基于CDIO教学模式下移动机器人制作研究

摘要

近些年随着嵌入式单片机的广泛应用和电子技术的快速更新，使学习和工作变得越来越便利。在利用嵌入式单片机的自动控制系统中，常常将单片机作为一个核心元器件，结合实际需要的其他硬件组成功能电路，使单片机起到控制这些硬件的作用。同时，很多工科学生在就业中面临实践能力差，知识单一，综合能力不高等问题。本文运用了构思(Conceive)、设计(Design)、实现(Implement)、运作(Operate)，简称CDIO的工程教育理念，设计制作移动机器人，充分体现了以产品为导向的教育理念，实现多学科知识的综合。最后运用课赛结合的方法，切实地调动了学生的学习积极性，激发创新和创造的能力。
　　移动机器人具体的设计与制作主要是以32位嵌入式单片机STM32F103C8T6为核心芯片，以单片机的最小系统电路为基础，增加执行机构包括电机驱动电路L298芯片、稳压电源LM2596和MIC5205BM5电路、BMX-02蓝牙串口通讯模块等，组成移动机器人的完整电路。
　　移动机器人电原理图使用Altium_Designer9软件绘制，在掌握实际元件封装的基础上进行 PCB双面板图的设计，并将设计检测好的图形通过雕刻机制作出来，最后利用手工焊接的方法进行电路板元件的焊接安装。
　　移动机器人软件设计是利用Keil uVision4开发平台进行编程，将程序同样分成几个模块，以搭积木的方法，通过项目初期的小试验，了解和掌握单个模块的驱动和调试方法，再进行整体的程序编写。尤其控制移动机器人手臂升降功能的舵机，利用单片机芯片的定时器控制，要多次尝试才能准确控制手臂停留的位置。
　　在设计制作中，处处运用到CDIO的工程教育理念，通过小组合作，共同研发，经过最后运行环节，掌握移动机器人的设计制作方法并有效提高学生的工程实践能力。

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第一章 绪论

1.1 选题背景

1.2 研究意义

1.3 研究现状

1.4 研究内容

第二章 CDIO工程教学理念

2.1 CDIO来源

2.2 CDIO内涵

2.3 CDIO应用的条件

第三章 移动机器人总体设计

3.1 设计目标

3.2 项目组织形式

3.3 机器人整体设计框图

第四章 移动机器人电路设计

4.1 微控制器

4.2 电源模块

4.3 电机模块

4.4 蓝牙模块

4.5 舵机控制

4.6 整体电路绘制

4.7 PCB板制作

4.8 总结

第五章 移动机器人软件设计

5.1 软件平台介绍

5.2 试验程序

5.3 移动机器人软件设计概要

5.4 电机模块程序设计

5.5 舵机模块程序设计

5.6 蓝牙模块程序设计

5.7 总结

第六章 总结与展望

6.1 总结

6.2 创新点

6.3 展望

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢