“探智-EC”
配套的實(shí)驗(yàn)課程：《嵌入式單片機(jī)》、《電機(jī)與控制》、《機(jī)電一體化系統(tǒng)綜合實(shí)踐》。
“探智-EC”是一款支撐嵌入式單片機(jī)、電機(jī)控制與驅(qū)動(dòng)、機(jī)電一體化等技術(shù)相關(guān)的專(zhuān)業(yè)核心課程實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。真正的模塊化設(shè)計(jì)，各功能模塊可獨(dú)立運(yùn)行，支持單一模塊教學(xué)，也可根據(jù)實(shí)驗(yàn)需求靈活組合，進(jìn)行綜合實(shí)踐教學(xué)。集成多種電機(jī)，如有刷電機(jī)、無(wú)刷電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)、舵機(jī)等，便于開(kāi)展機(jī)器人感知與控制實(shí)驗(yàn)。嵌入式主板具有豐富的通信接口，如UART、GPIO、IIC、SPI等，便于與外部設(shè)備通信和數(shù)據(jù)交換，擴(kuò)展性強(qiáng)?？苫贛atlab/Simulink搭建各類(lèi)電機(jī)驅(qū)動(dòng)與控制模型，通過(guò)Matlab/Simulink對(duì)機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)模型進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真，正逆運(yùn)算分析，并通過(guò) Embedded Coder將 Simulink 模型轉(zhuǎn)換為 C 或 C++ 代碼，直接在實(shí)驗(yàn)平臺(tái)進(jìn)行驗(yàn)證。
配套的實(shí)驗(yàn)課程大綱如下
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嵌入式單片機(jī)（20課時(shí)） |
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課次 |
課程名稱(chēng) |
內(nèi)容 |
課時(shí) |
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1 |
嵌入式ARM系統(tǒng) |
講解MCU、ARM處理器的概念，熟悉實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的嵌入式系統(tǒng)架構(gòu)，講解嵌入式系統(tǒng)在機(jī)器人中的核心應(yīng)用框架，使用Keil建立嵌入式開(kāi)發(fā)工程模板。 |
2 |
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點(diǎn)亮LED實(shí)驗(yàn) |
基于嵌入式實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的單片機(jī)芯片，學(xué)習(xí)如何操作GPIO，使用寄存器、庫(kù)函數(shù)點(diǎn)亮LED。 |
2 |
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3 |
定時(shí)器中斷實(shí)驗(yàn) |
學(xué)習(xí)嵌入式單片機(jī)定時(shí)器原理，學(xué)習(xí)如何實(shí)現(xiàn)定時(shí)器中斷?；诙〞r(shí)器終端按照不同頻率實(shí)現(xiàn)LED燈循環(huán)閃爍。 |
2 |
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4 |
串口通信實(shí)驗(yàn) |
了解串口通信的原理，串口硬件通信連接與接口定義，學(xué)習(xí)如何基于嵌入式單片機(jī)進(jìn)行串口通信，串口收發(fā)數(shù)據(jù)，基于串口調(diào)試并控制總線式數(shù)字舵機(jī)，控制舵機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。通過(guò)串口獲取總線式傳感器數(shù)據(jù)。 |
2 |
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5 |
ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn) |
了解模數(shù)轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)采集的原理，基于嵌入式實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的單片機(jī)芯片，學(xué)習(xí)如何配置引腳的GPIO為模擬輸入，獲取模擬量傳感器的數(shù)據(jù)信息。 |
2 |
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6 |
按鍵響應(yīng) |
學(xué)習(xí)嵌入式單片機(jī)如何監(jiān)控按鍵輸入，基于初級(jí)狀態(tài)機(jī)實(shí)現(xiàn)消除抖動(dòng)，實(shí)現(xiàn)單片機(jī)監(jiān)控按鍵長(zhǎng)按、雙擊等高級(jí)按鍵功能。 |
2 |
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7 |
狀態(tài)機(jī)綜合實(shí)驗(yàn) |
基于LED、按鍵、定時(shí)器寫(xiě)一個(gè)綜合的狀態(tài)機(jī)實(shí)驗(yàn)、讓LED按向左或向右的方向“跑”，實(shí)現(xiàn)按鍵控制跑馬燈的速度和方向，強(qiáng)化對(duì)于狀態(tài)機(jī)的理解。 |
2 |
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8 |
SPI通信實(shí)驗(yàn) |
學(xué)習(xí)SPI原理，SPI硬件通信連接與接口定義，實(shí)現(xiàn)嵌入式單片機(jī)通過(guò)SPI通信的方式控制TFT屏幕顯示不同的內(nèi)容。 |
2 |
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9 |
IIC通信實(shí)驗(yàn) |
學(xué)習(xí)IIC原理，IIC硬件通信連接與接口定義，實(shí)現(xiàn)嵌入式單片機(jī)通過(guò)IIC通信的方式獲取溫度傳感器信息。 |
2 |
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10 |
CAN通信實(shí)驗(yàn) |
學(xué)習(xí)CAN總線通信原理，CAN硬件通信連接與接口定義，實(shí)現(xiàn)嵌入式單片機(jī)通過(guò)CAN總線驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)。 |
2 |
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電機(jī)與控制（20課時(shí)） |
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課次 |
課程名稱(chēng) |
內(nèi)容 |
課時(shí) |
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1 |
嵌入式ARM系統(tǒng) |
講解MCU、ARM處理器的概念，熟悉實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的嵌入式系統(tǒng)架構(gòu)，講解嵌入式系統(tǒng)在機(jī)器人中的核心應(yīng)用框架，使用Keil建立嵌入式開(kāi)發(fā)工程模板。 |
2 |
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2 |
定時(shí)器中斷實(shí)驗(yàn) |
學(xué)習(xí)嵌入式單片機(jī)定時(shí)器原理，學(xué)習(xí)如何實(shí)現(xiàn)定時(shí)器中斷。 |
2 |
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3 |
串口通信實(shí)驗(yàn) |
了解串口通信的原理，串口硬件通信連接與接口定義，學(xué)習(xí)如何基于嵌入式單片機(jī)進(jìn)行串口通信，串口收發(fā)數(shù)據(jù)，基于串口調(diào)試并控制總線式數(shù)字舵機(jī)，控制舵機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。通過(guò)串口獲取總線式傳感器數(shù)據(jù)。 |
2 |
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4 |
步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制 |
將步進(jìn)電機(jī)作為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，通過(guò)改變步進(jìn)電機(jī)控制脈沖頻率和數(shù)量來(lái)控制電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)。 |
2 |
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5 |
CAN通信實(shí)驗(yàn) |
學(xué)習(xí)CAN總線通信原理，CAN硬件通信連接與接口定義，實(shí)現(xiàn)嵌入式單片機(jī)通過(guò)CAN總線控制步進(jìn)電機(jī)。 |
2 |
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6 |
無(wú)刷直流電機(jī) |
學(xué)習(xí)485總線通信原理，485硬件通信連接與接口定義，實(shí)現(xiàn)嵌入式單片機(jī)通過(guò)485總線控制無(wú)刷直流電機(jī)。 |
2 |
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7 |
有刷直流電機(jī) |
學(xué)習(xí)有刷直流電機(jī)運(yùn)行原理與應(yīng)用場(chǎng)景，基于嵌入式單片機(jī)芯片驅(qū)動(dòng)電機(jī)。 |
2 |
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8 |
有刷直流電機(jī)測(cè)速法 |
通過(guò)讀取電機(jī)編碼器數(shù)據(jù)，學(xué)習(xí)M測(cè)速法、T測(cè)速法、M/T測(cè)速法的使用，對(duì)比測(cè)速波形，分析不同測(cè)速法的應(yīng)用場(chǎng)景。 |
2 |
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9 |
電機(jī)減速器與扭矩測(cè)量與選型實(shí)驗(yàn) |
對(duì)比不同減速器下的電機(jī)扭矩，測(cè)量不同減速箱下扭矩測(cè)量，了解不同載重的機(jī)器人如何選擇其驅(qū)動(dòng)電機(jī)。 |
2 |
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10 |
機(jī)械臂控制綜合實(shí)驗(yàn) |
控制三軸機(jī)械臂的三個(gè)步進(jìn)電機(jī)運(yùn)動(dòng)，并實(shí)現(xiàn)抓取與放置。 |
2 |
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機(jī)電一體化系統(tǒng)綜合實(shí)踐（20課時(shí)） |
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課次 |
課程名稱(chēng) |
內(nèi)容 |
課時(shí) |
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1 |
嵌入式ARM系統(tǒng) |
講解MCU、ARM處理器的概念，熟悉實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的嵌入式系統(tǒng)架構(gòu)，講解嵌入式系統(tǒng)在機(jī)器人中的核心應(yīng)用框架，使用Keil建立嵌入式開(kāi)發(fā)工程模板。 |
2 |
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2 |
定時(shí)器中斷實(shí)驗(yàn) |
學(xué)習(xí)嵌入式單片機(jī)定時(shí)器原理，學(xué)習(xí)如何實(shí)現(xiàn)定時(shí)器中斷。 |
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3 |
串口通信實(shí)驗(yàn) |
了解串口通信的原理，串口硬件通信連接與接口定義，學(xué)習(xí)如何基于嵌入式單片機(jī)進(jìn)行串口通信，串口收發(fā)數(shù)據(jù)，通過(guò)串口獲取總線式傳感器數(shù)據(jù)。 |
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4 |
按鍵響應(yīng) |
學(xué)習(xí)嵌入式單片機(jī)如何監(jiān)控按鍵輸入，基于初級(jí)狀態(tài)機(jī)實(shí)現(xiàn)消除抖動(dòng)，實(shí)現(xiàn)單片機(jī)監(jiān)控按鍵長(zhǎng)按、雙擊等高級(jí)按鍵功能。 |
2 |
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5 |
步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制 |
將步進(jìn)電機(jī)作為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，通過(guò)改變步進(jìn)電機(jī)控制脈沖頻率和數(shù)量來(lái)控制電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)。 |
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6 |
CAN通信實(shí)驗(yàn) |
學(xué)習(xí)CAN總線通信原理，CAN硬件通信連接與接口定義，實(shí)現(xiàn)嵌入式單片機(jī)通過(guò)CAN總線控制步進(jìn)電機(jī)。 |
2 |
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7 |
機(jī)械臂控制綜合實(shí)驗(yàn) |
控制三軸機(jī)械臂的三個(gè)步進(jìn)電機(jī)運(yùn)動(dòng)，并實(shí)現(xiàn)氣泵控制的抓取與放置。 |
2 |
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8 |
屏幕顯示實(shí)驗(yàn) |
學(xué)習(xí)SPI原理，SPI硬件通信連接與接口定義，實(shí)現(xiàn)嵌入式單片機(jī)通過(guò)SPI通信的方式控制TFT屏幕顯示不同的內(nèi)容。 |
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9 |
機(jī)械臂正逆運(yùn)算實(shí)驗(yàn) |
根據(jù)三軸機(jī)械臂機(jī)械結(jié)構(gòu)，依據(jù)機(jī)械臂末端位置信息，反算出三個(gè)步進(jìn)電機(jī)位置，并控制步進(jìn)電機(jī)移動(dòng)到指定位置，計(jì)算移動(dòng)誤差。 |
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10 |
機(jī)械臂抓取控制綜合實(shí)踐 |
基于步進(jìn)電機(jī)機(jī)械臂前方的距離傳感器數(shù)據(jù)，獲取前方待抓取物體的信息，通過(guò)逆運(yùn)動(dòng)學(xué)解算出各機(jī)械臂關(guān)節(jié)角度，推算出步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)步數(shù)，完成抓取。通過(guò)按鍵切換機(jī)械臂運(yùn)行狀態(tài)，顯示屏顯示機(jī)械臂運(yùn)行信息。 |
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