（1）．锻炼焊接技能、掌握识别电子元器件的方法

（2）．利用所学过的模电数电的理论基础知识，通过本次电子实习培养独立解决实际问题的能力；

（3）．巩固课程所学的理论知识和实验技能，了解电路板的功能和高效的焊接方式方法；

（4）.掌握常用电子电路的一般设计方法，提高设计能力和实验、动手能力，为今后从事电子电路的设计、研制电子产品打下基础。

1.实习所要实现的功能：

本次实习的目的是为了实现能够智能循迹的小车，给小车一个驱动电压，小车会沿着黑色的轨迹向前行驶，自动拐弯的功能。

2.实习的具体安排：

2021年6月15日星期二全天：

（1）签到，熟悉电路板的功能，练习焊接；

（2）由老师分别讲解红外模块，电机驱动模块，简易控制模块，电源模块四个模块焊接方式，然后由学生自主焊接并完成红外模块和电源模块功能的调试。

2021年6月17日星期四上午半天：

（1）制作小车所需要的电线；

（2）组装小车，并完成循迹功能的测试。

3.实习的要求及注意事项：

（1）进入实习基地后按指定的实验台就位，未经许可，不得擅自挪换仪器设备更不能私自带设备离场。

（2）要爱护仪器设备及其它公物，保护好分发的芯片以及电路元件防止丢失，凡违反操作规程，不听从教师指导而损坏者，按规定赔偿。

（3）未经指导教师许可，不得做规定以外的实验项目。

（4）要保持实习室的整洁和安静，不准大声喧哗，不准随地吐痰，不准乱丢纸屑及杂物。

（5）必须严格按设备操作书的要求去使用设备，注意人身及设备安全，不要盲目操作，遇到不懂的可以询问老师，减少错误率的发生和不必要的危险。

（6）不同的红外模块控制不同的轮子在组装的时候需要注意

1. 系统概述

1.1设计思路：

原理:光有反射的特性，当前方的红外发射出来的光线遇到物体时，就会形

成反射的光线，而这个经反射的红外光线刚好被红外接收探头接收到。当红外接

收探头接收到信号后，再将信号送到单片机由单片机内部的程序来控制电动车的

运行情况。红外发射管发出红外线，当发出的红外线照射到白色的平面，光线将

被反射，若红外接收管接收到反射回的光线则检测出白线继而输出低电平，若接

收不到发射管发出的光线则检测出黑线继而输出高电平。

（1）红外循迹模块：

智能机器人小车的设计中我们使用的是一体反射式红外对管，所谓一体就是发射管和接受管固定在一起，反射式的工作原理就是接收管接收到的信号是发射管发出的红外光经过反射物的反射后得到的，所以使用红外对管进行循迹时必须是白色地板加黑色引导条。

电路由一组红外对管、电位器、运算放大器和电阻组成的，R1起到限流的作用，用来控制反光管发出红外信号的强弱。接收管实际上是一个光敏三极管基极的光电流经过放大后流经电阻R2产生电压与电位器调节后得到的电压进行比较。A1与电阻组成一个比较器。在有红外信号返回时OUT端输出高电平，反之输出低电平。

（2）电机驱动模块

电机驱动主要是由L298作为驱动小车工作的器件结合二极管共同发挥作用控制轮子的工作，其电路板如下：

L298内部的原理图如下 ：   

  OUT1与OUT2与小车的一个电机的正负极相连，OUT3与OUT4与小车的另一个电机的正负极相连，单片机通过控制IN1与IN2,IN3与IN4分别控制电机的正反转。ENA与ENB分别控制两个电机的使能。

（3）简易控制模块：

利用单稳态触发电路实现小车的控制，设定电机驱动模块的IN2=IN4=0；

红外模块输出OUT1(OUT5)在未探测到轨迹时输出高电平,控制电路输出高电平，IN1(IN3)=1，小车前行；当有红外对管探测到轨迹时，即OUT1(OUT5)输出低电平触发信号，控制电路使得IN1(IN3)=0，小车左（右）转，由于是暂稳态，所转角度有限，避免超调，从而实现小车的基本循迹功能。

（4）电源模块

模型车通过自身系统，采集信息，，加以处理，由芯片给出指令控制其前进转向等动作，各部分都需要由电路支持，电源管理尤为重要。在本设计中，芯片使用5V电源。

1.2 总体功能框图:

智能移动机器人平台以双电机轮式小车为底层移动平台，单片机为控制核心，通过红外探测模块实现对行车路线的感知，电机驱动模块实现对直流电机的驱动控制，从而完成自动行驶的功能。可以根据实际需要进行多模块扩展。使用金属探测模块完成对金属物体的探测，拓展超声波模块实现避障、测距功能，利用测温模块感知环境温度，采用无线传输模块实现数据的传输及无线遥控等。

2．单元电路设计与分析

2.1各单元电路的选择，设计及工作原理分析

(1)电机驱动模块中的L298N结构原理图：

L298有两路电源分别为逻辑电源和动力电源，6V为逻辑电源，12V为动力电源。J4接入逻辑电源，J6接入动力电源，J1与J2分别为单片机控制两个电机的输入端，J3与J5分别与两个电极的正负极相连。ENA与ENB直接接入6V逻辑电源也就是说两个电机时刻都工作在使能状态，控制电机的运行状态只有通过J1与J2两个接口。由于我们使用的电机是线圈式的，在从运行状态突然转换到停止状态和从顺时针状态突然转换到逆时针状态时会形成很大的反向电流，在电路中加入二极管的作用就是在产生反向电流的时候进行泄流，保护芯片的安全。

（2）简易控制模块中的555芯片结构原理图：

上图为由555定时器和外接定时元件R、C构成的单稳态触发器。D为钳位二极管，稳态时555电路输入端处于电源电平，内部放电开关管T导通，输出端Vo输出低电平，当有一个外部负脉冲触发信号加到Vi端。并使2端电位瞬时低于1/3VCC，低电平比较器动作，单稳态电路即开始一个稳态过程，电容C开始充电，Vc按指数规律增长。当Vc充电到2/3VCC时，高电平比较器动作，比较器A1翻转，输出Vo从高电平返回低电平，放电开关管T重新导通，电容C上的电荷很快经放电开关管放电，暂态结束，恢复稳定，为下个触发脉冲的来到作好准备。

简易控制模块中的4069芯片：

 CD4069是一个六非门电路,就是在一个集成电路中有六个非门,非门的功

能是(反相):输入1则输出为0,输入0则输出1。

（4）红外模块中的LM358和红外对管

LM358是双运算放大器。内部包括有两个独立的、高增益、内部频率补偿的运算放大器，适合于电源电压范围很宽的单电源使用，也适用于双电源工作模式，在推荐的工作条件下，电源电流与电源电压无关。它的使用范围包括传感放大器、直流增益模块和其他所有可用单电源供电的使用运算放大器的场合。

红外对管是红外线发射管与光敏接收管，或者红外线接收管，或者红外线接收头配合在一起使用时候的总称。在光谱中波长大于0.76微米的一段称为红外线。红外线对管是分为红外线发射管与红外线接收管，也是常见的红外发光二极管，其外观和发光二极管LED类似。

　　发射红外线去控制相应的受控设备时，其控制的距离与发射功率成正比。为了便于提升红外线的控制距离，红外线对管工作于脉冲状态，由于脉动光（调制光）的有效传输距离与脉冲的峰值电流成正比，只需尽可能提升峰值Ip，就能提升红外线的发射距离。

2.2 元器件参数的选择

（1）电机驱动模块

L298N ；5819二极管

（2）红外控制模块

R1=R2=200Ω(201)

R3 =200kΩ (2003)

R4=100Ω (101)

U1: LM358 贴片

D1:发光二极管贴片

U2:红外对管

R-a：10kΩ电位器

（3）电源模块

7805三极管  

103电位器：RU1  

100uF电解电容:C2,C3,C6,C,C10,C11 

103瓷片电容  

317三极管  

240欧姆电阻：R1  

5819:D1 

（4）简易控制模块

4069芯片 ；555芯片  ；1k电阻  

103瓷片电容  ；104瓷片电容  

3．电路的安装与调试

3.1焊接的具体实现方法：

除了带有灯的器件是反向插入，正向焊接，其他的都是正向插入反向焊接，并且有长正短负，方正圆负的元器件的正负极性的识别方法，以及有些电路板会做特殊记号方便使用者分辨怎样选择插入的方向，就比如发光二极管就是如此，在电路板子上标记的有白点，此时就是白色管脚的插入位置。

3.2焊接的注意事项：

电路板焊接并非是焊锡越多焊接的就越好，焊锡量要合适，电烙铁要选择好合适的瓦数，焊接元器件前要先对电路接线图，在对原理图有一定的了解之后再进行焊接，不要贸然行动，避免不必要的损失。焊接前要把工具都准备好，窗户都应该打开，焊锡的气味对身体不好，可以考虑戴口罩，焊接时一定要细心，元器件的方向一定要对，电阻值要选择好，电解电容、二极管和三极管是有方向的。管脚剪切的合适，慢慢焊接，不要着急，排针的焊接尽量要使得排针的方向一致，避免插入时插不进去，另外焊接好后就不要再动它了，有时候修改不好，反而使焊接好的板子弄坏了，比如把电路板上镀的铜箔线刮断，元器件损坏等，再进行补救都不好补了。

3.3 各个器件连接示意图

3.4 测试分单模块测试与整体测试

（1）电源模块：接入电源后测量5V电压输出；调节电位器测量Pe输出变化。

（2）红外模块：接入5V电源，调节电位器使发光二级管接触白色时发光，黑线时灭。

（3）控制模块：检查芯片方向是否正确。

（4）电机驱动：检查二极管方向是否正确，引入不同的控制信号，测量输出电压变化。

（5）整体测试：按说明及标志接入电源和单片机，测试是否沿黑线行走。

3.5 实验遇到的问题以及解决方法：

（1）如何进行高效的焊接，对于小型元件和密集型管脚元件很难把握锡的用量为此经过尝试总结出以下解决方式，对于贴片电阻，led微小元件可以使用点焊的方式能够更快的固定贴片元件，对于比较密集的放置芯片的插口电路元件，如果出现管脚融合可以使用吸锡器直接可以即实现固定插口作用又可以实现管脚不相连现象的发生。

（2）在调试红外模块的时候在灯光灭亮时候出现了问题，可以使用白色纸板进行调试，结合螺丝刀旋转103电位器实现在白色纸板上亮，离开灭的现象。

（3）电线的制作问题，在制作电线的时候，注意一定要把白色铁片末端用钳子给夹紧，保证再插入黑色保护套时有清脆的声音出现。

（4）关于红外控制模块的摆放位置问题，红外模块的组装需要放置在小车两侧与纸板平行，且间距最好是5㎜为最佳。