题目 机器人行走电路 班级 11计科（2）班 学号 2
姓名 钱佳能 指导 江老师 时间 2013年12月
景德镇陶瓷学院
电工电子技术课程设计任务书
姓名 钱佳能 班级 11计科（2）班 指导老师 江虹 设计课题： 机器人行走电路 设计任务与要求 本课题设计通过所学电子电工知识设计一个可以自行行走的机器人，能够自行前进与后退，可以改进成小车，可以搬运一些轻便的货物以及其他东西，可以给日常生活的人们带来方便，同时也让电子科技更加接近人们的生活，也发掘了自己的潜能和创新意识，锻炼了自己的能力和思维方式。具体需求如下： 1、 分析电路由几个部分组成，并用方框图对它进行整体描述； 2、 通过555多谐振荡器产生一定频率的方波给计数器，然后用计数器输出来驱动时间显示部分，用计数器的输出信号来控制直流电机正反转控制部分； 3、 可调节周期来控制小车的； 4、 画出系统框图，写出详细的过程； 5、 用Altium Designer软件画出完整的设计电路图，并列出元件清单 。 设计步骤 1、 查阅相关资料，开始撰写设计说明书； 2、 先给出总体方案并对工作原理进行大致的说明； 3、 依次对各部分分别给出单元电路，并进行相应的原理、参数分析计算、功能以及与其他部分电路的关系等等说明； 4、 列出标准的元件清单； 5、 总体电路的绘制及总体电路原理相关说明； 6、列出设计中所涉及的所有参考文献资料。 设计说明书字数不得少于3000字。 [1]电工技术与电子技术 王鸿明编著 清华大学出版社 2001 参考 [2]电路（第四版） 邱关源 主编 高等教育出版社 1999 文 [3]电工与电子技术 荣西林 主编 冶金工业出版社 2008 献 [4]数控电工电子基础 姚道如 主编 安徽科学技术出版社 2009 [5]电工与电路基础及运用 杨小平 主编 中国人名大学出版社 2011 目录
1、 总体方案与原理说明. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4
2、 多谐震荡电路. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5
3、 74HC161计时器显示电路 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6
4、 直流电机正反转驱动电路. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7
5、 555时基电路图及波形图. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .8
6、 74HC161加法计数器. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9
7、 总体电路原理图. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10
8、 元件清单；. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .12
9、 参考文献 . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . .13
10、设计心得体会 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .14
1、总体方案与原理说明
分析设计要求，要实现机器人的行走需要有驱动电路，驱动小车行走，同时
要有直流电机正反转电路，控制小车前进与后退。其中驱动电路，由555构成多谐振荡电路产生的方波驱动74161计数器进行显示，计数满后驱动JK触发器，产生规则的、周期可调的方波驱动信号；而直流电机正反转电路则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，从而实现小车的前进与后退。
555时基电路构成的多谐振荡器产生方波信号接到74HC161时钟端，触发74HC16加计数器计数，并通过74248驱动七段共阴极数码管DPY_7-SEG显示计数。加计数器计数满十，通过与非门74HC03产生下降沿信号驱动JK触发器，使JK触发器构成的T'触发器输出取非，从而驱动三极管构成的开关电路，通过各个三极管的导通与截止来实现直流电机两端的压差的正负跳变，驱动直流电动机的正反转，实现小车的前进与后退。其中，通过调节电位器RP1可以改变多谐电路输出方波周期，来调节小车的前进与后退的时间。
多谐震荡器(控制正转时脉冲宽度) 多谐震荡器(控制反转时脉冲宽度) 计数器 门电路，触发器
七段共阴极数码显示管 电动机 图1.总体设计方框图
2、单元电路1——多谐震荡电路
多谐震荡电路工作原理：由555定时器构成的多谐振荡器，接通电源后，
电容C2被充电，当VC上升到2/3VCC时，触发器被复位，
VO为低电平，电容C2放电，使VC下降。当VC下降到（1/3）VCC时，触发器又被置位，VO翻转为高电平。电容器C放电所需的时间为： tPL=RP1Cln2 可近似看成tPL=0.7R2C
当C放电结束时，T截止，VCC将通过R1、RP1向电容器C充电，VC由（1/3）VCC上升到（2/3）VCC所需的时间为：
tPH=(R1+RP1)Cln2 可近似看成tPH=0.7(R1+RP1)C 而当VC上升到（2/3）VCC时，触发器又周而复始，在输出端就得到一个周期性的方波，其频率为：
f=1/(tPL+tPH) 可近似看成f=1.43/[(R1+RP1)C]
图2.震荡原理图
电工与电子课程设计报告
