电子电工课程设计(2)

LAMP SPEAKER DC—MOTOR TRIAC 2K BRAIGE1 0.01uF 470uF 10uF 100 100 1K 240K 7812

1 1 MG U2,U3 RP1 D1 C3 C4 C1,C2 R3 R1 R2 R4,R6,R7,R5 RV1 U7

1个 1个 1个 各1个 1个 1个 1个 1个 2个 1个 2个 4个 1个 1个

有害气体检测报警及抽排电路设计

2机器人行走电路设计

1设计方案要求

通过所学电子电工知识设计一个机器人行走的电路，能够自行前进与后退，作为机器人设计的基础可以给人们日常生活带来方便，同时也可以让电子科技更加接近人们的生活，也可以发掘自己的潜能和创新意识，锻炼自己的能力和思维方式。

要求：1、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。

2、机器人行走动力只能使用干电池，不能使用动力电源。

3、机器人前进、后退时间可调。

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通过分析设计要求，要实现机器人行走需要有驱动电路，驱动小车行走，同时要有直流电动机正反转电路，控制小车前进与后退。其中驱动电路由555定时器构成的多谐振荡电路产生的方波驱动计数器进行显示，计数器满后驱动JK触发器，改变输出状态，从而实现电机运转方向的变化，即实现机器人的前进与后退。

图2-1 设计方框图

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2.3.1设计的原理图

图2-2机器人行走电路原理图

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2.3.2各部分电路原理

2.3.2.1 555定时器构成的多谐振荡器

报警装置电路核心是用555定时器组成的多谐振荡器。

图2-3 555定时器组成的多谐振荡器电路图

原理说明：它含有两个电压比较器，一个基本RS触发器，一个放电开关T，较器的参考电压由三只5KΩ的电阻器构成分压，它们分别使高电平比较 器A1同相比较端和低电平比较器A2的反相输入端的参考电平为

和

。A1和A2的

时，触

输出端控制RS触发器状态和放电管开关状态。当输入信号输入并超过

发器复位，555的输出端3脚输出低电平，同时放电，开关管导通；当输入信号自

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脚输入并低于止。

时，触发器置位，555的3脚输出高电平，同时放电，开关管截

是复位端，当其为0时，555输出低电平。平时该端开路或接VCC。Vc是限制电压端（5脚），平时输出

作为比较器A1的参考电平，当5脚外接一个输入电压，

即改变了比较器的参考电平，从而 实现对输出的另一种控制，在不接外加电压时，通常接一个0.01uf的电容器到地，起滤波作用，以消除外来的干扰，以确保参考电平的稳定。

参数计算：输出信号的时间参数是： T==0.7（R1+R2）

C =0.7R2C（其中，需的时间。）

为VC由

上升到

所需的时间，

为电容C放电所

555构成占空比可调的多谐振荡器占空比

则可近似看成f=1.43/[(R1+R2)C]，在本题中R1=5K，R2（500K）可调，则频率可调，控制计数器，从而机器人前进后退的时间可调。在本电路中，电机前进与后退的时间是0.7s—42s。当Rv1=0时，t=0.7s;当Rv1=500k时，t=42s。

图2-4 555定时器组成的多些振荡器工作波

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2.3.2.2计时器电路

图2-5 74161构成的计数器及7448构成的显示电路

表二：74161的功能表

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简要说明：

161 为可预置的4 位二进制同步计数器，清除端是异步的。当清除端RD为低电平时，不管时钟端CP 状态如何，即可完成清除功能。161 的预置是同步的。当置入控制器LD 为低电平时，在CP上升沿作用下，输出端QA－QD 与数据输入端A－D 相一致。161 的计数是同步的，靠CP 同时加在四个触发器上而实现的。当ENP、ENT

均为高电平时，在CP 上升沿作用下QA－QD 同时变化，从而消除了异步计数器中出现的计数尖峰。管脚图：

图2-6 74161的引脚图及逻辑符号

2.3.2.3 D触发器

D 触发器原理说明：D触发器的D代表延迟或数据，它的输出是发生在早于一个时钟脉冲之前的D输入的函数。在时钟脉冲期间，在D输入提供“1”会导致输出变为1，否则输出变为0。其中Qn+1是时钟脉冲以后的Q输出，它取决于D的输入状态。特性方程：Qn 1=D 。

图2-7 触发器电路

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图2-8 触发器引脚图及逻辑符号

表三 ：D触发器状态转化表

2.3.2.4电动机装置电路

图2-9电机H桥电路

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原理说明：此设计采用H桥电路连接电动机，实现电动机的正反转功能。当输入端口即1端口输入高电平时，三极管Q1和Q4导通，从而实现电动机的正转；当接低电平时，三极管Q2和Q3导通，从而实现电动机的反转，如图2-9所示。

2.3.2.4控制电机转动电路

通过数据选择器选择输出信号，当A=1,B=1时，电路自动运行正转或反转;当A=1，B=0，电机强制顺时针转动；当A=0，B=1时，电机强制逆时针转动。如图2-8所示：

图2-10 转动控制电路

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