机器人行走设计电路课程设计.doc
机器人行走电路设计
1意义和要求
1.1意义：了解机器人技术的根本知识，将所学的电子技术知识，以及自学的有关单片机知识运用到设计中来。把理论与实际相结合，能够更好的掌握单片机的应用，同时提高自己的动手能力。同时结合电子技术根底知识设计电路，提高自己的运用，思考能力。让电子科技更加接近我们的生活，挖掘我们的潜能和创新意识。
1.2要求：设计一个能前进、后退的机器人行走控制电路。
接通电源，机器人前进，行走一段时间后，机器人自动后退，退行一段时间后自动前行，周而复始。
1.2.2机器人行走动力只能使用干电池，不能使用动力电源。
机器人前进、后退时间可调。
对设计电路进行仿真。
1.3创新方面：可以控制机器人行走过程的暂停和行走，并且与时间控制同步。
2设计总体方案
2.1设计思路
通过对设计要求分析之后，知道要完成设计需要以下几个局部：信号发生电路、时间控制电路、电机驱动电路。本设计信号发生器由两片74LS123组成一个矩形波信号发生器，利用开关S瞬时接地，使电路起振驱动74LS192减计数器进行显示，后接一个显示器来显示时间，计数满后驱动JK触发器产生规那么的、周期可调的方波驱动信号，再由双JK触发器接受触发信号，JK触发器为负沿触发，改变电动机的正传于与反转经过驱动电路驱动电机工作，而直流电机驱动电路那么是由驱动信号驱动三极管构成的开关电路，通过三极管的导通与截止来控制直流电动机的正反转，从而实现机器人的前进与后退。
2.2原理结构框图
74LS192减计数器显示机器人前进或后退时间7SEG—BCD控制数码管显示电路显示计数器计数满产生触发信号触发JK触发器两片74LS123组成的信号发生器
74LS192减计数器显示机器人前进或后退时间
7SEG—BCD控制数码管显示电路显示
计数器计数满产生触发信号触发JK触发器
两片74LS123组成的信号发生器
触发器发出信号驱动直流电机两端压差发生
触发器发出信号驱动直流电机两端压差发生
正负跳变
直流电机正反转，实现机器人的前进或后退
直流电机正反转，实现机器人的前进或后退
图1：原理结构框图
2.3整体原理电路图
图2：机器人行走电路图
2.4设计原理分析
2.4.1方波信号发生器
集成单稳态触发器在没有触发信号输入时，电路输出Q=0，电路处于稳态；当输入端输入触发信号时，电路由稳态转入暂稳态，使输出Q=1；待电路暂稳态结束，电路又自动返回到稳态Q=0。集成单稳态触发器有非重触发和可重触发两种，74LS123是一种双可重触发的单稳态触发器。
1、74LS123管脚图
图3：74LS123管脚图
2、74LS123功能图
图4：74LS123功能图
说明：
1.外接电容接在Cext〔正〕和Rext/Cext〔正〕之间
2.为了改善脉冲宽度的精度和重复性，可在Rext/Cext和
Vcc之间接外接电阻。
3.为了得到可变脉冲宽度，可在Rext/Cext和Vcc之间接接可变电阻。
4.在Cext1000pF时，输出脉冲宽度tw≈0.45RextCext。
器件的可重触发功能是指在电路一旦被触发〔即Q=1〕后，只要Q还未恢复到0，电路可以被输入脉冲重复触发，Q=1将继续延长，直至重复触发的最后一个触发脉冲的到来后，再经过一个tw〔该电路定时的脉冲宽度〕时间，Q才变为0，如图5所示：
图5：输出脉冲周期图
3、74LS123的使用方法：
〔1〕有A和B两个输入端，A为下降沿触发，B为上升沿触发，只有AB=1时电路才被触发。
〔2〕连接Q和A或Q与B，可使器件变为非重触发单稳态触发器。
〔3〕CLR=0时，使输出Q立即变为0，可用来控制脉冲宽度。
〔4〕按图6连接电路，可组成一个矩形波信号发生器，利用开关S瞬时接地，使电路起振。
图6：矩形波信号发生电路
2.4.274LS192减计数器构成数码显示电路
1、74LS192管脚图
图7：74LS192管脚图
2、74LS192功能表：
图8：74LS192功能图
说明：
CPU为加计数时钟输入端，CPD为减计数时钟输入端。
LD为预置输入控制端，异步预置。
CR为复位输入端，高电平有效，异步去除。
TCU为进位输出：1001状态后负脉冲输出，
TCD为借位输出：0000状态后负脉冲输出。
3、原理说明
由两片74LS123芯片组成的矩形方波信号接入到74LS192时钟端，驱动74LS192进行减计数。图9中74LS192计数从16减至零时TCD端产生负脉冲输出信号接入触发信号驱动JK触发器，JK触发器触发信号是驱动电机转动的信号。数码显示电路通过7SEG—BCD数码管进行显示。
4、数码显示电路及JK触发信号产生
图9：数字显示电路
2.4.3直流电机正反转驱动电路
原理说明：
JK触发器的时钟