《电路分析与实验》SPOC班学生案例展示(三)

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学生案例展示(三)

《电路分析与实验》



“我将是科比”互动投篮机

01

创意介绍



     在一开始拿到“灌篮高手”这个主题时，我们的思维还很局限，结合上一届学长的“魁地奇”仅仅想到了一个最基本的投篮机，在其基础上希望篮球进框后它可以实现计数、喝彩等功能。但是这一创意过于简单，很容易撞车，如何让自己的创意简约而不简单成了我们后续改进的重点。经过进一步的头脑风暴，结合老师的点评和其他小组给我们的启发，我们决定给我们的投篮机器加入互动的元素。最终萌发了根据玩家手指按压压力传感器的力度来改变投篮的力度以实现互动的想法。

02

电路设计



      电路实现了根据玩家输入给压力传感器的压力大小调整PWM波占空比，以改变舵机转动角度的大小，最终改变舵机投篮的远近。

      在球投入篮筐后，红外传感器输出端由高电平跳变为低电平，计数器检测上升沿，计数加一；流水灯持续流动带来投篮的氛围感。

      在实现预期功能的过程中，我们遇到了许多困难，其中令人印象深刻的有以下两个。

      其一，爱跳舞的计数器。由于实验用球表面不光滑，导致红外传感器输出信号毛刺较多，导致计数器检测到多个上升沿，导致进一个球导致计数器跳变多个数。在老师的帮助下和小组同学的不懈努力下，我们使用NE555芯片搭建了一个单稳态触发器，当检测到一个上升沿信号后，单稳态触发器会输出一个稳定的方形脉冲，且单稳态触发器对在设定时间内连续的几个上升沿而言，只会输出一个脉冲。完美解决了我们的问题。

      其二，肌无力的舵机。当人手指按压在压力传感器上时，压力是慢慢变化的，这将导致PWM波的占空比也是缓慢变化，舵机的角度也是缓慢变化，导致舵机瞬时里=力过低，无法将篮球投出去。为解决这个问题，我们加装了一个开关，蓄力时断开开关，待按下开关后，PWM波实现了瞬时变化，解决了肌无力的问题。

03

团队介绍

组长：

      张锦海

     设计电路，绘制流水灯原理图，绘制PCB，调试电路。

组员：

      王锦瑞

     设计电路，绘制舵机驱动原理图，调试电路，美工。

      周莹

     设计电路，绘制舵机驱动原理图，调试电路，美工。

      张朝阳

     设计电路，绘制计数器原理图，调试电路。

     第三组的各位虽然有分工，但遇到困难，大家始终在一起面对，我们共同完成这项实验！

04

SPOC感悟

      1、在这次SPOC之旅中，我学到了很多。第一次自己设计电路图，进行仿真，画原理图，画PCB，所有的一切对我来说都是一次全新的体验。在这个过程中有苦有甜，有投篮机成功投球的喜悦惊呼，也有计数器始终无法正常工作的焦急难过，但不论是苦还是乐，都是SPOC的一部分。这种一群人为了一个共同的目标一块努力的过程，本身就是弥足珍贵的。相遇本就是缘，一切的相遇都有意义。所以嘛，虽然在这个过程中偶尔抱怨嚷嚷不想干了，但是如果真的让我再选一次，我还是会选加入SPOC。入电子SPOC，此生无悔！（超大声）

      2、为达到更好的视觉效果，我们用多孔板将十个流水灯增加到二十个流水灯，在多孔板上一端设置为地端，另一端为十组排针（对应CD4017输出端O0-O9），每组排针内部并联，至多可连接4*10个LED灯。LED灯总是会以意想不到的原因不亮，杜邦线损坏断路、连接处松动脱落、多孔板上焊点虚焊……流水灯的检测非常考验耐心与细心程度，每一个细节的疏忽都可能导致电路无法正常工作，简单的流水效果的实现也要付出相当的努力。

      回想过去一年的充实学习，我们学习了书本以外的电路知识，收获了如红军过雪山的革命友谊，见证了电路初版调试成功的如花笑靥，也经历了期末周偷空调试电路的日日夜夜。如果你问我是否后悔报SPOC班，我愿以教员的诗句作答“为有牺牲多壮志，敢教日月换新天”。

05

作品展示



          图文：张锦海 王锦瑞

                周莹 张朝阳

排版：陈   艺

审核：张志俭