暑期实习-闭环驱动

1、物联网工程实习报告课程名称： 物联网工程实习 学院名称： 信息科学与技术学院 年级专业： 2012级 指导教师： 吴宗玲、蒋朝根 学生姓名： 学生学号： 2012* 目录一、国信安参观实训11.1 工作任务11.2 个人工作情况11.3 出现的问题及解决11.4 实训过程截图1二、熟悉HBE-ROBOMOTOR实验箱32.1 产品概括32.2 产品构成3三、步进马达控制模块原理53.1 步进电机简介53.2 步进电机工作原理6四、步进电机模块实验过程74.1 AVR Studio4软件安装74.2打开工程84.3 驱动安装94.4 下载10五、传感器设计制作部分135.1 超声波部分135.1

2、.1 测距原理135.1.2 测距设计135.1.3 实物图145.1.4 输出波形145.2 红外发送接收部分155.2.1 红外发射和接收原理155.2.2 电路设计15六、心得与体会16一、国信安参观实训1.1 工作任务利用下发的Sensor和gateway搭建一个传感网络。其中包括一个zigbee传感器节点具有收集和发送传感器信息到网关板的功能，网关板可收集所在拓扑内传感器节点信息并通过连入的局域网将信息发送到PC端。在PC端建立数据库，将网关板搜集到的信息实时发送到数据库。小组共同完成无线传感网调研。1.2 个人工作情况任务分工后，我和两个队员一起对网关进行了配置，在此过程中我们共同

3、协作，每个人的积极性都很高，较快的完成了任务。在队中另外几人配置好传感器节点后，与他们配合完成了传感器信息像网关板的发送，在网关板的配置网页上可以看到传感器采集到的一些数据。建立数据库用于存放数据，通过SQL语句建立了三个表，以及通过查询语句查看表建立的情况。并利用插入语句对网关板配置表进行了数据插入。数据库建立完成之后。利用数据收发平台，将收到的数据保存到数据库。再次通过查询语句，可以查询到接收到的数据以表格形式显示。1.3 出现的问题及解决在打开数据库服务软件时，出现错误，显示需要通过BIOS配置解决问题，经过分析，最后在该软件设置中减小了所需内存软件成功运行。网关接收不到传感器节点信息，

4、检查后发现信道配置出现了冲突，该网关配置的信道与已有信道冲突。最后正确配置后，接收数据信息成功。在数据库表建立完成，以及收发平台启用后，数据库数据查询始终为空，在虚拟机中通过ping网关板不通后发现之前配置网关板是在windows中配置，主机的手配IP是在windows中配置的，而非在虚拟机中。找到原因后，在虚拟机中配置了网络参数。最后数据库中可以正确查询到数据。1.4 实训过程截图网关配置：传感器节点配置：网关节点查看传感器数据：数据库数据：二、熟悉HBE-ROBOMOTOR实验箱2.1 产品概括 HBE-RoboMotor 是用于进行机器人系统相关马达及传感器实验的习平台。利用RoboMo

5、tor 学生可以进行针对马达及传感器原理的手动控制及编程控制练习；针对微控制器的控制练习；针对各种用于机器人的传感器例如视觉、听觉、触觉功能的练习；IR/USN(无线传感器网络)的远程控制练习及倒立摆的智能控制算法练习。 2.2 产品构成 序号名称参数1CPU 模块ATmega128L-8AC（TMS320F2812）2DC 马达模块RB-35GM，霍尔传感器3伺服马达模块HSR-8498HB，倾斜度传感器4步进马达模块SST42D11OO，角度传感器器 5轮型驱动体模块RB-35GM×2ea，HSR-8498HB6遥摄/倾斜模块AX-12×2ea，摄像头、扬声器、话筒、嗅

6、觉传感器7机器人臂模块HSR-8498HB×5ea，压力传感器 8钟摆及超声波模块RA-35GM07，旋转编码器，超声波传感器DC马达控制模块CPU模块 伺服马达模块步进马达控制模块 视觉听觉模块轮型驱动体控制模块 智能倒立摆控制模块三、步进马达控制模块原理3.1 步进电机简介步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元步进电机件。当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度，称为“步距角”，它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。 步进电动机构造上大致分为定子与转子两

7、部分。 转子由转子 1、转子 2、永久磁钢等 3 部分构成。而且转子朝轴方向已经磁化，转子 1 为 N 极时，转子 2 则为 S 极。步进电机在构造上有三种主要类型：反应式（Variable Reluctance，VR）、永磁式（Permanent Magnet, PM）和混合式（Hybrid Stepping, HS）。下图为永磁式步进电机的顺时针旋转步进序列。步进电机整步： 步进电机半步: 3.2 步进电机工作原理下图为一个四相电机工作原理图：开始时，开关SB接通电源，SA、SC、SD断开，B相磁极和转子0、3号齿对齐，同时，转子的4号齿就和C、D相绕组磁极产生错齿，2、5号齿就和D当开关

8、SC接通电源，SB、SA、SD断开时，由于C相绕组的磁力线和1、4号齿之间磁力线的作用，使转子转动，1、4号齿和C相绕组的磁极对齐。而0、3号齿和A、B相绕组产生错齿，2、5号齿就和A、D相绕组磁极产生错齿。依次类推，A、B、C、D四相绕组轮流供电，则转子会沿着A、B、C、D方向转动。 四相步进电机按照通电顺序的不同，可分为单四拍、双四拍、八拍三种工作方式。单四拍与双四拍的步距角相等，但单四拍的转动力矩小。八拍工作方式的步距角是单四拍与双四拍的一半，因此，八拍工作方式既可以保持较高的转动力矩又可以提高控制精度。单四拍、双四拍与八拍工作方式的电源通电时序与波形分别如图所示四、步进电机模块实验过程

9、4.1 AVR Studio4软件安装点击aStudio4b589.exe进行软件安装：一直点next，直到开始安装。点击install开始安装，如下图：一分钟左右，软件安装完毕，如下：点击Finish完成安装。4.2打开工程打开AVR Studio:点击OPEN Project，打开步进电机模块工程。编译:由上可知编译成功。4.3 驱动安装首先从网上下载驱动程序，下载后解压:根据电脑选择64位进行安装，点击dpinst-amd64.exe安装驱动程序：安装完成后如下：到此驱动程序就安装完成。此时连接实验箱下载线。电脑将能识别。4.4 下载选择Device and Signature Byte

10、s 为ATmega128.Programming Mode and Target Settings 为ISP mode.添加hex文件：仪器连接:选择Platform STK500 OR AVRISP, Port 根据电脑与实验箱的连接口设置，此处为COM4.点击Program下载运行:实验结果：实验现象为步进电机选择模式1,模式2，模式1_2时，电机工作在不同方式，速度也不同，数码管上显示转动的角度；当选择SPEED模式后，电机自动加速旋转后减速。旋转时间相同。五、 传感器设计制作部分5.1 超声波部分5.1.1 测距原理 单片机发出超声波测距是通过不断检测超声波发射后遇到障碍物所发射的回波

11、，从而测出发射和接收回波的时间差t,然后求出距离S=C*T/2 . C为超声波在空气中传播的速度。5.1.2 测距设计 基于单片机的超声波测距设计，是利用单片机发出一个20um周期为65.536ms的方波，经74HC04发射驱动电路放大，使超声波传感器发射端震荡，发射超声波。超声波经反射物反射回来后，由接收端接收，再经过接收端处理，接入单片机中端口。测距系统框图如下：STC15W单片机发射驱动C15W单片机接收处理5W单片机障碍物发送部分原理图：接收部分原理图：5.1.3 实物图 5.1.4 输出波形没有障碍物时：障碍物较远时;障碍物较近时：5.2 红外发送接收部分5.2.1 红外发射和接收原

12、理红外线发射电路框图如图：编码器（调制信号）38Khz振荡器（载波信号）编码器的编码信号对38kHz的载波信号进行调制，再经红外发射管向空间发送信号供遥控接收端一体化接收头接收、解调输出、再作处理。5.2.2 电路设计红外发射部分：红外接收部分：六、心得与体会做实验箱部分时，最开始拿到实验箱时一片茫然，完全不知道要干什么。看着实验箱发呆。当知道任务为熟悉各个模块并选一个模块进行操作及验证后，逐渐目标清晰。打开实验箱内指导书，发现全是英文，让人摸不着头脑。最开始从网上试着直接搜索中文资料，最终失败告终，最终决定静下心来慢慢看英文资料。首先看目录知道这本书包含哪些内容，以及选重要章节仔细看。最后，明白了操作步骤。首先应该先装软件。用于编译以及下载代码。可是在编译成功后，实验箱的驱动却成了问题。书上指示光盘中已有驱动，可是电脑却始终识别不出实验箱。最后在书上发现一个下载驱动的网址，登进去后发现是和光盘中驱动一样的文件夹，不过文件夹内部却多了一个驱动安装程序。驱动安装成功后，实验箱终于正确识别。最后是下载时也出现了问题。下载之后实验箱中模块没有任何反应。仔