《电路分析与实验》SPOC班学生案例展示(四)

SPOC

学生案例展示（四）





拯救脑子计划





创意介绍





      任务要求以灌篮高手为主题，同时要体现各种效果。我们联想到最近比较火热的植物大战僵尸杂交版，设计出了这个兼具趣味性与动感的方案：植物投手和僵尸小车构成的投球游戏。接通总开关后，场景呼吸灯开始闪烁，再按下复位开关，小车将会从三种速度中随机选择一个，开始向植物投手行驶，这个过程中玩家可以操作电位器来向小车投球。小车行驶到轨道特定位置前投中，就会亮起流水灯，计数器计一个数，同时小车将会退回至出发点，经过复活时间后再次随机选择速度出发。若小车行驶到特定位置前未投中，则为失败，小车行驶到此位置时会停下，计数清零。按下复位开关小车会退回至出发点，开始新一轮游戏。若60s内都不失败，则为游戏胜利，小车自动停下。









电路设计





     呼吸灯电路由LM358双运算放大器组成，投球部分由NE555构成无稳态电路，控制舵机投球。多个单、双稳态555电路可以实现开始游戏、游戏开启新一局、击中判断、失败判断、胜利记时以及复活时间计时等功能，使用CD4017和或门组合可以实现小车速度的随机选择，并通过无稳态555电路和H桥电路分别控制小车速度和正反转。CD4017+NE555实现流水灯功能，74LS47和共阳数码管实现计数功能。









     实验调试过程中，我们遇到了许多问题。首先是NE555的输出有一定压降，达不到5V，多个555级联无法带动后续电路。因此我们重画了PCB，用逻辑门和三极管连接各部分电路。在小车驱动电路中，我们测得的波形是正常的，但是连接上小车，小车却无法转动。经过我们的测定，发现是选取MOS管参数的问题，导致无法驱动小车。选取了VGS(th)较小、RDS(on)小的MOS管后，小车就可以转动了。在小车正反转控制的H桥电路中，我们在实际测试后发现H桥的上端必须是PMOS管，下端是NMOS管，这样才能实现正反转的控制。此外我们也遇到了种种问题，例如译码器型号与数码管不匹配导致显示的数字异常、电容容值选取不合适，使得计时时间不合适。





团队介绍





    组长：武玉泽

    组员：陈炫文

             向   羽

             王静雯

陈炫文：实验方案构思，负责小车及轨道部分电路及焊接，电路优化设计，电路调试，场景搭建，PPT制作；

武玉泽：实验方案构思，负责投球部分电路及焊接，电路调试，场景搭建，PPT制作；

向  羽：实验方案构思，负责呼吸灯电路及焊接，电路调试，场景搭建，PPT制作，展示视频制作；

王静雯：实验方案构思，负责流水灯电路及焊接，电路调试，场景搭建，PPT制作。

SPOC感悟





      此次实验一开始，我们都对如何实现我们设想的方案感到迷茫，我们在网上不断查阅资料，从各种单个的模块学起，理解后将其转化成自己能运用的部分，构建出了最初的电路设计框架，后续又增添了一些新的创意，不断优化电路，以实现效果的多样化，让系统运作更流畅、完善。这其中遇到的许多问题，都在我们的不断调试、老师和助教的指导下顺利解决。这个过程也让我们体会到了团结协作的重要性,虽然我们都有自己负责的电路部分，但是当组员的电路出现问题的时候，我们也会相互协助，帮助组员发现电路的问题，使小组的进度同步进行。综合实验让我们学会了从被动学习转变为主动学习，不仅学会了如何运用学到的电路分析和模拟电路知识，而且对硬件电路有了更深的体会，从电路的搭建、器件的选用、参数的确定到PCB绘制及焊接、电路的调试，这个过程我们收获颇丰。





作品展示







video: https://mp.weixin.qq.com/mp/readtemplate?t=pages/video_player_tmpl&action=mpvideo&auto=0&vid=wxv_3550322265932759042