下載后文件包含有 CAD 圖紙和說(shuō)明書(shū),咨詢 Q 197216396 或 11970985本 科 畢 業(yè) 論 文（設(shè) 計(jì)）題目： 多功能智能網(wǎng)球撿球機(jī) 學(xué) 院：姓 名：學(xué) 號(hào)：專 業(yè)：班 級(jí)：指導(dǎo)教師下載后文件包含有 CAD 圖紙和說(shuō)明書(shū),咨詢 Q 197216396 或 119709852目錄摘要 ...............................................................................................................................................................3Abstract..........................................................................................................................................................4引言 ...............................................................................................................................................................51 多功能智能撿球機(jī)概論 .........................................................................................................................61.1 多功能智能撿球機(jī)外形簡(jiǎn)介 .....................................................................................................61.1.1 撿球機(jī)底盤(pán) .....................................................................................................................61.1.3 鎖存機(jī)構(gòu) .........................................................................................................................71.2 智能撿球機(jī)的材料簡(jiǎn)介 .............................................................................................................81.2.1 底盤(pán)材料 .........................................................................................................................81.2.2 車輪材料 .........................................................................................................................81.2.3 撿球機(jī)構(gòu)材料 .................................................................................................................81.2.4 固定材料 .........................................................................................................................81.2.5 其他材料 .........................................................................................................................82 多功能網(wǎng)球撿球機(jī)工作原理 .................................................................................................................82.1 多功能網(wǎng)球撿球機(jī)設(shè)計(jì)原理 .....................................................................................................92.1.1 撿球機(jī)底盤(pán) .....................................................................................................................92.1.2 撿球機(jī)構(gòu) .........................................................................................................................92.1.3 球桶的設(shè)計(jì) ...................................................................................................................102.2 控制中心的設(shè)計(jì) .......................................................................................................................112.2.1 撿球機(jī)的控制中央處理器 AVR 系列中 ATmega16......................................................112.2.5 紅外線傳感器模塊 .................................................................................................................133 數(shù)據(jù)理論計(jì)算 .......................................................................................................................................143.1 電機(jī)功率的計(jì)算 .....................................................................................................................143.1.1 驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)輸出功率 ...................................................................................................144 實(shí)驗(yàn)結(jié)果 ...............................................................................................................................................14參考文獻(xiàn) .....................................................................................................................................................15附錄 .............................................................................................................................................................16致謝 .............................................................................................................................................................21下載后文件包含有 CAD 圖紙和說(shuō)明書(shū),咨詢 Q 197216396 或 119709853摘要目前市面上已經(jīng)存在的各種網(wǎng)球發(fā)球機(jī)，忽視了把球撿回來(lái)的問(wèn)題，很多訓(xùn)練網(wǎng)球的場(chǎng)所還是原始的采用人工撿球的方法，這樣做不僅僅浪費(fèi)了大量的時(shí)間，也消耗了人的體力。因此研究網(wǎng)球撿球設(shè)備同樣具有重要意義。人們希望制造一款簡(jiǎn)單的網(wǎng)球撿球機(jī)，能夠在網(wǎng)球訓(xùn)練時(shí)輕松撿起，有效提高網(wǎng)球運(yùn)動(dòng)樂(lè)趣。根據(jù)目前國(guó)內(nèi)外市面上主要網(wǎng)球撿球機(jī)的原理與特點(diǎn)，同時(shí)針對(duì)現(xiàn)有撿球機(jī)的不足之處設(shè)計(jì)了一款新型的多功能智能網(wǎng)球撿球機(jī)。多功能智能網(wǎng)球撿球機(jī)由驅(qū)動(dòng)裝置、撿球裝置和中央處理器組成，以蓄電池供電，并用高性能的單片機(jī)作為控制核心對(duì)遙控裝置、尋球機(jī)構(gòu)、撿球裝置進(jìn)行高效集中的控制。多功能智能網(wǎng)球撿球機(jī)能夠通過(guò)遙控器甚至智能手機(jī)遙控完成網(wǎng)球撿取、人推動(dòng)撿球機(jī)運(yùn)動(dòng)完成網(wǎng)球撿取、技術(shù)成熟時(shí)可以通過(guò)無(wú)人操作智能識(shí)別全自動(dòng)網(wǎng)球撿取，可以方便撿拾網(wǎng)球場(chǎng)上散落的網(wǎng)球，并可以通過(guò)遙控?fù)烨驒C(jī)撿球給運(yùn)動(dòng)過(guò)疲勞的人們一點(diǎn)娛樂(lè)。它體積小，自動(dòng)化程度高，能實(shí)現(xiàn)人工手推、遙控和未來(lái)的智能自主撿球，節(jié)省人力資源。關(guān)鍵詞：網(wǎng)球撿球機(jī); 控制系統(tǒng); 撿球; 遙控?fù)烨颍欢喙δ軗烨驒C(jī)。下載后文件包含有 CAD 圖紙和說(shuō)明書(shū),咨詢 Q 197216396 或 119709854AbstractThere are already a variety of existing tennis ball machine , to some extent neglected to retrieve the ball and then issue a problem , a lot of tennis training places or artificial picking methods do not just spend a lot of time , also consume a person's strength. Therefore research Tennis picking device equally important . People want to manufacture a simple tennis picking machines , tennis training can be easy when it picked up , effectively improve tennis fun. According to the current domestic market principles and main characteristics of tennis picking machines , while for the deficiencies of existing picking machines designed a new type of multi-function smart tennis picking machines . Multifunctional smart tennis picking machines by the drive unit , consisting of a central processing unit and picking to battery -powered and high-performance microcontroller as the core of the remote control device , look for the ball institutions , picking device for efficient centralized control . Multifunctional smart tennis picking machines through remote control and even remote smartphones completed tennis seizure , people picking machine movement to promote the completion of tennis seizure , when the technology is mature intelligent recognition by unmanned automatic seizure of tennis , you can easily pick up scattered tennis on the tennis court , and picking through the remote machine picking people to exercise too tired little entertainment. Its small size , high degree of automation can be achieved manually push , remote and future intelligent picking , saving human resources.Keywords: Mobile ball machine; control system; ball; remote control下載后文件包含有 CAD 圖紙和說(shuō)明書(shū),咨詢 Q 197216396 或 119709855下載后文件包含有 CAD 圖紙和說(shuō)明書(shū),咨詢 Q 197216396 或 119709856引言 就目前來(lái)說(shuō)，網(wǎng)球運(yùn)動(dòng)在我國(guó)開(kāi)展的還不夠廣泛。網(wǎng)球初學(xué)者在剛學(xué)習(xí)網(wǎng)球時(shí)需要人來(lái)配合練習(xí)，沒(méi)有合適的陪練人員使他們更加缺乏合適的練習(xí)機(jī)會(huì)。在這種情況下，如果網(wǎng)球場(chǎng)能夠配有網(wǎng)球發(fā)球機(jī)和撿球機(jī)，將解決初學(xué)者不能獨(dú)自練習(xí)和撿球疲勞的問(wèn)題。 為了方便撿球，目前市場(chǎng)上出現(xiàn)了一些一類手推式網(wǎng)球撿球車。此類撿球車為純機(jī)械式，需要有人操作。人把撿球車推到需要撿起的球前，然后撿球車把球撥入車中。但是，這種半自動(dòng)的網(wǎng)球撿球工具仍有許多不足之處。它體積大且質(zhì)量重，相對(duì)于智能化撿球機(jī)比較笨拙。既浪費(fèi)了大量的空間，又影響訓(xùn)練人員打球，因?yàn)樵谒鼡烨虻倪^(guò)程中運(yùn)動(dòng)員影響打球。還完全需要人工操作，相對(duì)于智能化撿球機(jī)浪費(fèi)了不必要的時(shí)間與體力。而且，它只適用于地上球較多的情況，但是地上球也會(huì)影響運(yùn)動(dòng)員打球。地上球少時(shí)則沒(méi)有必要用上述撿球車。因此，它的適用環(huán)境較局限，未實(shí)現(xiàn)撿球過(guò)程的自動(dòng)化、智能化。 為了克服以上半自動(dòng)網(wǎng)球撿球機(jī)的不足之處，作者研制了能夠?qū)崿F(xiàn)網(wǎng)球撿球過(guò)程的智能化、高效化的多功能智能網(wǎng)球撿球機(jī)。多功能智能網(wǎng)球撿球機(jī)由遙控系統(tǒng)、運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)，撿球系統(tǒng)和中央處理器組成，他能夠?qū)崿F(xiàn)遙控?fù)烨颉⒏咝嗜送苿?dòng)撿球機(jī)撿球、未來(lái)實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)無(wú)人尋球和撿球。下載后文件包含有 CAD 圖紙和說(shuō)明書(shū),咨詢 Q 197216396 或 1197098571 多功能智能撿球機(jī)概論1.1 多功能智能撿球機(jī)外形簡(jiǎn)介智能撿球機(jī)主體由小車底盤(pán)、控制中心、撿球機(jī)構(gòu)、鎖存機(jī)構(gòu)等四大部分組成并相互協(xié)調(diào)工作。從而達(dá)到快速智能撿球的目的。1.1.1 撿球機(jī)底盤(pán)小車底盤(pán)是由直徑 350mm×2 的圓形硬質(zhì)塑料材料做成。兩塊以間隔 60mm 的距離疊放在一起，中間通過(guò)上底盤(pán)支架和螺柱固定，在下底盤(pán)上有安裝四個(gè)直流減速電機(jī)驅(qū)動(dòng)輪。在兩塊底盤(pán)之間有兩個(gè)上底盤(pán)支架支持上底盤(pán)支架形成的 V 形通道的收納口。收納口形成通道的底部與儲(chǔ)球管相連，儲(chǔ)球管是大小略大于網(wǎng)球直徑兩頭 90 度彎曲的一個(gè)空心管，90 度的彎管和直徑略大于網(wǎng)球的作用是便于網(wǎng)球在進(jìn)入儲(chǔ)球管時(shí)運(yùn)動(dòng)不受限制。其中一個(gè)上底盤(pán)支架的中間有一個(gè)紅外檢測(cè)傳感器，用于檢測(cè)是否有球進(jìn)來(lái)。上底盤(pán)上有儲(chǔ)球管安裝座和 U 型曹，用于安裝儲(chǔ)球筒和撥球桿的運(yùn)動(dòng)。 1.1.2 撿球機(jī)構(gòu)撿球機(jī)構(gòu)由馬達(dá)驅(qū)動(dòng)一根硬質(zhì)塑料撥桿。撥桿與電機(jī)輸出主軸連接在一起，電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)撥桿旋轉(zhuǎn)，撥桿推動(dòng)網(wǎng)球運(yùn)動(dòng)，撥桿和球在儲(chǔ)球筒的弧形幾何外形下產(chǎn)生豎直向上的一個(gè)分力，使網(wǎng)球豎直向上運(yùn)動(dòng)。下載后文件包含有 CAD 圖紙和說(shuō)明書(shū),咨詢 Q 197216396 或 119709858圖1.1.2 （撿球機(jī)構(gòu)圖）圖 1.1.2 (撿球機(jī)構(gòu)實(shí)物圖)1.1.3 鎖存機(jī)構(gòu)鎖存器是由安裝在直徑略大于網(wǎng)球直徑的塑料儲(chǔ)球管左右兩端上的一個(gè)只能夠讓球單向運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)。鎖存器的作用是撥球桿把球撥進(jìn)儲(chǔ)球管中讓網(wǎng)球只能豎直向上運(yùn)動(dòng)而不會(huì)依靠重力豎直向下運(yùn)動(dòng)的一個(gè)機(jī)構(gòu)，他能有效地把網(wǎng)球儲(chǔ)存在進(jìn)球管中而不讓網(wǎng)球因?yàn)橹亓Φ粝氯?。鎖存器的原理是一個(gè)可以旋轉(zhuǎn) 60 度的 L 形的機(jī)構(gòu)，他可以通過(guò) L 形狀的 L 直角處的軸轉(zhuǎn)動(dòng)，軸的中間有扭簧用來(lái)復(fù)原旋轉(zhuǎn)后 L 形的鎖存器。 下載后文件包含有 CAD 圖紙和說(shuō)明書(shū),咨詢 Q 197216396 或 119709859圖 1.1.3 （鎖存器）1.2 智能撿球機(jī)的材料簡(jiǎn)介1.2.1 底盤(pán)材料底座材料選擇為硬質(zhì)塑料板。對(duì)于網(wǎng)球而言，其質(zhì)量不大，網(wǎng)球質(zhì)量為 180-200g，直徑為 65mm。并且網(wǎng)球場(chǎng)比較平坦。撿球機(jī)在運(yùn)動(dòng)時(shí)的運(yùn)動(dòng)速度為 0.5-0.7m/s。在這種低速的運(yùn)動(dòng)下，撿球機(jī)運(yùn)行平穩(wěn)，撿球機(jī)受到的力并不大。對(duì)材料的力學(xué)性能要求并不高。普通的硬質(zhì)塑料的許用力學(xué)參數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)實(shí)際使用時(shí)的力學(xué)要求。硬質(zhì)塑料的強(qiáng)度、硬度、塑性、韌性等力學(xué)性能都能滿足使用條件。在滿足使用要求的條件下，硬質(zhì)塑料具有易加工、易成型、易獲取、密度小、價(jià)格便宜的眾多優(yōu)點(diǎn)。1.2.2 車輪材料車輪是撿球機(jī)與地面接觸的重要部分。承擔(dān)著所有地面與撿球機(jī)的力，材料對(duì)其影響極大。但因?yàn)閾烨虮旧淼馁|(zhì)量輕，運(yùn)動(dòng)速率小，受力小。所以選擇硬質(zhì)塑料。其直徑為 60mm。外邊為后約 2mm 的橡膠輪，選用橡膠為了增加運(yùn)動(dòng)時(shí)與地面的摩擦因數(shù)并且可以緩沖在地面不平時(shí)的沖擊。從而達(dá)到高效穩(wěn)定的工作效率。1.2.3 撿球機(jī)構(gòu)材料 撿球機(jī)構(gòu)為一根直徑為 5mm 的塑料曲桿。曲率半徑為 70mm。兩端略小于中間，利用的是塑料有極好的韌性，在受力較大時(shí)不會(huì)折斷。質(zhì)量較小，減小了輸出力矩，節(jié)省了電能。1.2.4 固定材料固定材料：硬質(zhì)角鋁、 、螺釘、螺桿、螺柱等各類緊固件。1.2.5 其他材料萬(wàn)用板、各類線接頭、各類電子元器件（單片機(jī)、電阻、二極管、發(fā)光二極管、電動(dòng)機(jī)、數(shù)碼管）2 多功能網(wǎng)球撿球機(jī)工作原理多功能網(wǎng)球撿球機(jī)是將散落于球場(chǎng)的各個(gè)地方的網(wǎng)球收集撿起。根據(jù)其工作目的，可將工作原理分為三部分：1 移動(dòng)部分，2 撿球部分，3 控制部分。 1）移動(dòng)部分：因?yàn)榫W(wǎng)球散落于球場(chǎng)各個(gè)地方，撿球機(jī)需要運(yùn)動(dòng)到各個(gè)地方，才能進(jìn)行撿起散落的網(wǎng)球。2）撿球部分：當(dāng)撿球機(jī)運(yùn)動(dòng)到網(wǎng)球所在地時(shí)。則需要通過(guò)撿球機(jī)構(gòu)將網(wǎng)球撿入存球筒中，將網(wǎng)球集中撿起，重復(fù)利用。3）控制部分：控制部分由 AVR 高性能單片機(jī) ATmega16 作為主控芯片、L298N 電下載后文件包含有 CAD 圖紙和說(shuō)明書(shū),咨詢 Q 197216396 或 1197098510機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、NRF24L01 無(wú)線模塊、紅外傳感器模塊、電壓檢測(cè)模塊、降壓模塊、數(shù)碼管顯示以及高性能的繼電器組成。2.1 多功能網(wǎng)球撿球機(jī)設(shè)計(jì)原理2.1.1 撿球機(jī)底盤(pán)撿球機(jī)底盤(pán)作為該部分保證機(jī)器人在場(chǎng)地內(nèi)自由運(yùn)動(dòng)的主要框架結(jié)構(gòu)，保證結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，在框架的兩側(cè)分別安裝由直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)輪，運(yùn)動(dòng)輪分別通過(guò)角鋁和螺釘固定，四臺(tái)減速電機(jī)同時(shí)驅(qū)動(dòng)，可以通過(guò)左右兩邊的輪胎旋轉(zhuǎn)方向相反實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)彎，能夠在網(wǎng)球場(chǎng)地中靈活的自由運(yùn)動(dòng)。每臺(tái)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)一個(gè)輪子，保證了足夠的動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)速度。從而實(shí)現(xiàn)高速穩(wěn)定的工作效率。小車底盤(pán)充分考慮了撿球機(jī)的美觀、體積大小、收納口的收球效果和美觀、四個(gè)電機(jī)的安裝空間、以及蓄電池和控制電路的安裝空間等綜合因素而設(shè)計(jì)的。圖 2.1.1 (下底盤(pán))2.1.2 撿球機(jī)構(gòu)撿球機(jī)構(gòu)的撥桿外圓直徑位 10mm，內(nèi)孔直徑位 6mm,長(zhǎng) 75mm,曲率半徑為 70mm 的塑料曲桿。曲桿兩頭略小。內(nèi)孔與大扭矩的直流減速撿球電機(jī)主軸連接，并通過(guò)銷釘固定，防止其產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)。當(dāng)撿球機(jī)運(yùn)動(dòng)到網(wǎng)球所在地時(shí)，撿球機(jī)通過(guò)網(wǎng)球的正上端，網(wǎng)球則通過(guò)撿球機(jī)的的收納口進(jìn)入儲(chǔ)球管。安裝在上底盤(pán)支架上的紅外檢測(cè)傳感器檢測(cè)到網(wǎng)球的進(jìn)入時(shí)發(fā)送個(gè)信號(hào)給控制中心處理后撿球電機(jī)開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)。撿球電機(jī)帶動(dòng)撥桿圓周運(yùn)動(dòng)，撥桿則推動(dòng)網(wǎng)球在儲(chǔ)球管中完成由水平運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換到豎直運(yùn)動(dòng)。網(wǎng)球通過(guò)安裝在儲(chǔ)球管上的鎖存器后被限制向下運(yùn)動(dòng)，最后這個(gè)網(wǎng)球就存儲(chǔ)在儲(chǔ)球管的中，安裝在撿球電機(jī)正上端的另一個(gè)紅外檢測(cè)傳感器檢測(cè)到撥桿后發(fā)送一個(gè)信號(hào)給控制中下載后文件包含有 CAD 圖紙和說(shuō)明書(shū),咨詢 Q 197216396 或 1197098511心處理后停止撿球電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)，這時(shí)撥桿就停留在水平向上大概 40 度左右的方向上，這就完成一個(gè)網(wǎng)球的撿起。當(dāng)撿第二個(gè)網(wǎng)球時(shí)，同理第二個(gè)網(wǎng)球進(jìn)入儲(chǔ)球筒管中把第一個(gè)網(wǎng)球頂起后被鎖存器鎖死，這時(shí)儲(chǔ)球管中就儲(chǔ)存了兩個(gè)球。當(dāng)?shù)谌齻€(gè)球儲(chǔ)存在儲(chǔ)球管中，這時(shí)再進(jìn)來(lái)一個(gè)網(wǎng)球，那么儲(chǔ)球管中的最頂上的第一個(gè)網(wǎng)球在儲(chǔ)球管就溢了出來(lái)進(jìn)入球桶中，在后面的網(wǎng)球撿起來(lái)都進(jìn)入球筒中。在撿球的過(guò)程中每撿一個(gè)球，中央處理器都會(huì)發(fā)送數(shù)據(jù)給數(shù)碼管顯示球的個(gè)數(shù)，當(dāng)球撿滿后，報(bào)警喇叭就會(huì)報(bào)警。圖 2.1.2 （撿球機(jī)構(gòu)剖面示意圖）2.1.3 球桶的設(shè)計(jì)球桶是直徑為 356mm，壁厚為 1.5mm 的圓柱型塑料桶，塑料球桶的上方有凹陷下去用于安裝提手的凹槽，提手則可以旋轉(zhuǎn)放入凹槽，提手也可以旋轉(zhuǎn)豎直起來(lái)方便人們提動(dòng)撿球機(jī)。塑料球桶后方也有一個(gè) T 字形的凹槽，凹槽內(nèi)安裝有可伸縮 T 形推桿，推桿可以繞凹槽底部的一個(gè)軸旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)后與塑料球桶上表面形成大概 100 度的角度后固定，固定后推桿就可以拉伸，拉伸后人們就可以通過(guò)手推動(dòng)撿球機(jī)完成高效率的撿球。塑料球桶儲(chǔ)滿球后可以通過(guò)球桶上方的一個(gè)酷似心形的一個(gè)圓口倒出來(lái)。下載后文件包含有 CAD 圖紙和說(shuō)明書(shū),咨詢 Q 197216396 或 1197098512圖 2.1.3 （球桶）2.2 控制中心的設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)采用了 2 片 AVR 單片機(jī)(芯片采用的是 ATmega16）作為處理器，由 AVR芯片控制整個(gè)小車的運(yùn)行，然后由單片機(jī)與 nRF24L01 無(wú)線模塊構(gòu)成主從式的控制系統(tǒng)，雙機(jī)采用無(wú)線串行通信。遙控部分采用杭州茂葳科技有限公司生產(chǎn)的 FSK 無(wú)線模塊（nRF24L01） ，從而提高了控制的可靠性；該小車與遙控器采用了協(xié)議式的通信，根據(jù)它們之間所制定的協(xié)議，進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，從而提高了控制的有效性?？刂撇糠植捎玫氖歉咝阅堋⒌凸牡?8 位 AVR 微處理器 ATmega16。驅(qū)動(dòng)小車部分采用了 L298N單塊集成電路，四通道驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)，用來(lái)接收 DTL 或者 TTL 邏輯電平，驅(qū)動(dòng)感性負(fù)載和開(kāi)關(guān)電源晶體管。2.2.1 撿球機(jī)的控制中央處理器 AVR 系列中 ATmega16ATmega16 是基于增強(qiáng)的 AVR RISC 結(jié)構(gòu)的低功耗 8 位 CMOS 微控制器。由于其先進(jìn)的指令集以及單時(shí)鐘周期指令執(zhí)行時(shí)間，ATmega16 的數(shù)據(jù)吞吐率高達(dá)1 MIPS/MHz，從而可以減緩系統(tǒng)在功耗和處理速度之間的矛盾。 ATmega16 AVR 內(nèi)核具有豐富的指令集和 32 個(gè)通用工作寄存器。所有的寄存器都直接與運(yùn)算邏單元(ALU) 相連接，使得一條指令可以在一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)同時(shí)訪問(wèn)兩個(gè)獨(dú)立的寄存器。這種結(jié)構(gòu)大大提高了代碼效率，并且具有比普通的 CISC 微控制器最高至 10 倍的數(shù)據(jù)吞吐率。2.2.2 基于 nRF24L01 無(wú)線模塊的無(wú)線傳輸 nRF24L01 是一款由 NORDIC 公司所生產(chǎn)的無(wú)線通信芯片，無(wú)線通信速度能夠達(dá)到 2M（bps） 。它采用了 FSK 調(diào)制，其內(nèi)部集成了自己的 Enhanced Short Burst 協(xié)議，能夠?qū)崿F(xiàn) 1 對(duì) 6 或者點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的無(wú)線通信。該公司還提供了通信模塊的 GERBER 文件，可以直接進(jìn)行生產(chǎn)加工，可以很容易實(shí)現(xiàn)無(wú)線通信的功能，非常適合用來(lái)為 MCU 系統(tǒng)構(gòu)建無(wú)線通信功能下載后文件包含有 CAD 圖紙和說(shuō)明書(shū),咨詢 Q 197216396 或 11970985132.2.3 基于 L298N 芯片驅(qū)動(dòng)電路L298 是 SGS(通標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)服務(wù)有限公司)公司所生產(chǎn)的一種高電壓、大電流電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片。我們經(jīng)常使用的是 15 腳 Multiwatt 封裝的 L298N，其內(nèi)部包含有 4 通道邏輯驅(qū)動(dòng)電路，能夠順利的驅(qū)動(dòng)一個(gè)兩相步進(jìn)電機(jī)或者兩個(gè)直流電機(jī)。2.2.4 撿球機(jī)電氣簡(jiǎn)圖圖 2.2.4 （撿球機(jī)控制系統(tǒng)示意圖）2.2.5 紅外線傳感器紅外線傳感器抗干擾能力強(qiáng)，可以避免陽(yáng)光和電燈等光線中紅外線的干擾，且具有可見(jiàn)光的反射特性，經(jīng)常作為避障傳感器使用。紅外線傳感器具有內(nèi)置的光濾波器，除了光敏二極管發(fā)出的紅外線外，其它光線都不允許通過(guò)，這就保證了探測(cè)的準(zhǔn)確性。該撿球機(jī)器人采用距離可調(diào)節(jié)的 NPN 型光電開(kāi)關(guān)紅外傳感器。下載后文件包含有 CAD 圖紙和說(shuō)明書(shū),咨詢 Q 197216396 或 1197098514圖 2.2.5 （紅外傳感器）2.3、硬件調(diào)試存在的問(wèn)題以及解決方案 1.當(dāng)程序通過(guò)燒錄器寫(xiě)入單片機(jī)時(shí)，單片機(jī)沒(méi)有按照預(yù)定設(shè)計(jì)工作，后經(jīng)過(guò)老師提 醒，用示波器檢測(cè)晶的震蕩電路是否正確。開(kāi)始檢測(cè)時(shí)，晶振沒(méi)有產(chǎn)生鋸齒波形，后來(lái) 給震蕩電路換了一個(gè)電容，才產(chǎn)生了鋸齒波形。 2.檢測(cè)無(wú)線傳輸模塊傳輸數(shù)據(jù)時(shí)，編寫(xiě)了一個(gè)簡(jiǎn)單程序，但是無(wú)線模塊不能正常工 作，后用萬(wàn)能表檢測(cè)出無(wú)線傳輸模塊引腳電平，發(fā)現(xiàn)一個(gè)引腳不對(duì)，沒(méi)有接地，從而連 接了一個(gè)跳線。2.4、硬件調(diào)試的心得與體會(huì)經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的調(diào)試，撿球機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)基本上的任務(wù)要求。但是，在這期間也遇到了一些問(wèn)題，就是無(wú)線模塊不太穩(wěn)定，就是遙控部分，由于未知原因的影響，容易受到干擾， 使遙控不太靈敏。由于這個(gè)原因，怎么解決小車飛車成為了一個(gè)主要問(wèn)題。 整個(gè)系統(tǒng)的硬件調(diào)試和軟件調(diào)試是不能分開(kāi)的，大多數(shù)的硬件錯(cuò)誤是在軟件調(diào)試中被發(fā)現(xiàn)和糾正的。但通常是先排除過(guò)于明顯的硬件故障以后，再和軟件結(jié)合起來(lái)調(diào)試以進(jìn)一步排除故障?？梢?jiàn)硬件是軟件的基礎(chǔ)，如果硬件調(diào)試不通過(guò)，軟件設(shè)計(jì)則更是無(wú)從做起。軟件的調(diào)試要在硬件配合中進(jìn)行，往往問(wèn)題可能不是硬件上的。3 數(shù)據(jù)理論計(jì)算3.1 電機(jī)功率的計(jì)算3.1.1 驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)輸出功率下載后文件包含有 CAD 圖紙和說(shuō)明書(shū),咨詢 Q 197216396 或 1197098515P=P w/η式中:P w-工作機(jī)所需有效功率。P w=FV/ηw其中,F 為生產(chǎn)阻力,最小估算為 15N,ηw 為工作機(jī)驅(qū)動(dòng)總效率,估算為 2/5,設(shè)計(jì)v 為 0.5m/s,由此算得 P w>=15×0.5/0.4=19 瓦,η-電動(dòng)機(jī)至工作機(jī)之間傳動(dòng)裝置的總效率, 估算為 2/3,由此可得 P>=19×3/2=28.5W。綜合考慮最后得出前輪驅(qū)動(dòng)電機(jī)輸出總功率為 P=30W。3.1.2 撿球機(jī)構(gòu)電動(dòng)機(jī)輸出功率P=P w/ηP w=T×n/(9550×ηw)撿球阻力距 T 估算為 1N*m,n 為轉(zhuǎn)速,由此可算得 P w=7W。綜合考慮得出撿球機(jī)構(gòu)電動(dòng)機(jī)輸出功率:P=10W。4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果通過(guò)在網(wǎng)球場(chǎng)實(shí)地操作，網(wǎng)球場(chǎng)面積為長(zhǎng) 36.60 m，寬 l8.30 m，撿球機(jī)器人的運(yùn)行速度為 0．5 m／s，旋轉(zhuǎn)半徑為 50 cm，一次裝球量為加個(gè)。球場(chǎng)內(nèi)球數(shù)少于 20個(gè)時(shí)，一次運(yùn)行時(shí)間約為 5 min。如果個(gè)別網(wǎng)球比較分散，還可以通過(guò)手動(dòng)遙控的方式遙控機(jī)器人進(jìn)行撿球．通過(guò)網(wǎng)球撿球機(jī)從可以將繁瑣無(wú)聊的撿球工作變的有趣。下載后文件包含有 CAD 圖紙和說(shuō)明書(shū),咨詢 Q 197216396 或 1197098516參考文獻(xiàn)[1] 孫恒陳作模 葛文杰.機(jī)械原理（第七版）.北京：高等教育出版社， 2006[2] 濮良貴 陳國(guó)定 吳立言 機(jī)械設(shè)計(jì)（第九版）.北京：高等教育出版社， 2013 [3] 趙衛(wèi)軍 任金泉 陳鋼 .機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì) .北京：科學(xué)出版社， 2010 [4] 安琦王建文 .機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì) .上海：華東理工大學(xué)出版社，2012[5] 李群芳,張士軍等.單片微型計(jì)算機(jī)與接口技術(shù) [M].第三版. 電子工業(yè)出版社,2008 [5] 周元康 林昌華 張海兵 .機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì) .重慶：重慶大學(xué)出版社， 2001[6] 梁?jiǎn)⒊? 談?wù)剢纹瑱C(jī)入門(mén)學(xué)習(xí)[J]. 教育教學(xué)論壇, 2012, 第 3 期: 74-76[7] 陳群挺.基于 AVR 單片機(jī)的直流無(wú)刷電機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].科技致富向?qū)В?011 年 2 期[8] 郭天祥.新概念 51 單片機(jī) C 語(yǔ)言教程[M].電子工業(yè)出版社，2009 [9] AVR 單片機(jī)開(kāi)發(fā)從入門(mén)到精通[M].中國(guó)電力出版社，2006 [10] 樊昌信. 通信原理教程[M]. 電子工業(yè)出版社,2008 [11] 郭天祥. AVR 單片機(jī) C 語(yǔ)言教程 [M].電子工業(yè)出版社 ,2009 [12] 金明日. 淺談單片機(jī)抗干擾技術(shù)[J]. 科技創(chuàng)新與應(yīng)用,2012 ，第 10 期：38[13] 晉會(huì)杰,楊娜. 單片機(jī)硬件抗干擾方法研究[J]. 電子世界 ,2012, 第 5 期：98-99 [14] 李長(zhǎng)林等. AVR 單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì)[M]. 電子工業(yè)出版社,2005 [15] 欒兵. 淺談單片機(jī)硬件設(shè)計(jì)需要注意的問(wèn)題[J]. 中國(guó)科技縱 ,2012，第 2 期下載后文件包含有 CAD 圖紙和說(shuō)明書(shū),咨詢 Q 197216396 或 1197098517附錄附錄 A1 無(wú)線發(fā)射電路圖下載后文件包含有 CAD 圖紙和說(shuō)明書(shū),咨詢 Q 197216396 或 1197098518附錄 A2 無(wú)線接受電路圖附錄 A3 撿球機(jī)三維圖下載后文件包含有 CAD 圖紙和說(shuō)明書(shū),咨詢 Q 197216396 或 1197098519附錄 A4 撿球機(jī)實(shí)物圖下載后文件包含有 CAD 圖紙和說(shuō)明書(shū),咨詢 Q 197216396 或 1197098520附錄 B1 遙控部分程序清單 #include #include #define uchar unsigned char#define uint unsigned int//spi 標(biāo)志#define DDR_SPI DDRB#define DD_MOSI 5#define DD_MISO 6#define DD_SCK 7#define DD_SS 4#define CE PB3#define IRQ PB2#define Hign_24L01_MISO PORTB|=(1 << PB6)#define Low_24L01_MISO PORTB &= ~(1 << PB6)#define Read_24L01_MISO PINB & (1 << PB6)#define Hign_24L01_MOSI PORTB |= (1 << PB5) #define Low_24L01_MOSI PORTB &= ~(1 << PB5)#define Read_24L01_MOSI PINB & (1 << PB5)#define Hign_24L01_SCK PORTB |= (1 << PB7) #define Low_24L01_SCK PORTB &= ~(1 << PB7) #define Read_24L01_SCK PINB & (1 << PB7)#define Low_24L01_CSN PORTB &= ~(1 << PB4)#define Hign_24L01_CSN PORTB |= (1 << PB4)#define Hign_24L01_CE PORTB |= (1 << PB3) #define Low_24L01_CE PORTB &= ~(1 << PB3) #define Read_24L01_CE PINB & (1 << PB3)//*********************************************NRF24L01*************************************#define TX_ADR_WIDTH 5 // 發(fā)送地址長(zhǎng)度，最大長(zhǎng)度為 5 5*8=40 bit#define RX_ADR_WIDTH 5 // 接收地址長(zhǎng)度#define TX_PLOAD_WIDTH 5 // 發(fā)送字節(jié)長(zhǎng)度，#define RX_PLOAD_WIDTH 5 // 接收字節(jié)長(zhǎng)度uchar TX_ADDRESS[TX_ADR_WIDTH]={0x34,0x43,0x10,0x10,0x01}; //發(fā)送地址uchar RX_ADDRESS[RX_ADR_WIDTH]={0x34,0x43,0x10,0x10,0x01}; //接收地址//***************************************NRF24L01 寄存器指令*******************************************************#define READ_REG 0x00 // 讀寄存器指令#define WRITE_REG 0x20 // 寫(xiě)寄存器指令#define RD_RX_PLOAD 0x61 // 讀取接收數(shù)據(jù)指令下載后文件包含有 CAD 圖紙和說(shuō)明書(shū),咨詢 Q 197216396 或 1197098521#define WR_TX_PLOAD 0xA0 // 寫(xiě)待發(fā)數(shù)據(jù)指令#define FLUSH_TX 0xE1 // 沖洗發(fā)送 FIFO 指令#define FLUSH_RX 0xE2 // 沖洗接收 FIFO 指令#define REUSE_TX_PL 0xE3 // 定義重復(fù)裝載數(shù)據(jù)指令#define NOP1 0xFF // 保留//*************************************SPI(nRF24L01)寄存器地址****************************************************#define CONFIG 0x00 // 配置收發(fā)狀態(tài)，CRC 校驗(yàn)?zāi)Ｊ揭约笆瞻l(fā)狀態(tài)響應(yīng)方式#define EN_AA 0x01 // 自動(dòng)應(yīng)答功能設(shè)置#define EN_RXADDR 0x02 // 可用信道設(shè)置#define SETUP_AW 0x03 // 收發(fā)地址寬度設(shè)置#define SETUP_RETR 0x04 // 自動(dòng)重發(fā)功能設(shè)置#define RF_CH 0x05 // 工作頻率設(shè)置#define RF_SETUP 0x06 // 發(fā)射速率、功耗功能設(shè)置delay_nms(2);Hign_24L01_CE; //置高 CE，激發(fā)數(shù)據(jù)發(fā)送delay_nus(10);Low_24L01_CE;}uchar CheckACK(void){ uchar sta1;sta1=SPI_Read(STATUS); // 返回狀態(tài)寄存器if((sta1&0x20)||(sta1&0x10)) //發(fā)送完畢中斷{SPI_RW_Reg((READ_REG+STATUS),0xff); // 清除 TX_DS 或 MAX_RT 中斷標(biāo)志Low_24L01_CSN; SPI_RW(FLUSH_TX);//用于清空 FIFO ??！關(guān)鍵！！不然會(huì)出現(xiàn)意想不到的后果！?。〈蠹矣涀。?！ Hign_24L01_CSN; return(0);}elsereturn(1);}void init_NRF24L01(void){spi_init();Low_24L01_CE; // 空閑模式Hign_24L01_CSN; // SPI 關(guān)閉Low_24L01_SCK; // 關(guān)閉時(shí)鐘下載后文件包含有 CAD 圖紙和說(shuō)明書(shū),咨詢 Q 197216396 或 1197098522致謝 為期一個(gè)學(xué)期的畢業(yè)設(shè)計(jì)終于接近尾聲了，在這短短的幾個(gè)月里，不僅僅考察了大學(xué)四年自己所學(xué)要的東西，更重要的是把自己從老師從課本里所了解的東西應(yīng)用到實(shí)踐應(yīng)用中，檢驗(yàn)了自己的能力。雖然有過(guò)成功，有過(guò)失敗，有過(guò)歡笑，有過(guò)淚水，但是過(guò)程其實(shí)才是最重要的。 通過(guò)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我在蔡金平指導(dǎo)老師的精心指導(dǎo)和嚴(yán)格要求下，獲得了豐富的理論知識(shí)，并在設(shè)計(jì)過(guò)程中,翻閱大量的科技文獻(xiàn),針對(duì)設(shè)計(jì)內(nèi)容的要求,對(duì)所學(xué)過(guò)的專業(yè)知識(shí)又認(rèn)真細(xì)致的進(jìn)行鞏固和練習(xí),在硬件和軟件的組合上認(rèn)真聽(tīng)取了謝老師以及一些優(yōu)秀同學(xué)的意見(jiàn),在很大程度上使這次設(shè)計(jì)順利通過(guò)老師的審核和評(píng)定.在另一方面極大地提高了實(shí)踐能力，并對(duì)當(dāng)前機(jī)械和電子領(lǐng)域的研究狀況和發(fā)展方向有了一定的了解，機(jī)械設(shè)計(jì)這一領(lǐng)域這對(duì)我今后進(jìn)一步學(xué)習(xí)機(jī)械方面的知識(shí)有極大的幫助。在此，我忠心感謝蔡金平老師的指導(dǎo)和支持，以及一些同學(xué)給出的寶貴意見(jiàn)，可以說(shuō)沒(méi)有了你們的支持，這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)不可能這么順利的完成。在未來(lái)的工作和學(xué)習(xí)中，我將以更好的成績(jī)來(lái)回報(bào)各位領(lǐng)導(dǎo)和老師,回報(bào)老師和母校的辛勤栽培,做一名優(yōu)秀的大學(xué)畢業(yè)生,奉獻(xiàn)社會(huì)。