一种基于嵌入式技术的实训平台的制作方法

1.本实用新型属于嵌入式教学技术领域，具体是指一种基于嵌入式技术的实训平台。


背景技术：

2.基于嵌入式技术的教学实训套件在高等教育电子类实训当中有着广泛的应用前景，但是也面临着一些弊端，例如实训套件配套案例比较简单，学生的参与感不是很强。


技术实现要素：

3.为了解决上述难题，本实用新型提供了一种通过车体前方8路红外传感器检测黑线进行导航，通过超声波监测前方障碍物的基于嵌入式技术的实训平台。
4.为了实现上述功能，本实用新型采取的技术方案如下：一种基于嵌入式技术的实训平台，包括循迹模块、超声波距离检测模块、前大灯照明模块、嵌入式核心控制模块、物联网模块、核心板和电机，所述循迹模块与核心板端口相连，所述超声波距离检测模块通过4p的彩排线与核心板上的p6端口相连，所述前大灯照明模块与核心板端口相连，所述嵌入式核心控制模块与核心板端口相连，所述电机与嵌入式核心控制模块相连，所述物联网模块与核心板相连；实训平台将物联网模块与核心板结合成一个整体，此时物联网模块可配合核心板向其它实训平台发送数据，也可以单独当做一个物联网模块使用。
5.进一步地，所述循迹模块采用8路红外寻迹，每路寻迹可单独调整，预留 10p接口与核心板进行通讯，所述循迹模块采用lth1550红外对管调制信号；实训平台采用8路红外光电对管进行检测，由于8路检测电路一样在此只说明其中1路原理：红外对管lth1550通过调制信号进行驱动，当红外信号遇到黑色线段时会被吸收，此时运算放大器lm358的7管脚会有高电平变化，主控芯片会检测此变化并做出相应处理。
6.进一步地，所述超声波测距模块上设有电源指示灯和分体式超声波传感器；接收频率可调，超声波发射端采用6级驱动输出，发射端采用调制技术发射功率更强，接收更灵敏，测量距离1m误差范围
±
1cm，超声波测距模块通过程序可水平180
°
旋转探测周围障碍物；
7.进一步地，所述分体式超声波传感器电路采用ne555芯片，ne555组成的方波产生电路，当单片机产生低电平信号，此时74hc14芯片会输出一个高电平信号，这个信号经过由74hc08，并与ne555产生的40khz方波“相与”此时这个方波通过74ls04组成的6反向器增大了驱动电流，用来驱动超声波发射头工作，当超声波接收端的解调电路接收到回波，会产生电平变化，编写程序时可以通过单片机产生低电平信号，使ne555产生的方波能够通过74hc08，此时应开启单片机的定时器并计时，当超声波接收端接收到回波时，关闭定时器，根据公式就可以算出当前障碍物与小车的距离。
8.进一步地，所述前大灯照明模块包括红外发射电路、前大灯模块、转向灯模块和光强度传感器。
9.进一步地，所述转向灯电路中包括三极管q1和三极管q2，转向灯电路工作原理如下：单片机与74hc14的输入管脚相连，当单片机输出低电平时经过由 74hc14变为高电平，此时三极管q1和三极管q3截止状态，电流无法通过这两个三极管流入到下方的led当中，所以转向灯无法点亮，当单片机输出高电平时74hc14输出低电平，此时三极管q1和q2导通，电流与led构成回路， led被点亮。
10.进一步地，所述红外发射电路采用ne555芯片，所述红外发射电路中设有调节滑动变阻器r9；ne555组成38khz载波发射电路，调节滑动变阻器r9可以改变载波频率，单片机与74hc14的5管脚相连，通过程序控制74hc14输出高、低电平，并与74hc08的载波信号(38khz方波信号)相乘(进行编码)，此时红外信号完成编码后通过d3红外发射头发出红外编码。
11.进一步地，所述嵌入式核心控制模块采用嵌入式芯片作为主控芯片，所述电机采用12v电机，所述电机与核心板相连；电机正极vcc与核心板a01连接，电机负极gnd与核心板a02连接，霍尔传感器正极vcc与 5v连接，霍尔传感器负极与gnd连接，电机码盘输出s1与原理图中的lefta相连接。
12.进一步地，所述嵌入式核心控制模块采用tb6612电机芯片，tb6612电机芯片的控制逻辑表，单片机管脚p4.1、p5.2、p5.3、p5.4为控制电机的正反转， pwm管脚为电机调速管脚，通过单片机改变pwm波形来控制电机的转速。
13.本实用新型采取上述结构取得有益效果如下：本实用新型提供的一种基于嵌入式技术的实训平台操作简单，机构紧凑，设计合理，将传统的嵌入式教学套件升级成嵌入式实训平台，该平台覆盖的技术范围广包含了嵌入式、传感器、物联网等相关知识点，既能单独做为课程又能互相联系，创新点如下：
14.1、外观新颖能够激发学生的学习兴趣；
15.2、能满足电子类和计算机类实训要求覆盖专业更广；
16.3、平台预留二次开发接口，方便后续升级。
附图说明
17.图1为本实用新型一种基于嵌入式技术的实训平台的超声波距离检测模块电路原理图；
18.图2为本实用新型一种基于嵌入式技术的实训平台的转向灯模块电路图；
19.图3为本实用新型一种基于嵌入式技术的实训平台的前大灯模块电路图；
20.图4为本实用新型一种基于嵌入式技术的实训平台的红外发射电路图；
21.图5为本实用新型一种基于嵌入式技术的实训平台的嵌入式核心控制模块电路图；
22.图6为本实用新型一种基于嵌入式技术的实训平台的循迹模块电路图。
具体实施方式
23.下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
24.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。以下结合附图，对本实用新型做进一步详细说明。
25.如图1-6所示，本实用新型一种基于嵌入式技术的实训平台，包括循迹模块、超声波距离检测模块、前大灯照明模块、嵌入式核心控制模块、物联网模块、核心板和电机，所述循迹模块与核心板端口相连，所述超声波距离检测模块通过4p的彩排线与核心板上的p6端口相连，所述前大灯照明模块与核心板端口相连，所述嵌入式核心控制模块与核心板端口相连，所述电机与嵌入式核心控制模块相连，所述物联网模块与核心板相连。
26.所述循迹模块采用8路红外寻迹，每路寻迹可单独调整，预留10p接口与核心板进行通讯，所述循迹模块采用lth1550红外对管调制信号。
27.所述超声波测距模块上设有电源指示灯和分体式超声波传感器；接收频率可调，超声波发射端采用6级驱动输出，发射端采用调制技术发射，测量距离 1m，误差范围
±
1cm，超声波测距模块通过程序可水平180
°
旋转探测周围障碍物。
28.所述分体式超声波传感器电路采用ne555芯片；ne555组成的方波产生电路。
29.所述前大灯照明模块包括红外发射电路、前大灯模块、转向灯模块和光强度传感器。
30.所述转向灯电路中包括三极管q1和三极管q2。
31.所述红外发射电路采用ne555芯片，所述红外发射电路中设有调节滑动变阻器r9；ne555组成38khz载波发射电路，调节滑动变阻器r9改变载波频率。
32.所述嵌入式核心控制模块采用嵌入式芯片作为主控芯片，所述电机采用12v 电机，所述电机与核心板相连。
33.所述嵌入式核心控制模块采用tb6612电机芯片。
34.具体使用时
35.如图1所示超声波测距模块电路：长62mm宽35mm，板载电源指示灯，分体式超声波传感器，接收频率可调，超声波发射端采用6级驱动输出，发射端采用调制技术发射功率更强，接收更灵敏，测量距离1m误差范围
±
1cm。超声波板通过程序可水平180
°
旋转探测周围障碍物。
36.超声波传感器采用的由ne555组成的方波产生电路，当单片机产生低电平信号，此时74hc14芯片会输出一个高电平信号，这个信号经过由74hc08，并与ne555产生的40khz方波“相与”此时这个方波通过74ls04组成的6反向器增大了驱动电流，用来驱动超声波发射头工作，当超声波接收端的解调电路接收到回波，会产生电平变化，编写程序时可以通过单片机产生低电平信号，使ne555产生的方波能够通过74hc08，此时应开启单片机的定时器并计时，当超声波接收端接收到回波时，关闭定时器，根据公式就可以算出当前障碍物与小车的距离。
37.如图2所示转向灯电路：具体工作原理如下，单片机与74hc14的输入管脚相连，该芯片是一款高速cmos非门芯片，经常作为波形整形器用，这样能保证该芯片输出的高低电
平的波形比较“陡峭”。当单片机输出低电平时经过由 74hc14变为高电平，此时三极管q1和q3截止状态，电流无法通过这两个三极管流入到下方的led当中，所以转向灯无法点亮，当单片机输出高电平时 74hc14输出低电平，此时三极管q1和q2导通，电流与led构成回路，led 被点亮。
38.如图3所示前大灯电路：单片机的1.4管脚通过电阻r23与p沟道场效应管(芯片型号ao3401)相连，当单片机1.4管脚为低电平时场效应管导通，此时两个led大灯接通电流，大灯点亮。
39.如图4所示红外发射电路：该电路由ne555组成38khz载波发射电路，调节滑动变阻器r9可以改变载波频率，单片机与74hc14的5管脚相连，通过程序控制74hc14输出高、低电平，并与74hc08的载波信号(38khz方波信号) 相乘(进行编码)，此时红外信号完成编码后通过d3红外发射头发出红外编码。
40.如图5所示嵌入式核心控制模块电路图：嵌入式核心控制模块主要功能是做电机驱动的，基于嵌入式技术的实训平台上的电机采用的是如下图所示的12v 电机，电机正极vcc与核心板a01连接，电机负极gnd与核心板a02连接，霍尔传感器正极vcc与 5v连接，霍尔传感器负极与gnd连接，电机码盘输出s1与原理图中的lefta相连接。
41.根据tb6612电机芯片的控制逻辑表，单片机管脚p4.1、p5.2、p5.3、p5.4 为控制电机的正反转，pwm管脚为电机调速管脚，通过单片机改变pwm波形来控制电机的转速。
42.实训平台将物联网与嵌入式核心板结合成一个整体，此时物联网模块可配合嵌入式核心板向其它实训平台发送数据，也可以单独当做一个物联网模块使用。
43.如图6所示循迹模块电路图：长138mm宽56mm，采用8路红外寻迹，每路寻迹可单独调整，预留10p接口可与核心板进行通讯，实训平台采用8路红外光电对管进行检测，电路原理如下图所示，由于8路检测电路一样在此只说明其中1路原理。红外对管lth1550通过调制信号进行驱动，当红外信号遇到黑色线段时会被吸收，此时运算放大器lm358的7管脚会有高电平变化，主控芯片会检测此变化并做出相应处理。
44.以上对本实用新型及其实施方式进行了描述，这种描述没有限制性，附图中所示的也只是本实用新型的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。总而言之如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本实用新型创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本实用新型的保护范围。