1.實習任務與要求
1、機械構件如何通過電機驅動實現不同的動作；
2、控制電路的設計及其分析；
3、控制器如何通過感測電路感知世界；
4、裝置如何構成控制反饋等。
1、熟練掌握單一感測器、單電機在控制器作用下實現具體機械構件的控制。
2、熟練掌握控制器採集多型別、多數量感測器資訊並通過複雜電路控制多電機實現對多機械構件的控制；
3、熟練掌握各種電機在控制器作用下，驅動機械構件實現複雜運動。
2.1.1小車的裝配
組裝按照電路圖要求組裝，組裝完成如附件直流小車圖。
2.1.2電機系統
1.電機的工作原理：
複雜的直流電機結構可簡化為電機具有一對主磁極，電樞繞組只是乙個線圈，線圈兩端分別聯在兩個換向片上，換向片上壓著電刷a和b，如圖2-2。
1— 主磁極：勵磁繞組上加上直流電壓，勵磁繞組上有勵磁電流通過，使定子鐵心產生固定磁場，即定子的主要作用是產生主磁場。
2—電機繞組：在固定的磁場中旋轉，主要作用是產生感應電動勢或產生機械轉矩，實現能量的轉換。
3、4—換向器：電刷固定不動，換向片與電樞繞組一起旋轉，主要作用對電動機而言，則是將外加的直流電流轉換為電樞繞組的交變電流，並保證每一磁極下，電樞導體的電流的方向不變，以產生恆定的電磁轉矩。
2.直流電機的控制
1.使用脈衝寬度調製（pwm）方式來驅動直流電機，也就是給直流電機輸入占空比可調的方波，當電平為1時電機轉動，電平為0時電機停止。電動機的驅動方波週期一定，通過改變高電平的持續時間來控制電動機使能，從而改變電動機乙個週期內動作時間，達到控制電動機轉速的目的。
控制加減速時可以控制占空比的變化，是占空比不斷減小可以控制電機的減速，相反可以控制電機的加速。
直流電機控制基本原理：兩個電極與電源正接或反接，可以使其正轉或反轉。
由於直流電機的工作電流比較大，不能直接使用微控制器來驅動，一般使用整合晶元l293d或l298d。
3.控制訊號：每1個電機需要3個控制訊號en1、in1、in2（如圖2—3）；
en1是使能訊號。選用一路pwm連線en1引腳，通過調整pwm的占空比可以調整電機的轉速；
in1、in2為電機轉動方向控制訊號。in1、in2分別為1，0時，電機正轉；反之，電機反轉。（為節省微控制器引腳，可以只用一路i/o口，經反向器74hc14分別接in1和in2引腳，控制電機的正反轉。
）2-1-2
前進：左側輪子逆時針轉，右側輪子順時針轉。
後退：右側輪子逆時針轉，左側輪子順時針轉。
左**左側向後轉，右側向前轉。
右**左側向前轉，右側向後轉。
2.1.3程式流程圖
1.循跡
2.遙控
2.1.4程式清單（見附件）
2.1.6總結
直流小車是我們組第乙個小車，首先要進行小車的組裝，由於小車主要組成部分不是很多，很快完成小車的微控制器、直流電機以及小車的其他部分的初步組裝。初步組裝完成後，通過分析資料上給的電路圖進行小車的接線，並進行分析電路，了解每乙個模組的功能及執行原理。經過一天的時間小車基本完成了全部的組裝。
組裝完成後，進入了前進程式的除錯過程，直流電機前進後退是根據兩級的電勢差，這個比較簡單，隨後就是小車的後退和左轉右轉。也很快的的完成。在除錯中遇到了小車的報警，通過尋找原因是p3.
6口是個特殊的口，不能接東西。在這些基礎的程式完成後又開始了小車的加減速的程式除錯，根據老師給的資料，我們知道了速度是通過調節電機的使能的占空比的大小，調節加速減速只需要是每個小時刻的占空比不同就可以了。根據微控制器原理，占空比的調節需要用到中斷，在程式中我們假設波形週期是1s，從而控制中斷來次數來使微控制器輸出的電壓取反。
中斷的次數不同，高電平持續的時間不同，占空比就不同，最後的速度不同。只要控制次數的變化，就完成的加減速。由於小車電機原因，當占空比過小時，電機就不能使小車行走，因此我們的占空比最小只有50%。
隨後就進入了，小車尋跡的除錯。這個程式對我來說比較陌生，感覺很神奇，隨後看了資料的介紹，我們知道了它的基本原理，通過感測模組的輸入微控制器的訊號，來判斷小車需要執行的軌跡。我們用了if語句來實現，程式編好後，有乙個問題出現了，我們的微控制器**進不去程式，剛開始以為是微控制器晶元壞掉了，可是換了乙個晶元還是不行，最後懷疑是傳輸口的原因，換了微控制器後還是不行，最後我們發現是由於連線了感測器驅動模組後才不行的，是由於電壓的分配不夠導致不能**程式。
只要拔掉感測器的電源線就可以完成。**最開始的程式後。在手上演示能按照程式執行，放下去不會走動，進過推測是感測器靈裝的離地面太高，於是把感測器向下放，最後能夠前進。
隨後又遇到了新的問題，速度太快，感測器反應不出來，這次我們就用到了占空比來調節，通過反覆的實驗最終完成了尋跡的目標。
紅外遙控時需要對紅外訊號進行解碼，解碼程式沒有學習過，根據資料的程式，進行了解碼比較困難，因此用了乙個比較折中的辦法，就是不用解碼，先把紅外訊號對應的碼數給微控制器內部的乙個值，然後在進行比較，用來控制小車的執行。經過除錯程式最終完成的預期的要求，老師最後又給了乙個程式，裡面有對英的碼數，我們根據這個直接進行了碼數的比較，也完成了預期的結果。在紅外控制時也遇到了問題，就是放在地上不動，在手裡遙控動，原因是感測模組影響紅外遙控，是小車不能接受是遙控器訊號。
拔出感測器模組的電源最後成功遙控。
這個小車做的比較久，做完後感覺很有成就感，把我們以前學的電機和微控制器的內容得到的鞏固，更加理解微控制器程式的編寫和直流電機的執行，對我們的知識有了一定的提高，也激發了我們的興趣，更好的學習。
2.2兩輪舵機智慧型小車
1、舵機由舵盤、位置反饋電位器、減速齒輪組、直流電機和控制電路組成。
2、控制電路板接受來自訊號線的控制訊號，控制電機轉動，電機帶動一系列齒輪組，減速後傳動至輸出舵盤。舵機的輸出軸和位置反饋電位計是相連的，舵盤轉動的同時，帶動位置反饋電位計，電位計將輸出乙個電壓訊號到控制電路板，進行反饋，然後控制電路板根據所在位置決定電機的轉動方向和速度，從而達到目標停止。
3、舵機的脈衝控制
舵機三根線：紅-電源 vcc；黑-地；白-訊號線
舵機控制訊號是週期為20ms的脈寬調變(pwm)訊號，其中脈衝寬度從0.5ms-2.5ms，對應舵盤的位置為0－1800(±900)，呈線性變化。
也就是說，給它提供一定的脈寬，它的輸出軸就會保持在乙個相對應的角度上，無論外界轉矩怎樣改變，直到給它提供乙個另外寬度的脈衝訊號，它才會改變輸出角度到新的對應的位置上。
4、舵機的微控制器控制
舵機內部有乙個基準電路，產生週期20ms，寬度1.5ms的基準訊號，有乙個比較器，將外加訊號與基準訊號相比較，判斷出方向和大小，從而產生電機的轉動訊號。由此可見，舵機是一種位置伺服的驅動器。
如果用12m的晶振，微控制器的乙個時鐘週期為12個晶振週期，正好是1/1000 ms，計數器每隔1/1000 ms計一次數。先設定脈寬的初始值，並置輸出p12為高位。當計數結束時，觸發計數器溢位中斷函式。
在for迴圈中可以隨時通過改變a值來改變轉動角度。
舵機的3根線，電壓和地接好，脈寬控制訊號線，與微控制器定時器輸出腳相連，用微控制器的定時器產生20ms的脈衝頻率控制舵機，通過改變脈衝的占空比來控制輸出角度。舵機轉動時需要消耗比較大的電流，所以舵機的電源最好單獨提供，不要和微控制器使用同一路電源。
5、舵機的微控制器控制
舵機的3根線，電壓和地接好，脈寬控制訊號線，與微控制器定時器輸出腳相連，用微控制器的定時器產生20ms的脈衝頻率控制舵機，通過改變脈衝的占空比來控制輸出角度。舵機轉動時需要消耗比較大的電流，所以舵機的電源最好單獨提供，不要和微控制器使用同一路電源。
6、舵機控制方法
順時針全速 ：連續給1.3ms的脈衝，間隔20ms，全速順時針旋轉。全速的範圍是50到 60rpm.。
逆時針旋**連續給1.7ms的脈衝，間隔20ms，全速順時針旋轉。全速的範圍是50到60rpm。
不動：連續給1500us。
由舵機的工作原理可知，當脈衝延遲1500時靜止，延時1300時順時針轉速最大，延時1700時逆時針轉速最大，所以當脈衝延時從1500向1300遞減時舵機加速順轉，當脈衝延時從1500向1700遞增時加速逆轉，同理當延時從1300向1500遞增時減速順轉，延時從1700向1500遞減時減速逆轉。
又因為小車兩個舵機相對安裝，左側逆時針轉，右側順時針轉才能前進，後退、左轉、右轉。
2.2.3程式流程圖
1.尋跡
2.觸角
由於我們的小車是有一塊微控制器組成的，通過控制電訊號的時間來控制電機的運動，前進後退時，由於兩個電機的是對著安裝的，所以前進時乙個是順時針乙個是逆時針運動，，這樣才能夠前進，後退，右轉，左轉同理。
觸角是根據下圖的電路圖分析
分析如下：觸鬚就相當與單刀開關，沒有碰到障礙時，單刀開關開啟，藉口有電平的輸出，當開關碰到障礙時，開關閉合，介面電路被短路，是低電位。就可以根據這個原理來編寫程式。
從而達到壁障的要求。
尋跡原理和四輪的小車基本相似，都是輸入感測器訊號，然後觸發微控制器來控制轉向。
校園行：是組合了避障和尋跡的原理。主要通過觸鬚電路和感測器的輸出，來給微控制器訊號，再通過微控制器內部程式的處理最後完成預期的效果。
這次的小車是舵機小車，對於舵機以前沒有接觸過，所以要先看舵機的原理。舵機小車要先進行舵機的調零，調零之後我們又進行了小車的組裝，在組裝的時候接觸了麵包板，了解了麵包板的接線方法，當組裝觸鬚的時候明白了設計者的神奇，剛開始不知道觸鬚的工作原理，看了電路圖知道了並不是這有感測器才能用來避障，很是佩服。由於上個小車的實習對這個小車的連線很快就連好了。
下面就是舵機前進的除錯，因為每個舵機的轉速不同，當前進的時候不走直線，因此我們要不斷地改寫延遲的時間，在不斷的實驗下最後終於完成直線的行走。後面的左轉右轉進行的比較快。
實習報告 智慧型小車設計和CVI程式設計
2011 2012學年第 2 學期 系別 計算機與通訊工程系 專業 測控技術與儀器 學號 xx 姓名 xx 實踐地點 xx 實踐時間 2012.8.20 2012.8.30 實踐成績 指導教師 簽字 西南交通大學峨眉校區 2012年 8月30日 實習專案一智慧型小車設計 1.實習目的 1 了解智慧型...
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