《機電一體化綜合訓練》
實習報告
班級姓名
學號指導教師
長春工程學院
2023年12月
一． 實習環境2
1. 硬體環境2
2. 軟體環境2
二． 伺服電機調零3
三． 寶貝車的基本巡航動作6
四． 微控制器輸入介面與機械人觸覺導航……………13
五． 微控制器輸入介面與機械人紅外導航……………19
六． 光敏電阻感測器導航28
七． 距離檢測35
八． 微控制器輸入介面與機械人校園遊………………41
九． 實習總結(顧邦平53
一十． 實習總結(孟林崑60
實習環境
1.硬體環境：計算機一台、龍人寶貝車套裝（實驗主機板1塊、at89s52晶元1個、isp**線1根、rs232串列埠線 1根、連續旋轉伺服馬達2套、機械人運動底盤（帶後輪）1 套、電池盒（帶五號電池4節）1個、驅動輪（帶防滑皮套）2個、線路板聯接柱子4根、柱子（連線觸覺感測器）2根、盤頭螺釘22 顆、螺母18 顆、沉頭螺釘4顆、螺釘4顆、螺絲刀1把尖嘴鉗1把、跳線1袋、紅色led 2個、觸鬚2條、排針2顆、電阻220k4個、電阻470k10個、電阻1k 4個、電阻2k 4個、電阻10k 4個、l-1l1（紅外led）4只、1938（紅外探測器）4只、三極體4個、lcd模組1個），校園遊線路板、試車跑道。
2.軟體環境：keil uvision2 、isp軟體、串列埠除錯終端。
實習任務：伺服電動機調零
時間： 2009.8.10-2009.8.23 地點工程訓練中心201
掌握伺服電動機工作原理，完成伺服電動機的標定。
⑴. 認真學習研究伺服電動機的工作原理和工作特點。
⑵. 能夠熟練的運用伺服電動機實現相應運動。
1.電機調零：馮老師告訴我們我們這次的寶貝車實習所使用的電機是舵機，下面就是老師給我們講的關於舵機的工作原理，只有明白了舵機的工作原理，我們才能理解我們為何要調零。
舵機工作的原理：舵機是一種位置伺服的驅動器，適用於那些需要角度不斷變化並可以保持的控制系統。其工作原理是：
控制訊號由接收機的通道進入訊號調製晶元，獲得直流偏置電壓。它內部有乙個基準電路，產生週期為20ms，寬度為1.5ms的基準訊號，將獲得的直流偏置電壓與電位器的電壓比較，獲得電壓差輸出。
最後，電壓差的正負輸出到電機驅動晶元決定電機的正反轉。當電機轉速一定時，通過級聯減速齒輪帶動電位器旋轉，使得電壓差為0，電機停止轉動。
首先我們進行舵機的測試，看看我們所使用的伺服電動機是不是在高電平持續1.5ms，低電平持續20ms，並且電平按照上面的時間週期變化下，寶貝車的輪子是否轉動，如果輪子不轉動說明電機不需要進行零點的標定，如果輪子轉動說明電機需要進行零點標定。
2.下面是測試電機是否需要標定的程式：
#include <>
#include <>
int main(void)
}3.該程式的執行過程
p1_0口高低電平輸出到右側電動機，p1_1口的高低電平輸出到左側的電動機；首先初始化串列埠，然後通過微控制器使得p1_0口輸出高電平，並保持高電平持續1.5ms，再給使得p1_1口輸出低電平，同理也通過程式使得微控制器的p1_0口至高電平，保持高電平持續時間為1.5ms，然後給p1_0口至低電平，保持p1_1和 p1_0的低電平時間為20ms，按照這樣的週期將上面兩口輸出脈衝訊號分別輸入到左右兩側伺服電機，由上面的伺服電機原理可以知道，此時獲得的電壓差應該為0，並且伺服電機不轉動，但是實驗中我們發現我們的伺服電動機有輕微的震動。
我們通過伺服電機標定旋鈕，用螺絲刀對伺服電機進行調節；調節的目的是使伺服電機的內部基準電路產生週期為20ms，寬度為1.5ms的基準訊號，以保證伺服電機不轉動，這時候要我們輕微轉動調零的螺絲刀，在實驗中我們有時候動作過大，使伺服電機由原來的順時針轉動變化為逆時針轉動，由上面的原理可以知道是因為我們的轉動過大所以使得電壓差的正負性發生了改變，所以試驗中我們調節零點花費了不少的時間。
三．實習中的問題與分析
1.實習中我們遇到的主要的問題就是寶貝車在進行零點的標定的時候，有時候我們的螺絲刀輕輕一轉伺服電機就有原來的順時針變成逆時針或者由原來逆時針轉動變為順時針轉動，我們開始也對這百思不得其解，回去翻閱有關伺服電機方面的書籍可是書上講的只是伺服電機理論知識並沒有講到我們所需要的知識，後來我們實在解決不了了，我們就問實驗老師老師跟我們講了我們所使用的是舵機，老師簡單的跟我們講了舵機的工作原理，老師告訴我們網上可以查到舵機的具體的工作原理，我們回去上網收索了有關舵機的工作原理，在老師的講解和網上收索的資料我們弄明白了舵機的工作原理，弄明白了舵機的工作原理我們才明白我們調節的實際上是舵機內部的基準電路，使內部基準電路產生的脈衝量是高電平持續時間為1.5ms低電平持續時間為20ms的脈衝量，我們在實驗的時候通過微控制器給舵機提供的是高電平持續時間為1.
5ms低電平持續時間為20ms的脈衝量，當我們擰過了的時候有可能內部的基準電路產生的脈衝量是高電平持續時間低於1.5ms或者高電平持續時間高於1.5ms的脈衝量，所以在對伺服電機進行標定的時候會出現電機由原來的正轉變為下面的反轉，所以進行標定的時候需要我們的耐心。
四．關於舵機的思考
通過對舵機原理的了解，我們還詢問了教數控技術的馮老師，馮老師告訴我們伺服系統的標定方式很多，有的是通過調整伺服系統的阻尼比實現電機的零點的標定，這跟自動控制原理也有很緊密的關係，所以機電一體化的實習告訴我們我們需要綜合運用多種理論課程來解決現實問題。
我們倆討論認為舵機可以運用在扳手之中，我們有時候用了很大的力氣卻沒有講螺絲擰下來或者用了很大力氣卻沒有講螺絲擰緊，這裡我們可以運用舵機來進行控制，正如這裡的寶貝車一樣，實現扳手的自動化。
五．本任務中用到的相關課程
在電機的調零任務中我們主要需要掌握的課程是微控制器，伺服電機技術，在這裡伺服電機的技術尤為重要，在沒有弄明白我們所使用的伺服電機的工作原理之前我們只是在稀里糊塗的對伺服電機進行調零，為了弄明白本實驗中所使用的伺服電機，我們翻閱了數控技術等關於伺服電機的書籍，伺服系統在數控工具機中的運用十分廣泛所以我們通過對伺服電機的調零任務的實習，讓我們對伺服電機有了更多的了解，伺服電機的調零方式很多可以通過阻尼比也可以通過脈衝進行調節，在我們的實習任務之中我們所使用的伺服電機是舵機一種位置伺服的驅動器，為此我們需要通過老師的講解和查閱書籍以及利用網路資源來了解舵機的工作原理，這次實習明顯的鍛鍊了我們綜合運用各方面的資訊解決問題的能力。
實習任務：寶貝車的基本巡航動作
時間： 2009.8.10-2009.8.23 地點：工程訓練中心201
通過寶貝車基本巡航動作任務，使我們明白寶貝車的前進、後退、轉彎等個基本運動動作的實現方法和原理，為進一步實現寶貝車的複雜運動打好基礎。
⑴. 認真學習分析寶貝車各個基本動作的工作過程和工作原理。
⑵. 掌握編寫程式來控制寶貝車的各個運動的方法。
，寶貝車的基本巡航動作有前進，後退，轉彎等基本動作，只有熟悉了這些基本動作後我們才可以運用寶貝車的這些基本的巡航動作實現後續的實驗。
1.寶貝車的前進動作
下面我們首先來熟悉寶貝車的前進動作，前進是寶貝車最基本的動作，前進動作主要靠的是右邊的輪子的順時針旋轉，左邊的輪子逆時針旋轉來實現的。其實質就是運用脈衝訊號來對舵機進行控制的。
前進的基本程式如下：
#include<>
#include<>
int main(void)
while(1); //利用while迴圈實現寶貝車的連續運動
}由上面的調零我們知道我們所使用的寶貝車用的是舵機即一種位置伺服的驅動器，該電機的基本工作原理如下：控制訊號由接收機的通道進入訊號調製晶元，獲得直流偏置電壓。它內部有乙個基準電路，產生週期為20ms，寬度為1.
5ms的基準訊號，將獲得的直流偏置電壓與電位器的電壓比較，獲得電壓差輸出。最後，電壓差的正負輸出到電機驅動晶元決定電機的正反轉。在我們的前進程式之中我們利用微控制器的p1_1口給左邊的輪子設定高電平1並讓高電平的時間保持1700us，然後在給p1_1設定低電平並讓低電平的時間保持20ms這就是乙個週期內的脈衝量，該脈衝量通過舵機的接收機的通道進入訊號調製晶元，獲得直流偏置電壓，該電壓與內部的基準電路產生的電壓進行比較，產生個電壓差，利用該電壓實現電機的逆時針轉動，在我們所使用的舵機裡面當輸入的高電平是1.
7ms的時候，舵機實現的是逆時針的轉動。我們所編寫的前進程式中通過程式給p1_0口輸入高電平並保持高電平持續的時間為1.3ms，然後在通過程式給p1_0口輸入低電平並保持低電平的持續時間為20ms這就是乙個週期內的脈衝量，該脈衝量通過舵機的接受機的通道進入訊號調製晶元，獲得直流偏置電壓，該電壓與內部的基準電路產生的電壓進行比較，產生個電壓差，利用該電壓差實現右邊的輪子的順時針的轉動，我們所使用的舵機內部設定的電路就是當輸入的訊號的高電平持續的時間是1.
3ms的脈衝量的時候實現順時針的轉動，我們所編寫的程式就是利用舵機的這種工作原理實現寶貝車的前進，在這裡面微控制器的控制相當重要，微控制器的p1_0口的電路圖如下圖2-1：
微控制器的p1口的工作原理：微控制器的四個口內部都有自己的電路，微控制器的p1口是作為通用的i/o介面使用的，當p1口作為時候，由內部發出了乙個時鐘訊號，將內部匯流排上的高電平讀入的鎖存器，使場效電晶體處於截至的狀態。因為此時由於p1埠內部有上拉電阻使引腳的電平被拉到高電平，但是它能夠被外部輸入訊號的低電平拉低，不會對輸入的訊號資料產生影響，微控制器就是通過這樣的原理實現了對外部高低電平的採集，來對高電平進行處理的。
因為p1口是乙個準雙向口，p1口也可以對外輸出訊號，因為此時微控制器能夠向外部提供推拉電流負載，無須再接上上拉電阻。這就是p1口用作輸入輸出介面的簡要工作原理。寶貝車的前進就是通過程式控制微控制器按照程式的要求向舵機的接收機的通道輸入控制訊號，利用舵機內部電路實現寶貝車的前進動作。
寶貝車的前進程式看似簡單，但是寶貝車的前進充分運用了微控制器的內部電路與舵機的內部電路，只有這樣才實現了寶貝車的前進運動。
機電一體化實習 寶貝車總結報告
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