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1、学 号： 0121211360725课 程 设 计题 目 机器人行走控制电路设计报告学 院 自 动 化专 业 自动化班 级 自动化 1203姓 名 王思凯指导教师 田宇2012 年 6 月 27 日课程设计任务书学生姓名： 王思凯 专业班级： 自动化 1203 指导教师： 田宇 工作单位： 自动化学院 题 目: 小型智能控制系统设计 一、 有害气体检测与抽排电路设计任务：设计一个当有害气体浓度超标时，能自动发出声光报警信号，同时启动有害气体抽排控制电路。要求：当检测到有害气体意外排放超标时，发出警笛报警声和灯光间歇闪烁的光报警信号，警笛声由 5W/8 的喇叭发出，闪烁的光源采用 220V/60
2、W 的灯泡，同时自行启动抽排系统，抽排选择 220V/1.5KW 大功率排风负压风机，确保有害气体及时排出，保障人们的生命财产安全。抽排完毕后，系统自动回到实时检测状态。二、机器人行走电路设计任务：设计一个能前进、后退的机器人行走控制电路。要求：1、接通电源，机器人前进，行走一段时间后，机器人自动后退，退行一段时间后自动前行，周而复始。2、机器人行走动力只能使用干电池，不能使用动力电源。3、机器人前进、后退时间可调。初始条件： 1. 实验室提供万用表、信号发生器、直流稳压电源、示波器等设备。2. 学生已学习了大学基础课程和电路原理 、 模拟电子技术 、 数字电子技术 、电力电子变流技术等专业基
3、础课程。3. 学生已参加过电工电子实习，掌握了用 PROTEL 绘制电路图的方法。4. 主要参考文献1) 新编电子电路大全 第 1、2、3、4 卷 中国计量出版社 组编2) 传感器及其应用电路 何希才 编著 电子工业出版社I3) 电子线路综合设计 主编 谢自美 华中科技大学出版社4) 集成电路速查手册 王新贤 主编 山东科学技术出版社5) 电力电子电路设计 钟炎平 主编 华中科技大学出版社6) 电子技术工艺基础 王天曦 李鸿儒 编著 清华大学出版社要求完成的主要任务：（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求）1、 课程设计结束时每个学生要提交一份按统一格式要求撰写的课程设计报
4、告，并装订成册。2、 课程设计报告中要求绘制方框图、电原理图，阐述电路工作原理、每个元器件的主要参数、设计电路的性能指标、课程设计感言等。3、 说明书中除个人签名外，其它文字、符号、图形或表格一律用计算机打印。4、 文字、符号、图形等必须符合国家标准。5、 独立完成设计任务，杜绝相互抄袭现象发生，避免剽窃。时间安排：一周（6 月 17 日6 月 24 日） 。6 月 17 日上午，指导教师讲授课程设计的有关基本知识，布置设计任务等；6 月 17 日下午6 月 18 日上午学生搜集、查阅资料；6 月 18 日下午6 月 20 日下午学生初步设计；6 月 21 日上午6 月 21 日上午教师检查设
5、计进度；6 月 21 日下午6 月 23 上午学生深化设计；6 月 24 日上午6 月 24 日上午答疑、质疑；6 月 24 日下午6 月 24 日下午进一步完善设计，形成设计报告电子文档并打印、装订、提交。备注：1、两个题目，任选其一；2、设计电路须仿真通过。指导老师签名： 2014 年 月 日 系主任（或负责教师）签名： 2014 年 月 日II摘要 当代电子技术迅猛发展，为人们的文化，物质生活提供了良好的条件。因而，加强大学生自身能力建设具有十分重要的意义。此设计报告是关于小型智能控制系统的设计，包含以下两个设计题目：一是有害气体的检测、报警、抽排。当检测到有害气体意外排放超标时，发出警
6、笛报警声和灯光间歇闪烁的光报警提示，同时自行启动抽排系统，以保障人们的生命财产安全。抽排完毕后，系统自动回到实时检测状态;二是机器人行走电路设计。机器人行走动力使用干电池，接通电源，机器人前进，行走一段时间后，机器人自动后退，退行一段时间后自动前行，周而复始，并且前进和后退的时间是可调的。本设计运用 555 定时器及 l298,74hc190 及电机等元器件完成该设计。关键字：555 定时器 电机 电桥 L298 74HC190III目录1. 1 意义与要求 .11.1.1 意义 .11.1.2 要求 .11.2 总体框架设计 .11.2.1 方案论证与选择 .11.3 设计原理图与分析 .3
7、1.3.1 总体设计图.31.3.2 555 多协震荡电路 .41.3.3 计时器电路 .51.3.4 JK 触发器实现信号翻转 .61.3.5 直流电机正反转电路 .61.4 仿真分析 .71.4.1 仿真现象与结论 .71.4.2 仿真问题分析 .71.5 所用芯片及其他器件说明 .81.5.1 JK 触发器.81.5.2 L298.91.5.3 74LS190 加减计数器 .101.6 附表二：机器人行走电路所用器件 .111.7 小结与体会 .1101 机器人行走电路设计1. 1 意义与要求1.1.1 意义运用自学的单片机设计简单的小车控制电路，把理论与实际相结合，能够更好的掌握单片机
8、的应用，同时提高自己的动手能力。同时结合电子技术基础知识设计电路，提高自己的运用，思考能力。1.1.2 要求接通电源，机器人前进，行走一段时间后，机器人自动后退，退行一段时间后自动前行，周而复始。机器人行走动力只能使用干电池，不能使用动力电源。机器人前进、后退时间可调。1.2 总体框架设计1.2.1 方案论证与选择可采用两种方案，第一是 555 定时器产生脉冲信号，来激发计数器 190 与 298 组成的电路进行计时，同时驱动电机旋转，当计数到设定时间时，产生触发信号，触发 JK 触发器，JK 触发器在触发信号控制下输出发生高低电平跳变触发器发出信号使直流电机两端电机两端电压发生跳变直流电机正
9、反转，实现小车前进与后退。第二种则是通过单片机的某一输入端口来实现时间的设定，单片机内部电路实现计时功能，并通过引脚输出电压的转换产生正转和反转的控制信号，通过驱动电路来实现机器人的前进和后退。单片机控制可根据需要调整设置时间的范围，不需要更改电路，并且可通过编程实现其他一些复杂的功能。通过比较不难发现，方案一易于操作，更简捷方便，经济性高，方案二更加复杂，不易于上手操作，因此采用方案一 1555 定时器构成的脉冲激发模块计数模块时间显示模块电机驱动模块图 1.2.1 系统框架图2开始555 定时器输出脉冲信号电机正转开始计数计数器归零否是电机翻转转向结束图 1.2.2 系统流程图1.3 设计原理图与分析1.3.1 总体设计图3图 1.3.1 总体设计原理图总体原理说明：由 555 定时器构成的多谐振荡器产生方波脉冲信号，使计数器 190开始计数，用两个 190 构成两位减计数器，并且通过 8 个单刀双掷开关构成两位计数器的置数输入端，并且显示在 7 段数码显示屏上，当计数到设定时间时，产生触发信号来触发 JK触发器，JK 触发器使控制电机的芯片 l2998 的电平发生逆转，从而反转电机转动方向，可以通过调节滑阻 RV1 来控制电机正反转时间1.3.2 555 多
