天津电子信息职业技术学院电子产品设计及制作总结报告课题题目物流机器人设计报告姓名成贵军、陆万伟、刘顺、张跃、李莹学号3、12、16、17、33班级电子S09-1专业应用电子技术完成日期2011年6月3日目录一、主板及单片机最小系统设计 (4)1.1、主板上主要元器件介绍L298 L7805 74HC04 (4)1.1.1、L298电机驱动芯片 (4)1.1.2、L7805三端稳压器『电源』 (6)1.1.3、74HC04反相器 (7)1.2、单片机最小系统原理图 (8)1.3、单片机最小系统元器件清单 (8)二、直流电机的介绍 (9)2.1、直流电机的结构特点 (9)2.2、直流电机的调速方案方式 (9)2.3、直流电机分类 (9)2.4、直流电机的转速 (10)三、光电式传感器的介绍 (10)3.1、光电式传感器 (11)3.2、光电传感器分类 (11)3.3、光电传感器的构成 (11)3.4、光电式传感器特点 (11)3.5、光电式传感器应用 (11)四、物流机器人程序 (11)五、物流机器人总结 (12)六、参考文献 (13)物流机器人概述★背景：随着素质教育的越来越被重视，产业与技术互动活动，映国内机器人现状；引导媒体、产业企业、专家对工业和智能机器人的深入探讨；推动机器人各关产业的协作与整合，加大技术交流和技术转化。
很多学校都把制作智能小车作为首选课题，智能小车生动有趣还牵涉到机械结构、电子基础、传感器原理、自动控制甚至单片机编程等诸多学科知识，学生通过动手实践能大大提高解决实际问题的能力，而且智能小车还是一个很好的硬件平台，只要增加一些控制电路就能完成循迹小车。
在组装过程中我们不但能熟悉机械原理还能逐步学习到：光电传感器、电机驱动电路等相关电子知识。
★设计产品的目的：1、培养根据课题需要，选学有关知识，查阅资料。
2、通过实际电路方案的分析、比较、设计、计算，初步掌握电子电路一般的分析和设计方法。
3、了解与课题有关的电子线路及元器件的工程技术范围，能够正确的反映实训方案以及正确绘制电路图。
4、培养严肃认真的工作作风和工作态度。
★设计产品的意义：为了一个共同的目标而努力，达成目的，并固守相互间的责任。
与团队成员一起构筑团队的愿景、目标、运作规则、团队文化，并培养共同价值观，与团队成员共同培养团队的意识。
★分工情况：成贵军：主要负责硬件电路图以及最小系统的制作刘顺：主要负责直流电机的资料查询张跃：主要负责光电式传感器的资料查询李莹：主要负责软件程序的编写陆万伟：主要负责总体规划及总结本次实训课☆硬件设计部分☆一、主板及单片机最小系统设计:★主要芯片介绍、原理图、元器件清单★1.1、主板上主要元器件介绍：L298 L7805 74HC041.1.1、L298电机驱动芯片：L298是SGS公司的产品，比较常见的是15脚Multiwatt封装的L298N,内部同样包含4通道逻辑驱动电路。
可以方便的驱动两个直流电机。
L298N可接受标准TTL逻辑电平信号VSS，VSS可接4.5~7V 电压。
4脚VS接电源电压，VS电压范围VIH为+2.5~46V。
输出电流可达2.5A，可驱动电感电感性负载.1脚和15脚下管的发射极分别单独引出以便接入电流采样电阻，形成电流传感信号。
L298可驱动2个电动机，OUT1，OUT2和OUT3，OUT4之间可分别接电动机。
本实验装置我们选用驱动二台电动机。
5,7,10,12脚接输入控制电平，控制电机的正反转。
EnA,EnB接控制势能端，控制电机的停转。
表1是L298N功能逻辑图。
ln3,ln4的逻辑图与表1相同。
由表1可知EnA为高电平，输入电平为一高一低，电机正或反转。
同为低电平电机停止，同为高电平刹停。
直流电机稳态运行方程：Ｕ＝CeΦN＋Rala其中：Φ为电机每极磁通量；Ce为电动势常数；N为电机转数；La为电枢电流；Ra电枢回路电阻。
L298结构图表1 功能逻辑图1.1.2、L7805三端稳压器『电源』：用三端稳压L7805来组成稳压电源所需的外围元件极少，L7805电路内部还有过流、过热及调整管的保护电路，L7805使用起来可靠、方便，而且价格便宜。
L7805散热片总是和最低电位的第③脚相连。
这样在L7805中，散热片和地相连接，而在L7805中，散热片却和输入端相连接。
1 2 31.1.3、74HC04反相器：74HC04是一款高速CMOS器件，74HC04引脚兼容低功耗肖特基TTL（LSTTL）系列。
74HC04遵循JEDEC标准no.7A。
74HC04提供了6路反相缓冲器。
74HC04 特性：兼容JEDEC标准no.8-1AESD保护：HBM EIA/JESD22-A114-A超过2000 VMM EIA/JESD22-A115-A超过200 V温度范围：-40～+85 ℃-40～+125 ℃1.2、单片机最小系统原理图：1.3、单片机最小系统元器件清单：名称标号数值芯片AT89S52 ------阻排PR1 10K电容C1 22pF 电容C2 22pF 极性电容C3 10uF电容C4 104极性电容C5 100uF晶体振荡器Y 12Mhz 排针P9 P10 2个导线------ 若干二、直流电机的介绍：★直流电机★2.1、直流电机的结构特点：T=CT*Φ*Ia,其中CT为转矩常数，Φ为每极主磁通，Ia为电枢电流。
直流电机与交流电机比较，最大的优点就是直流电机可以实现“平滑而经济的调速”；直流电机的调速不需要其它设备的配合，可通过改变输入的电压/电流，或者励磁电压/电流来调速,普遍用法也是通过晶闸管PWM功能。
交流永磁同步的调速是靠改变频率来实现的，需要变频器。
直流电机虽不需要其它的设备来帮助调速，但自身的结构复杂，制造成本高；在大功率可控晶闸管大批量使用之前，直流电动机用于大多的调速场合。
在大功率可控晶闸管工业生产化后，交流电动机的调速变得更简单了，交流电动机的制造成本低廉，使用寿命长等优点就表现出来。
2.2、直流电机的调速方案方式：1、改变电枢(转子）电压；2、改变激磁绕组电压；3、改变电枢回路电阻。
最常用的是调压调速系统，即1（改变电枢电压）。
直流电动机分为定子绕组和转子绕组.定子绕组产生磁场.当通直流电时.定子绕组产生固定极性的磁场.转子通直流电在磁场中受力.于是转子在磁场中受力就旋转起来：定子包括：主磁极，机座，换向极，电刷装置等。
转子包括：电枢铁芯，电枢绕组，换向器，轴和风扇等。
2.3、直流电机分类：把直流电机分为永磁直流电机和励磁直流电机。
励磁方式又可分为串励和它励；永磁电机的定子是不需要再通入电流的，励磁电机的定子要通入励磁电流，直流电动机的性能与它的励磁方式密切相关，通常直流电动机的励磁方式有4种：直流他励电动机、直流并励电动机、直流串励电动机和直流复励电动机。
掌握4种方式各自的特点：直流他励电动机: 励磁绕组（定子）与电枢（转子）没有电的联系，励磁电路是由另外直流电源供给的。
因此励磁电流不受电枢端电压或电枢电流的影响。
直流并励电动机: 并励绕组两端电压就是电枢两端电压，但是励磁绕组用细导线绕成，其匝数很多，因此具有较大的电阻，使得通过他的励磁电流较小。
直流串励电动机：励磁绕组是和电枢串联的，所以这种电动机内磁场随着电枢电流的改变有显著的变化。
为了使励磁绕组中不致引起大的损耗和电压降，励磁绕组的电阻越小越好，所以直流串励电动机通常用较粗的导线绕成，他的匝数较少。
直流复励电动机：电动机的磁通由两个绕组内的励磁电流产生。
无刷直流电机是用电子元件取代电刷换向器后的直流电机，由电机本体和驱动单元组成；接入驱动单元的是直流电，驱动单元输入电机本体绕组单元内的电流是交流电。
2.4、直流电机的转速：2.4.1、直流电机的磁场可以看做恒定磁场，那么在转子上面所绕制的线匝就是转速的一个因素，在磁场中接通直流电流的导线根据电流方向的不同受到垂直于磁力线的推力方向也不同。
电流大小的不同产生的推力也不同，推力的大小和负载的阻尼就形成影响转速的又一个因素。
分析起来影响直流电机转速的因素如下：1、磁场强度。
2、转子绕组匝数。
3、转子电流强度。
4、负载阻尼强度。
负载阻尼减小，转速立即提高，即可证明以上的因素是起作用的。
电枢在电机里边一律是带电转子，枢字在古汉语里边是门轴的意思，电枢即电轴，随着直线电机的出现这一定义又有了新的解释。
PWM脉宽调制信号最终在电机内部是否形成类似的正弦波，还需要看调制的精度和现实需要，假如非纯粹交流电机，就没有必要由脉宽调制波变化成正弦波。
三、光电式传感器的介绍：★光电式传感器★3.1、光电式传感器：光电式传感器photoelectric transducer，基于光电效应的传感器，在受到可见光照射后即产生光电效应，将光信号转换成电信号输出。
它除能测量光强之外，还能利用光线的透射、遮挡、反射、干涉等测量多种物理量，如尺寸、位移、速度、温度等，因而是一种应用极广泛的重要敏感器件。
光电测量时不与被测对象直接接触,光束的质量又近似为零,在测量中不存在摩擦和对被测对象几乎不施加压力。
因此在许多应用场合，光电式传感器比其他传感器有明显的优越性。
其缺点是在某些应用方面，光学器件和电子器件价格较贵，并且对测量的环境条件要求较高。
3.2、光电传感器分类：基于外光电效应的光电敏感器件有光电管和光电倍增管。
基于光电导效应的有光敏电阻。
基于势垒效应的有光电二极管和光电三极管(见半导体光敏元件)。
基于侧向光电效应的有反转光敏二极管。
光电式传感器还可按信号形式分为模拟式光电传感器(见位移传感器)和数字式光电传感器（见转速传感器、光栅式传感器、数字式传感器）。
光电式传感器还有光纤传感器、固体图像传感器等。
3.3、光电传感器的构成：光电传感器由光源、光学通路、光电元件构成。
3.4、光电式传感器特点：非接触、响应快、性能可靠。
3.5、光电式传感器应用：1、光量变化的非电量；2、能转换成光量变化的其他非电量。
光电式传感器的应用可归纳为四种基本形式，即辐射式(直射式)、吸收式、遮光式、反射式。
☆软件设计部分☆四、物流机器人程序：程序文件：#include<reg52.h>#include<stdio.h>sbit P0_6 =P0^6; /* L298的ENA */sbit P0_2 =P0^2; /* L298的Int 1 */sbit P0_7 =P0^7; /* L298的ENB */sbit P0_3 =P0^3; /* L298的Int 3 */void time0 (void) interrupt 1 using 2{P0_6=!P0_6;P0_7=!P0_7;TH0=-(65536/256);TL0=-(65536%256);}void main() /*初始化*/{P0_2=1;P0_3=1;TMOD=0x01;P0_7=1;P0_6=1;TH0=-(65536/256);TL0=-(65536%256);ET0=1;EA=1;TR0=1;do{ } while(!TF0);}五、物流机器人总结：通过这次的实训课，我们遇到很多问题，比如：最小系统的焊接、程序的调试等。