迎宾机器人成稿版

1、电子技术课程设计报告课题：商店迎宾机器人电路班级 电气 11xx 班学号 xxxxxx学生姓名xxx专业电气信息类系另电子与电气工程学院指导老师电子技术课程设计指导小组淮阴工学院电子与电气工程学院2014 年5月一.设计目的：a）培养理论联系实际的正确设计思想，训练综合运用已经学过的理论和生产实 际知识去分析和解决工程实际问题的能力。b）学习较复杂的电子系统设计的一般方法，了解和掌握模拟、数字电路等知识 解决电子信息方面常见实际问题的能力，由学生自行设计、自行制作和自行调试。c）进行基本技术技能训练，如基本仪器仪表的使用，常用元器件的识别、测量、 熟练运用的能力，掌握设计资料、手册、标准和规范

2、以及使用仿真软件、实验设备 进行调试和数据处理等。d）培养学生的创新能力。设计要求:1 .能判断顾客进门与出门，在有顾客进门时“欢迎光临”，出门时“谢谢光临”。2 .能实时统计来访人数及当前店内人数，并用数码管显示出来。3 .电路设计要求有抗干扰的措施。4 .统计误差不超过一人。5 .电路设计不能使用MCU只能应用普通中小规模集成电路芯片。成本控制 在20元内。三.原理框图图1原理框图四原理图图 2 机器人光电数字显示电路原理：（ 1）光电输人电路该电路由红外发射管和光电三极管组成。在该电路中，红外发射管VD是由9V直流电源通过R1 的限流直接驱动的，这是因为在该电路中，发射管与接收管固定安置

3、且距离较近。因此红外发射管既不需要通过脉冲驱动来提高发射功率和增大发射距离，又不需要通过改变频率来区分控制频道。这种电路结构既满足了电路工作的需要，又使电路结构变得简单。（ 2）光电三极管接收电路光电三极管3DU12将发射管发送来的红外光接收后转化为信号电压，并进行一级放大后输出。由光电三极管的特性可知，当它受光照射时，集电极输出为低电平；当光被阻挡时，集电极输出立即变为高电平，阻挡物过后输出又变为低电平。这就是说，当一个物体从光电三极管与红外发光管之间通过时，光电三极管的输出端会输出一个正向的脉冲电压，该脉冲的宽度与物体通过的速度有关。（ 3）脉冲形成电路该电路由两级电压比较器、光耦合器和晶

4、体管开关电路等组成。电压比较器IC1A、ICib由四电压比较器（LM339）组成，它的两个同相端作为比较基准端，并且被 R、R分 压后偏置于Vdd/2 ,即4.5V,作为比较器的参考电压。电压比较器在电路结构上相当于一个增益不可调的运算放大器，它有一个同相输人端 （）、 一个反相输入端（一） 和一个输出端。如果以同相输入端作为比较基准端，则当反相输人端的电压小于基准端的参考电压时输出端为高电平，当反相输入端的电压大于参考电压时输出端为低电平。在该电路中，光电三极管的输出端与第一电压比较器IClA的反相输入端（一）相连，第一电压比较器的输出端与第二电压比较器的反相输入端（一）相连。平时，光电三极

5、管受光的照射，输出端为低电平，这一低电平远小于参考电压（ 4.5V） ， 所以 IC1A输出高电平。这一高电平加至IC1B的反相端并且高于参考电压，使IC1B输出低电平。IC1B 的输出端接光耦合器发光管的负极，使发光管发光，光耦合器4N35中的光电三极管导通，流过光电三极管的电流在R9上形成较高的电压降。这一电压经R与Rio分压后加至VT2的基极，使VT2导通，具集电极输出低电平。当接收光电管被物体遮挡后，它的输出端变为高电平，通过两级电压比较器及光耦合器的变换使 VT2截止，它的输出端输出高电平。阻挡物移走过后，V不又导通，具集电极又变为低电平。这样，每当光电三极 管被物体阻挡一次，VB的

6、输出端就会形成一个由低变高、再由高变低的过程。当这个（由高变低的）过程发生后，开关管 VTZ的集电极就会输出一个脉冲电压，这个脉冲 的下降沿就可作为计数器的计数脉冲输入计数器的下降沿计数脉冲输人端乐。当物体从红外发射管与光电三极管之间一个个通过时，就会有一个个计数脉冲输人计数器， 于是计数器就将通过的物体统计出来。五.元器件列表表1表2六单个材料表1.迎宾机器人电路.兀器件介器件奴绍(1) CD451里共阴数码管48同步加 计数器CD454骈码巧区动4CD4518十进制计数器2语音芯片（欢迎光临）11 3X T1ITIC3为双BCD蜂鸣器1红外发光二极管SE3031同步加计数光敏三极管3DU1

7、21器电压比较器LM3931(CD4518,光耦 4N35或 TIL1171该电路内包小功率NPNE极管12SC218含两个结构万用板1相同的计数电容（详见表2）若 干单元。每个电阻（详见表2）若计数单元有1十两个计数脉材料表2.电阻与电容器 件规 格数量器件规格数量R12.4 K1C12201R230K1C24701R362K1C31001R462K1C41 N1R51M1R610K1R73.9 K1R810K1R930K1R1010K1R114K1R1230K1R13261K14冲输人端：上升沿触发端CP和下降沿触发端 沃。若用CP端触发，则将床端接高电平；若 用乐端触发，则将CP端接低电

8、平。它有四个 输出端，即QQ,输出为二一制码。另外，它还有一个清零端 R,该端为高电平 时计数器清零，各输出端为低电平。在该电路中，CD4518中的第一计数器用于个位数计数，当计数脉冲从 示端不断输 入时，它白输出端IQiIQ4就会依次输出从00001001的二进制码。这个二进制码通 过译码器IC5的译码，就会在数码显示器上显示 09的十个数字。CD4518中的第二计 数器用于十位数计数，它的计数脉冲来自第一计数器的IQ4端的输出脉冲。当第一计数 器计数至1001后，若再输入一个脉冲，则计数器便会复零，输出端变为0000,在IQ4由1变0的过程中会形成一个脉冲的下降沿。这个下降沿作为计数脉冲输

9、人第二计数 器的钛端，使十位数计1,这个1被认为是个位数的进位。图3 CD4518引脚图引脚功能:表3引脚符号功能1 9CLOCK时钟输入端7 15RESET消除端2 10ENABLE计数允许控制端3 4 5 6Q1A-Q4A计数输出端11 12 13 14Q1B-Q4B计数输出端8VSS地16VDD电源正（2）数码译码器（CD4543它可将计数器输出的四位二进制码通过译码变为数字显示器的数码笔段，这些笔 段分别与数字09的笔段相对应。数码译码器（CD4543是一只具有锁存功能的七段字形译码电路，它内部设有锁 存单元，可以防止在计数过程中显示的数字发生翻动现象。该电路为十六脚扁平塑封 结构，它

10、有四个输人端（即A、B、C、D,用来输人由计数器输出的二进制码）、七个笔 段输出端（即ag,接数码显示管的笔段输人端）、一个锁存控制端LE（当LE= 1时, 数据被送至出端；LE= 0时，数据被锁存）、一个消隐控制端BI （当BI=1时，显示器消隐；BI=0时，正常显示)和一个共阴共阳控制端 DFI (当DFI=1时可接共阳LED 数码管；DFI = 0时接共阴数码管)。在该电路中，LE= 1,接电源。DFI、BI接地，采用共阴数码显示管 引脚功能：表4引脚符号功能11 9CLOCK时钟输入端7 15RESET消除端2 10ENABLE计数允许控制端3 4 5 6Q1A-Q4A计数输出端11

11、12 13 14Q1B-Q4B计数输出端8VSS地16VDD电源正(3) LM393电压比较器结构图4 LM393是双电压比较器集成电路。该电路的特点如下：比较器数:2工作温度范围:0 ° C - +70° CSVHC席度关注物质):No SVHC (18-Jun-2010)器件标号:393 通道数:2逻辑功能号:393工作电源电压范围宽，单电源、双电源均可工作，单电源：236V,双电源：土 1±18V;消耗电流小，ICC=0.8mA;输入失调电压小，VIO=土 2mV共模输入电压范围宽, VIC=0VCC-1.5V;输出与TTL, DTL MOS CMO野兼容；

12、 输出可以用开路集电极连接“或”门； 结构图LM393内部采用双列直插8脚塑料封装（DIP8）和微形的双列8脚塑料封装（SOP8 图5 LM393吉构图应用说明LM393是高增益，宽频带器件，像大多数比较器一样，如果输出端到输入端有寄生 电容而产生耦合，则很容易产生振荡。这种现象仅仅出现在当比较器改变状态时，输 出电压过渡的间隙，电源加旁路滤波并不能解决这个问题，标准PC板的设计对减小输入一输出寄生电容耦合是有助的。减小输入电阻至小于10K将减小反馈信号，而且增加甚至很小的正反馈量（滞回1.010mV）能导致快速转换，使得不可能产生由于寄生电 容引起的振荡，除非利用滞后，否则直接插入 IC（集

13、成电路板integrated circuit , 缩写：IC）并在引脚上加上电阻将引起输入一输出在很短的转换周期内振荡，如果输 入信号是脉冲波形，并且上升和下降时间相当快，则滞回将不需要。 比较器的所有没有用的引脚必须接地。LM39琳置网络确立了其静态电流与电源电压范围 2.030V无关。 通常电源不需要加旁路电容。差分输入电压可以大于Vcc并不损坏器件，保护部分必须能阻止输入电压向负端超过 -0.3V。LM393的输出部分是集电极开路，发射极接地的NPN俞出晶体管，可以用多集电极输出 提供或OR。主要功能输出负载电阻能衔接在可允许电源电压范围内的任何电源电压上，不受 Vcc端电 压值的限制.

14、此输出能作为一个简单的对地 SPS开路（当不用负载电阻没被运用），输出 部分的陷电流被可能得到的驱动和器件的 B值所限制.当达到极限电流（16mA）时，输 出晶体管将退出而且输出电压将很快上升。输出饱和电压被输出晶体管大约 60ohm的 丫 SAT限制。当负载电流很小时，输出晶体管的低失调电压（约1.0mV）允许 输出箝位在 零电平。（4）、光电耦合器图6光电耦合器光电耦合器（opticalcoupler ,英文缩写为OC亦称光电隔离器或光电耦合器， 简称光耦。它是以光为媒介来传输电信号的器件，通常把发光器（红外线发光二极管 LED与受光器（光敏半导体管）封装在同一管壳内。当输入端加电信号时发

15、光器发出 光线，受光器接受光线之后就产生光电流，从输出端流出，从而实现了 “电一光一电” 转换。以光为媒介把输入端信号耦合到输出端的光电耦合器，由于它具有体积小、寿 命长、无触点，抗干扰能力强，输出和输入之间绝缘，单向传输信号等优点，在数字 电路上获得广泛的应用。（5）数码管图7数码管数码管是一类显示屏通过对其不同的管脚输入相对的电流，会使其发亮，从而显示出数字能够显示 时间、日期、温度等所有可用数字表示的参数。将数码管正对 自己，dp在右下角。从上边一行引脚开始，从左至右依次为：a,b,1位选，2位选，f;下边一行从左至右依次为：c, dp, e, d, go上排：a b 1 位2位f 下排

16、：c dp e d g七.设计总结“迎宾机器人”是一个机电结合的制作。在现实当中，当客人来到门口时，会向 客人热情的说一句“欢迎光临”，同时记下进入人数，同样当有客人从门口离去时，它 向客人热情的道一句“谢谢光临！ ”同时记下输出人数。大型展览馆迎宾机器人、科技馆导游机器人、博物馆导游机器人、旅游景点导游机器人，游乐场迎宾导游机器人. 高校、研究所等进行网络控制机器人和服务机器人研究的单位。企业促销、产品展示、会展中心、大型商场、高级宾馆、银行、医院等服务行业的导游，导购， 多媒体信息查询等特殊服务。. 大型酒店、餐饮机构 （菜单介绍、点菜餐位预定与管理）。迎宾机器人的商业应用对于需要大客流量

17、的机构，例如商场、科技馆， “聪明活泼”的智能机器人可以有效地聚集人气，对青少年群体尤其具有吸引力，就如同动物园里的大明星熊猫一样，虽价值不菲，但绝对物有所值。在“眼球经济”日益发展的今天，谁能够吸引大众的注意力，谁就能抢得商机。一款造型独特的智能机器人就是您博取眼球的最佳帮八 . 心得体会通过这次课程设计，确实得到了很大的锻炼，从原理图的分析消化到电路板的焊接调试，每一部分都有很多没有接触或学过但印象已经模糊的知识点，这时候首先是先参考一些书籍资料，在书籍资料没有解决的情况下又通过参考网上的一些资料来解决，如果还没解决就请教同学和老师，最终把这个问题解决掉。在电路的焊接过程中，首先应点元器件

18、的数目，看是否缺少零件，在确定不缺零件的情况下开始布局焊接，焊接开始时，才感觉并不像自己想象的那么容易，不要随意焊接，要不然很容易因分不清正负极而焊接错误，在反复思考总结的基础上，终于解决了这个问题，最终，在自己的努力以及在同学的合作下，根据原理图完成了实物图的焊接，电路板焊接完成以后，又开始调试检测，看能否正常使用并符合要求，调试的时候才发现焊接并不是最难的，调试对知识的熟练程度要求更高，尤其是在发现一个故障之后，需要你综合各方面的知识排除故障最终，如需要检查线路是否焊接正确，元器件是否损坏等，在反复检测调试之后，最终达到了设计的要求。总之，通过这次课程设计，不仅巩固和扩展了自己的知识，也锻炼了自己的动手能力。九 . 参考文献1 .