng)電網(wǎng)電壓波動(dòng)，負(fù)載和溫度轉(zhuǎn)變時(shí)，維持輸出直流電壓的穩(wěn)固。當(dāng)空氣中的有害氣體濃度未達(dá)到必然值時(shí)，QM-N歡

17、敏傳感器電阻值專門(mén)大，使兩個(gè)電壓比較器正相輸入端的電壓均小于反相輸入端的電壓，電壓比較器的輸出端為“低電平”，U7輸出低電平，燈泡與喇叭均不工作；若是空氣中的有害氣體濃度達(dá)到C時(shí)，傳感器的電阻值變小，使下面的電壓比較器正相輸入端電壓大于反向輸入端電壓，比較器輸出“高電平”，U7輸出方波信號(hào)，使得燈泡閃爍，報(bào)警電路發(fā)出警笛報(bào)警聲，同時(shí)使得二極管導(dǎo)通，繼電器工作，從而驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇抽排電路。改變滑動(dòng)變阻器的阻值，能夠改變電壓比較器的反相輸入端的電壓，使聲光報(bào)警及風(fēng)扇抽排電路能夠在有害氣體不同濃度下工作，即用氣敏傳感器實(shí)現(xiàn)對(duì)有害氣體不同濃度的測(cè)量。武漢理工大學(xué)電工電子綜合課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū).6QM-NJK敏傳

18、感器說(shuō)明氣體與人類的日常生活緊密相關(guān)，對(duì)氣體的檢測(cè)已是愛(ài)惜和改善生態(tài)居住環(huán)境不可缺少手腕，氣敏傳感器發(fā)揮著極為重要的作用。QM-N5型氣敏元件適用于天然氣、煤氣、氫氣、烷類氣體、烯類氣體等的檢測(cè)，屬于N型半導(dǎo)體元件。靈敏度較高，穩(wěn)固性較好，響應(yīng)和恢復(fù)時(shí)刻短，市場(chǎng)上應(yīng)用普遍。QM-N5敏元件參數(shù)如下：標(biāo)定氣體（0.1%丁烷氣體，最正確工作條件）中電壓2V,響應(yīng)時(shí)刻010S,恢復(fù)時(shí)刻030S,最正確工作條件加熱電壓5V、測(cè)量回路電壓10V、負(fù)載電阻RL為2K,許諾工作條件加熱電壓4.55.5V、測(cè)量回路電壓515V、負(fù)載電阻0.52.2K。*QM-N5傳感器大體測(cè)試電路Q9D gitOLLilla

19、&iCQpie1圖RL2的操縱脈沖波形圖弧ICursorsLlh-ihmlH回工Ph1I圖聲光報(bào)警系統(tǒng)和抽排系統(tǒng)仿真圖見(jiàn)圖1.9與圖1.10,別離是繼電器RL2的操縱脈沖波形圖和聲光報(bào)警系統(tǒng)和抽排系統(tǒng)仿真圖。RL2的操縱脈沖由555按時(shí)器組成的多諧振電路產(chǎn)生的諧振脈沖和檢測(cè)模塊產(chǎn)生的檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行與運(yùn)算而來(lái)。當(dāng)檢測(cè)到煤氣泄漏時(shí)，檢測(cè)模塊產(chǎn)生檢測(cè)信號(hào)為“1”，然后與諧振脈沖與運(yùn)算，由U7發(fā)出RL2的操縱脈沖。其頻率與諧振脈沖相同f=1/T=2Hz。操縱脈沖為“1”時(shí)，RL2接通，報(bào)警燈和喇叭工作，相反，操縱脈沖為“0”時(shí)，RL2連接另一端，報(bào)警燈和喇叭不工作，因此報(bào)警燈與喇叭以2Hz產(chǎn)生閃

20、爍報(bào)警。與此同時(shí)，由于檢測(cè)信號(hào)直接傳遞給排氣模塊，三極管Q2同意檢測(cè)信號(hào)后，連通繼電器，RL1閉合，電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，開(kāi)始排氣。仿真成效與預(yù)想相同，只是在軟件里無(wú)法找到交流電燈、交流喇叭及交流電機(jī)，故用直流電燈、直流喇叭和直流電機(jī)代替。元件列表本設(shè)計(jì)利用的各個(gè)元件如下表。表1.1有害氣體檢測(cè)報(bào)警及抽排電路元件列表元件名稱型號(hào)數(shù)量雙刀雙擲繼電器OMI-SH-205L1單刀雙擲繼電器OMIH-SH-105L1交流電動(dòng)Motor1氣敏傳感器MQ-N51變壓器220V/9V1整流橋QL400/1A1穩(wěn)壓器LM780121555定時(shí)器5551揚(yáng)聲器5W,8Q1報(bào)警燈220V,15W1三極管90132電阻各種阻值

21、電容無(wú)極性電容與電解電容功率放大器EL21701排氣扇220V,300W&流1與非門(mén)74HC001非門(mén)74HC041262機(jī)械人行走電路設(shè)計(jì)一、接通電源，機(jī)械人前進(jìn)，行走一段時(shí)刻后，機(jī)械人自動(dòng)后退，退行一段時(shí)刻后自動(dòng)前行，周而復(fù)始。二、機(jī)械人行走動(dòng)力只能利用干電池，不能利用動(dòng)力電源。3、機(jī)械人前進(jìn)、后退時(shí)刻可調(diào)?？刹杉{兩種方案供選擇：方案一：是555按時(shí)器產(chǎn)生脈沖信號(hào)，來(lái)激發(fā)161及248組成的電路進(jìn)行計(jì)時(shí)，同時(shí)驅(qū)動(dòng)電機(jī)旋轉(zhuǎn)，當(dāng)計(jì)數(shù)到設(shè)按時(shí)刻時(shí)，產(chǎn)生觸發(fā)信號(hào)，觸發(fā)JK觸發(fā)器，JK觸發(fā)器在觸發(fā)信號(hào)操縱下輸動(dòng)身生高低電平跳變觸發(fā)器發(fā)出信號(hào)使直流電機(jī)兩頭電機(jī)兩頭電壓發(fā)生跳變直流電機(jī)正反轉(zhuǎn)，實(shí)

22、現(xiàn)小車前進(jìn)與后退。方案二：那么是通過(guò)單片機(jī)的某一輸入端口來(lái)實(shí)現(xiàn)時(shí)刻的設(shè)定，單片機(jī)內(nèi)部電路實(shí)現(xiàn)計(jì)時(shí)功能，并通過(guò)引腳輸出電壓的轉(zhuǎn)換產(chǎn)生正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)的操縱信號(hào)，通過(guò)驅(qū)動(dòng)電路來(lái)實(shí)現(xiàn)機(jī)械人的前進(jìn)和后退。單片機(jī)操縱可依照需要調(diào)整設(shè)置時(shí)刻的范圍，不需要更改電路，而且可通過(guò)編程實(shí)現(xiàn)其他一些復(fù)雜的功能。通過(guò)比較不難發(fā)覺(jué)，方案一易于操作，更簡(jiǎn)捷方便，經(jīng)濟(jì)性高，由于我對(duì)單片機(jī)比較了解，手上又有現(xiàn)成的材料，因此采納方案二。設(shè)計(jì)整體方案2.3.1設(shè)計(jì)系統(tǒng)模塊框圖圖2.1模塊方框圖2.3.2設(shè)計(jì)原理流程框圖2.3.3設(shè)計(jì)原理圖圖設(shè)計(jì)原理圖2.4設(shè)計(jì)方案分析.1時(shí)鐘脈沖模塊圖多諧振蕩電路如上圖2.4,555按時(shí)器組成的多諧振

23、電路做時(shí)鐘脈沖發(fā)生模塊。接通電源后，電容C2被充電，當(dāng)Vc上升到2/3Vcc時(shí)，觸發(fā)器被復(fù)位，電容C2通過(guò)R2和T放電，使Vc下降。當(dāng)Vc下降到1/3Vcc時(shí)，觸發(fā)器又被置位，Vo翻轉(zhuǎn)為高電平。使3端輸出方波信號(hào)，此方波信號(hào)的周期：T=0.7(Ri+2R2)C2通過(guò)對(duì)SW1開(kāi)關(guān)的操作能夠選擇3端輸出的方波信號(hào)的周期T為1s或0.5s。及33k,它們的額定電壓都可為1/16W。C1與C2別離為0.01uf與10uf,其擊穿電壓均為15V。.2計(jì)數(shù)器和計(jì)數(shù)器顯示模塊如以下圖2.5。由多諧振蕩器3端輸出的方波信號(hào)接到U2的“DN減計(jì)數(shù)”端，驅(qū)動(dòng)74HC192a行減計(jì)數(shù)，然后將U2的“TCD昔位端”接

24、到第U3的“DN減計(jì)數(shù)”端，再將兩片74HC192的所有輸入端取非后接到一個(gè)八輸入與非門(mén)，產(chǎn)生的信號(hào)通過(guò)繼電器接到兩個(gè)芯片的“PL置數(shù)端”。如此，當(dāng)?shù)谝粋€(gè)芯片減到零時(shí)，向高位產(chǎn)生一個(gè)借位信號(hào)，使高位減一，依次循環(huán)，明白兩個(gè)芯片均減到零時(shí)，兩個(gè)借位端相或產(chǎn)生的信號(hào)使得兩個(gè)芯片的置數(shù)端有效，使其指數(shù)，又回到起點(diǎn)。同時(shí)八個(gè)輸出端別離接入七段數(shù)碼管做顯示。芯片均為cmos芯片，電源電壓為3V18V。圖2.574HC192計(jì)數(shù)器和七段數(shù)碼管組成的計(jì)數(shù)器顯示電路2.4.3機(jī)械人行走模塊D觸發(fā)器實(shí)現(xiàn)信號(hào)翻轉(zhuǎn)如以下圖2.6。用與非門(mén)產(chǎn)生的信號(hào)作為D觸發(fā)器的觸發(fā)信號(hào)，于是，當(dāng)計(jì)數(shù)完成一個(gè)周期時(shí)，D觸發(fā)器同意到一

25、個(gè)觸發(fā)信號(hào)，使得Q端輸出翻轉(zhuǎn)。圖2.6D觸發(fā)器及翻轉(zhuǎn)電路直流電機(jī)正反轉(zhuǎn)電路如以下圖2.7。當(dāng)D觸發(fā)器輸出為高電平常，Q1,Q4導(dǎo)通,Q2,Q3截止，直流電機(jī)兩頭電勢(shì)差為-6.0v,直流電機(jī)反轉(zhuǎn)，機(jī)械人后退。當(dāng)D觸發(fā)器輸出為底電平常，Q1,Q4截止，Q2,Q3導(dǎo)通，直流電機(jī)兩頭電勢(shì)差為6.0v,直流電機(jī)正轉(zhuǎn)，機(jī)械人前進(jìn)。于是就實(shí)現(xiàn)了機(jī)械人前進(jìn)后退的要求。且時(shí)刻相等。R3R4R5及R6均為800,額定電壓為0.25W。Q4與Q2為PNP三極管，Q1與Q3為NPN三極管圖2.7直流電機(jī)正反轉(zhuǎn)電路2.4.4按時(shí)模塊如以下圖2.8。當(dāng)SW：接地時(shí)，計(jì)時(shí)模塊的兩個(gè)計(jì)時(shí)器處于預(yù)置狀態(tài)，現(xiàn)在按一下“個(gè)位按時(shí)”

26、按鈕，U2便會(huì)預(yù)置“0001”，按兩下，U2便預(yù)置“0010”，以此類推，“列位按鈕”可使U2預(yù)置“0000”至“1001”，同理，“十位按鈕”對(duì)U3有相同功能。設(shè)定成功后，將SW2接回與非門(mén)輸出端。計(jì)數(shù)器便以設(shè)定的時(shí)刻進(jìn)行反復(fù)減計(jì)數(shù)。其可設(shè)定的范圍為199個(gè)時(shí)鐘脈沖周期。圖2.8按時(shí)模塊電路圖所用芯片及其他器件說(shuō)明74HC19加數(shù)器MODESELECTTABLEMRPLCPu8DMODEHXXXReset(AsynJLLXXDresetAsynjLHHHNqCtiangeLHJ卜CountUpLHrCountDownLLCA-'ciiageH=HIGHVo'UgeLe-X=D

27、oritCare-T=L。胃-以Hl0HCod(Transition圖2.974HC192真值表74HC192t腳圖:15io9P0P1P2P3“QC 即 L1R TCp TC|,i PL Pj P3ir F；LU IPiC| 由 CP& CPu Qs 03 GNDQ0Q1Q2Q3CPuCPdPLMRTCuTCd1213圖2.1074HC192管腳圖74HC192M體功能:1 .異步清零：當(dāng)MR=1時(shí)，計(jì)數(shù)器輸出將直接清零，與其他輸入端的狀態(tài)無(wú)關(guān)，這確實(shí)是步清零2 .力口、減計(jì)數(shù)功能：當(dāng)MR=0,PL=1,CPD=時(shí)，CPU®接脈沖信號(hào)，就實(shí)現(xiàn)了加計(jì)數(shù)功能;當(dāng)MR=0,PL=

28、1,CPU=時(shí)，CPD®接脈沖信號(hào)，就實(shí)現(xiàn)了減計(jì)數(shù)功能。3 .置數(shù)功能：當(dāng)MR=0PL=0時(shí)，計(jì)數(shù)器輸出端與輸入端相同，即實(shí)現(xiàn)置數(shù)功能。D觸發(fā)器JK觸發(fā)器真值表:FUZCTPM占日LE歸國(guó)chllip-!lo|iirnPuTSCLKDQ51XX|(11ITIILLXT11HL；11圖2.11D觸發(fā)器真值表故當(dāng)JK觸發(fā)器的J、K端均接高電平常，每來(lái)一個(gè)觸發(fā)信號(hào)便使得其發(fā)生一次翻轉(zhuǎn)，于是就實(shí)現(xiàn)了小車前進(jìn)與后退的功能要求SNMHClT'S.,JORWPACKAGESM7WC175.mCKAQE(TOfvirwiSN54HC175.FKPACKAGE|TQFVIEW圖2.1274HC175引腳圖D觸發(fā)器功能說(shuō)明：本電路中，欲將D觸發(fā)器接成觸發(fā)器，應(yīng)使D接Q。于是便能實(shí)現(xiàn)翻轉(zhuǎn)功能2.5仿真結(jié)果分析圖2.13機(jī)械人行走仿真圖如上圖2.13為預(yù)置15秒的機(jī)械人來(lái)回行走仿真圖。SW2g地，將“個(gè)位按鈕”按五次，“十位按鈕”按一次，七段數(shù)碼管別離顯示“1”“5”，再將SW2接與非門(mén)輸出端，計(jì)數(shù)器開(kāi)始減記數(shù)，D觸發(fā)器Q輸出“0”，機(jī)械人前進(jìn)。當(dāng)計(jì)數(shù)器減記數(shù)到“