如何安装和调试系统？设备、工具、器件、材料需求表

1.任务所需设备、工具、器件、材料

任务所需设备、工具、器件、材料见表9.6。

表9.6　任务所需设备、工具、器件、材料

2.系统安装

为了满足机器人的性能要求，机器人的机械结构应该具有稳定性、运动灵活性和足够强度的特点，同时尺寸要小、容量要大、质量要轻。循迹小车的机械结构组成部分主要有车体结构设计、控制主板安装、循迹传感器安装、电机及驱动模块安装和电源模块安装。

1）车体结构设计

为了保证小车良好的直线性，采用双电机驱动左右两轮的方式，在车体的后端装有一个不锈钢万向滚珠，这样可以使小车获取较好的机动性和灵活性。底盘采用铝合金框架，以增大其坚固性，减轻质量。自动循迹小车车体如图9.38所示。

2）控制主板安装

检查元器件质量；在万能板（或PCB板）上焊接好元器件；检查焊接电路；用编程器将.hex文件烧写至单片机；将单片机插入IC座。

3）循迹传感器安装

在小车具体的循迹行走过程中，为了能精确测定黑线位置并确定小车行走的方向，需要同时在底盘装设4个红外探测头，进行两级方向纠正控制，提高其循迹的可靠性。这4个红外探头的具体位置如图9.39所示。

图9.38　自动循迹小车车体

图9.39　传感器安装图

图9.39循迹传感器全部在一条直线上。其中X1与Y1为第一级方向控制传感器，X2与Y2为第二级方向控制传感器，并且黑线同一边的两个传感器之间的宽度不得大于黑线的宽度。小车前进时，始终保持（如图中所示的行走轨迹黑线）在X1和Y1这两个第一级传感器之间，当小车偏离黑线时，第一级传感器就能检测到黑线，把检测的信号送给小车的处理、控制系统，控制系统发出信号对小车轨迹予以纠正。若小车回到了轨道上，即4个探测器都只检测到白纸，则小车会继续行走；若小车由于惯性过大依旧偏离轨道，越出了第一级两个探测器的探测范围，这时第二级探测器动作，再次对小车的运动进行纠正，使之回到正确轨道上去。可以看出，第二级方向探测器实际是第一级的后备保护，从而提高了小车循迹的可靠性。

给光电检测电路通电后，将红外对管放在黑线和白线上方经过不断调试与测量，最后得出将光电检测电路板安装在距地面1.5 cm的高度，保证了小车寻迹的可靠性。循迹传感器及检测电路安装图如图9.40所示。

4）电机及驱动模块安装

图9.40　循迹传感器及检测电路安装图(www.xing528.com)

如图9.41所示，系统减速比为1∶74的直流电机，减速后电机的转速为100 r/min。驱动模块采用专用芯片L298N 作为电机驱动芯片，L298N 的5、7、10、12 四个引脚接到单片机上，通过对单片机的编程就可实现直流电机的PWM调速控制。

图9.41　电机驱动电路安装图

5）电源模块安装

在本设计中，51单片机使用5 V电源，电机使用6 V电源。考虑到电源为充电电池组，额定电压为7.2 V，实际充满电后电压则为6.5～6.8 V，所以单片机及传感器模块采用7805稳压后的5 V电源供电，电动机直接由电池供电，电池由电池盒固定。

3.系统调试

1）硬件调试

硬件调试是系统的基础，只有硬件能够全部正常工作后才能在以此为基础的平台上加载软件从而实现系统功能。

电源模块调试：当硬件完全焊接好后最应该测试的就是电源模块，因为电源是各部分电路模块正常工作的根本。由于本设计中的电源模块采用的是外接4.5 V（理论上5 V）的干电池，所以比较简单，但是应该注意电源进线的正负极性，因为该系统使用的是直流电输入，一旦接反就会给系统的硬件带来损坏。先确定电源是否正确，单片机的电源引脚电压是否正确，是不是所有的接地引脚都接了地。如果单片机有内核电压的引脚，需测试内核电压是否正确。

单片机最小系统调试：测量晶振有没有起振，一般晶振起振两个引脚都会有1 V多的电压；检查复位电路是否正常；测量单片机的ALE引脚，看是否有脉冲波输出，以判断单片机是否工作，因为51单片机的ALE为地址锁存信号，每个机器周期输出两个正脉冲。

红外检测模块：此部分主要用来采集黑线信息，然后传输给单片机，可以检测LM324输出端判断红外检测模块是否正常工作。

电机驱动模块：芯片工作电压5 V，电机端输出电压是由VS端输入电压决定的。通电后检测VS端输入电压是否有电压，如果没有说明电机驱动电路有问题，如果有可以基本确定电机驱动电路正常。

2）软件调试

如果硬件电路检查后，没有问题却实现不了设计要求，则可能是软件编程的问题，首先应检查初始化程序，然后是读温度程序、显示程序以及继电器控制程序，对这些分段程序，要注意逻辑顺序、调用关系以及涉及的标号，有时会因为一个标号而影响程序的执行，除此之外，还要熟悉各指令的用法，以免出错。还有一个容易忽略的问题，就是源程序生成的代码是否烧入单片机中，如果这一过程出错，那不能实现设计要求也是情理之中的事。

3）软、硬件联调

软件调试主要是在系统软件编写时体现的，一般使用Keil2进行软件编写和调试。进行软件编写时首先要分清软件应该分成哪些部分，不同的部分分开编写和调试时是最方便的。

在硬件调试正确和软件仿真也正确的前提下，就可以进行软硬件联调了。首先，先将调试好的程序通过下载器下载到单片机，然后就可以上电看结果。观察系统是否能够实现你所要的功能。如果不能就先利用示波器观察单片机的时钟电路，看是否有信号，因为时钟电路是单片机工作的前提，所以一定要保证时钟电路正常。如果不能分析出是硬件问题还是软件问题，就重新检查软硬件。一般情况下硬件电路可以通过万用表等工具检测出来，如果硬件没有问题，则必然是软件问题，就应该重新检查软件。用这种方法调试系统指导系统完全正确。