机电一体化实训报告

机电一体化实训报告机电控制实训总结学号：****************院系：成教学院专业：机械设计制造及其自动化年级：2013级指导教师：***一、实训目的1、通过实习，学生应对机电工程学科有一定的感性和理性认识，对机械设计、机电技术等方面的专业知识做进一步的理解。

2、通过实习，学生应了解相关程及相关硬件，掌握机电技术相关知识及使用工具，熟练掌握其实际操作和安装技能，3、通过实习，学生应了解电路图安装与调试技术，掌握电路元件装配、焊接技术及对故障的诊断和排除。

4、通过实习，培养学生理论联系实际的能力，提高分析问题和解决问题的能力，增强独立工作能力，培养学生团结合作。

二、实训内容（一）闪烁灯1．任务要求（1）按照电路原理图和PCB线路图，接线和焊接电子元件（2）接通电源后，绿灯常亮，黄灯闪烁。

按下开关，三灯交替闪烁。

2.电路图及PCB线路图图1.1 电路图图1.2 PCB线路图3.面包板连接实物图图1.3 面包板连线图图1.4 面包板实物图4.闪烁灯实物图1.5 闪烁灯实物（二）LED灯显示屏1.任务要求（1）本设计是以单片机为核心控制器件的简单图像的LED显示系统，系统由单片机、和显示屏构成。

（2）设计并实现5*5LED显示，要求单片机与显示器之间接口设计，并编制程序，在显示器上显示英文字母。

2.ArduinoMega2560单片机ArduinoMega2560是一款基于ATmega2560(数据手册)的微控制器板。

它有54个数字输入/输出引脚（其中15个可用作PWM输出）、16个模拟输入、4个UART（硬件串行端口）、1个16MHz晶体振荡器、1个USB连接、1个电源插座、1个ICSP头和1个复位按钮。

它包含了支持微控制器所需的一切；只需通过USB电缆将其连至计算机或者通过AC-DC适配器或电池为其供电即可开始。

Mega与面向ArduinoDuemilanove或Diecimila的盾板大多都兼容。

（1）概要微控制器 ATmega2560工作电压 5V输入电压（推荐值） 7-12V输入电压（极限值） 6-20V数字I/O引脚 54（其中15个提供PWM输出）模拟输入引脚 16每个I/O引脚的DC电流 40mA3.3V引脚的DC电流 50mAFlashMemory 256KB，其中8KB 被启动加载器占用SRAM 8KB EEPROM 4KB时钟速度 16MHz（2）编程可以利用Arduino软件(download)给ArduinoMega编程。

ArduinoMega上的ATmega2560预先烧录了启动加载器，从而无需使用外部硬件编程器即可将新代码上传给它。

它利用原始的STK500协议进行通信。

您还可以旁路启动加载器，利用ArduinoISP等通过ICSP（在线串行编程）头为微控制器编程。

Arduino库提供ATmega16U2（或rev1和rev2电路板内的8U2）固件源代码。

ATmega16U2/8U2配有DFU启动加载器，它可以通过下列方式激活：在Rev1电路板上：连接电路板背面上的焊接跨接线（靠近意大利地图），然后复位8U2。

在Rev2或更新的电路板上：有1个电阻器，能将8U2/16U2HWB线路接地，从而更轻松地进入DFU模式。

然后，您可以利用AtmelFLIP软件(Windows)或者DFU编程器(MacOSXandLinux)（MacOSX和Linux）来加载新固件。

或者，你也可以使用带有外部编程器（覆写DFU启动加载器）的ISP头。

(3)外形图2.1 ArduinoMega25603.电路图图2.2 5*5LED电路图4.5*5LED焊接实物图图2.3 焊接实物图5.程序Const row[5]={2,7,5,13,18} Const int col[5]={6,11,10,3,4}; Int pixels[5][5];Int x=5;Int y=5;Void setup (){For (int thisPin=0;thisPin<5;thisPin++){ pinMode(col[thisPin],OUTPUT);pinMode(row[thisPin],OUTPUT); digitalWrite(col[thisPin],HIGH);}For(int x=0;x<5;x++){For(int y=0;y<5;y++){Pixels[x][y]=HIGH;}}}Void loop(){readSensors();refreshScreen();}Void readSensors(){Pixels[x][y]=HIGH;X=7-map(analogRead(A0),0,1023,0,7);Y=map(analogRead(A1),0,1023,0,7); Pixels[x][y]=LOW;}Void refreshScreen(){For(int thisRow=0;thisRow<5;thisRow++){ digitalWrite(row[thisRow],HIGH);for(int thisCol=0;thisCol<5;thisCol++){ int thisPixel=pixel[thisRow][thisCol]; digitalWrite(col[thisCol],thisPixel);if (thisPixel==LOW){digitalWrite(col[thisCol],HIGH);}}6.外壳使用三维制图软件设计，通过3D打印技术制作图2.4 CATIA三维制图图2.5 3D打印制作实物图7.实物图图2.6 设计成果（三）“创意之星”机器人1.任务要求要求：完全自主的机器人，使用各种传感器来感知自身的位置、姿态，实现移动，爬坡，推圆柱，避障等功能任务规划：（1）搭建机器人，布置传感器。

实现（2）编制程序，并做练习。

（3）模拟比赛练习。

2.创意之星（1）“创意之星”是一种模块化机器人组件，其特点是组成机器人的各种零件都是通用、可重组的，各个零件之间有统一的连接方式，零件之间可以自由组合，从而构建出各种各样的机器人构型。

为了保证“创意之星”机械结构的刚性、牢固，如下图所示零件之间采用面接触、键连接、螺钉紧固的方式进行组合。

图3.1典型连接方式3.控制器（1）以ATmega128为核心的MultiFLEX™2-AVR 控制器图3.2 MultiFLEX 2-AVR控制器功能示意图（2）以PXA270为控制核心的MultiFLEX™2-PXA270控制器。

图3.3 MultiFLEX™2-PXA270控制器4.传感器（1）“创意之星”布置了大量的传感器图3.4“创意之星”传感器类型及电气规范（2）红外接近传感器红外接近传感器俗称光电开关。

它是利用被检测物对光束的遮挡或反射，由同步回路选通电路，从而检测物体有无的。

光电开关将输入电流在发射器上转换为光信号射出，接收器再根据接收到的光线的强弱或有无对目标物体进行探测。

多数光电开关选用的是波长接近可见光的红外线光波型，因此也称为红外开关。

图3.5 红外接近传感器5.执行器机器人常用的运动驱动部件有直流有刷电机、直流无刷电机、步进电机、舵机等。

“创意之星”配置了直流有刷电机、微型舵机、机器人专用舵机等。

（5.1） CDS5516机器人舵机proMOTION CDS系列机器人舵机属于一种集电机、伺服驱动、总线式通讯接口为一体的集成伺服单元，主要用于微型机器人的关节、轮子、履带驱动，也可用于其它简单位置控制场合。

图3.6 CDS5516机器人舵机（5.2）CDS5516的调试设置软件CDS5516的基础参数设置、保护参数调节、性能测试等都可以通过RobotSevo Terminal软件来实现。

图3.7 RobotSevo Terminal（5.3）CDS5516机器人舵机外接单片机6.NorthSTAR 图形化开发环境（6.1）NorthSTAR是一个图形化交互式机器人控制程序开发工具。

在NorthSTAR中，通过鼠标的拖动逻辑框的控件和对控件做简单的属性设置，就可以快捷的编写机器人控制程序。

程序编辑完后，可以编译并下载到机器人控制器中运行。

NorthSTAR 编程环境具有操作简便、功能强大特点，能让您在图标拖动中创建复杂的逻辑，让您的机器人按照您的意愿动作。

图3.8 流程图界面（6.2） NorthSTAR具有调试和在线监控功能，可以实时查询传感器的值、舵机位置，或者设置舵机速度和位置。

图3.9舵机调试界面7.机器人的装配（大家的共同努力）整个擂台机器人由1个控制板，12个舵机和3个红外接近传感器及“创意之星”机器人零部件组成。

4个舵机组成主要的四个车轮，由6个舵机组成两个机械臂，2个舵机组成两个机械腿。

下列是装配实物图：图3.10 机器人机构图8.程序（1）下面是图形化的程序语言：图3.11 NorthSTAR图形化程序（2）源程序如下：#include "Apps/SystemTask.h"uint8 SERVO_MAPPING[12] ={10,3,4,8,19,20,1,16,18,2,9,17}; int main(){MFInit();MFInitServoMapping(&SERVO_MAPPING[0],12); MFSetPortDirect(0x00000FF0);MFSetServoMode(10,0);MFSetServoMode(3,0);MFSetServoMode(4,0);MFSetServoMode(8,0);MFSetServoMode(19,0);MFSetServoMode(20,0);MFSetServoMode(1,0);MFSetServoMode(16,0);MFSetServoMode(18,1);MFSetServoMode(2,1);MFSetServoMode(9,1);MFSetServoMode(17,1);//爬坡动作序列while (1){//收拢手臂MFSetServoPos(10,512,1000); MFSetServoPos(3,512,1000); MFSetServoPos(4,512,300); MFSetServoPos(8,512,300); MFSetServoPos(19,512,300); MFSetServoPos(20,512,300); MFSetServoPos(1,512,300); MFSetServoPos(16,512,300); MFSetServoRotaSpd(18,-500); MFSetServoRotaSpd(2,500); MFSetServoRotaSpd(9,-500); MFSetServoRotaSpd(17,500); MFServoAction();DelayMS(1000);//爬坡动作1—前进MFSetServoPos(10,512,1000); MFSetServoPos(3,512,1000); MFSetServoPos(4,400,300); MFSetServoPos(8,400,300); MFSetServoPos(19,400,300); MFSetServoPos(20,400,300); MFSetServoPos(1,620,300); MFSetServoPos(16,400,300); MFSetServoRotaSpd(18,-500); MFSetServoRotaSpd(2,500); MFSetServoRotaSpd(9,-500); MFSetServoRotaSpd(17,500); MFServoAction();DelayMS(1000);//爬坡动作2—前倾MFSetServoPos(10,512,1000); MFSetServoPos(3,512,1000);MFSetServoPos(8,285,300); MFSetServoPos(19,178,300); MFSetServoPos(20,722,300); MFSetServoPos(1,493,300); MFSetServoPos(16,512,300); MFSetServoRotaSpd(18,-500); MFSetServoRotaSpd(2,500); MFSetServoRotaSpd(9,-500); MFSetServoRotaSpd(17,500); MFServoAction();DelayMS(1000);//爬坡动作3—后倾MFSetServoPos(10,512,1000); MFSetServoPos(3,512,1000); MFSetServoPos(4,273,200); MFSetServoPos(8,285,200);MFSetServoPos(20,722,200); MFSetServoPos(1,360,200); MFSetServoPos(16,652,200); MFSetServoRotaSpd(18,-500); MFSetServoRotaSpd(2,500); MFSetServoRotaSpd(9,-500); MFSetServoRotaSpd(17,500); MFServoAction();DelayMS(1000);//收拢手臂MFSetServoPos(10,512,1000); MFSetServoPos(3,512,1000); MFSetServoPos(4,273,300); MFSetServoPos(8,285,300); MFSetServoPos(19,178,300); MFSetServoPos(20,722,300);MFSetServoPos(16,652,300); MFSetServoRotaSpd(18,-500); MFSetServoRotaSpd(2,500); MFSetServoRotaSpd(9,-500); MFSetServoRotaSpd(17,500); MFServoAction();DelayMS(1000);}}9.自豪的设计成品图3.12 不太完美的“擂台机器人”三、实训心得机电一体化实训，两周，转眼就过了。