电动车跷跷板 基于单片机电动车跷跷板设计报告
电动车跷跷板设计报告 摘要 了满足电动车跷跷板设计要进行了各单元电路方案比较论证及确定系统以凌阳6位单片机06作电动车控制核心,选用了上海直川科技有限公司生产Z5LL型倾角传感器测量跷跷板水平方向倾角该传感器灵敏高、重复性且输出85信便与单片机接口；对关键车动力部分充分比较、论证终选用了控制精确步近电机其步进角09易平衡寻；通红外对管R5000寻迹实现了车走直线等功能；系统显示部分选用图形阵式液晶显示器8串行接口编程容易美观方。
实验表明系统完全达到了设计要不但完成了所有基和发挥部分要并增加了路程显示、全程显示和语音播报三创新功能。
关键词倾角传感器红外对管步进电机06 系统方案 实现方法 题要设计并制作辆电动车能实现跷跷板上运动且不配重情况下保持平衡等功能。
我们想利用电机控制车运行角传感器测量跷跷板水平方向倾角确定车何达到平衡利用寻迹模块实现车沿直线行走以及外某处能动驶上跷跷板还有显示模块以及语音模块等做人机界面实现显示及语音提示等功能。
5单片机价格便宜应用广泛但是功能单如系统要增加语音播报功能还外接语音芯片实现较复杂；另外5 单片机要仿真器实现软硬件调试较烦琐。
芯片置G电路可线仿真调试简化了系统开发调试复杂。
根据题要我们选择二种方案。
电机模块 电机模块选择是整方案设计关键按照设计要车和有配重情况下分别达到平衡状态这要对车精确控制而且车制动性能要。
因普通直流电机不能满足要。
方案采用直流减速电机控制车运动直流减速电机力矩动速快但其制动能力差,无法达到车及停车要。
方案二采用型BG步进电机控制车运动步进角09因能实现车精确控制而且当不给步进电机发送脉冲候能实现锁从而能较实现车及停车目。
反复比较、论证我们终选用了方案二。
3 角检测模块 角检测模块也是系统重要组成部分我们要利用角传感器测量跷跷板水平方向倾角当倾角某围候即可认跷跷板达到平衡状态。
目前市场上适合传感器主要有以下两种。
方案采用深圳市华夏磁电子技术开发有限公司B00角传感器0－360测量围但是安装非常不方便而且电压输出信采集不便。
方案二采用上海直川科技有限公司生产Z5LL倾角传感器测量围－5－＋5精0输出频率0次85信输出。
满足设计要前提下考虑到接口、安装方便等因素,我们选择了方案二。
寻迹模块 通寻迹模块车可实现沿预设轨迹行走并可距离跷跷板起始端 300以外、90°扇形区域某指定位置（车头朝向跷跷板）动驶上跷跷板。
但是其体积、成高、安装起比较麻烦。
相比光电传感器而言,其体积较,价格低,安装较容易 考虑到性价比和简单易行策略,我们选择方案二 5 显示模块 方案用L显示优亮高、成低。
但不能显示汉显示容较少。
方案二采用金鹏电子图形阵式液晶8。
串行接口显示简单。
6 语音播报模块 方案通单片机控制语音芯片实现提示信息播报。
但是由语音芯片成比较高而且扩展起比较复杂增加焊接难和设计成。
比较我们选择方案二。
方案二电池组供电可提供800电流重量很轻。
比较我们选择方案二用两组9V电池组串给步进电机供电其组L7805换给控制器、传感器等模块使用。
3 系统设计 根据上述方案论证我们终确定了以凌阳单片机06控制核心采用型BG步进电机控制车运动用上海直川科技有限公司生产Z5LL倾角传感器测量跷跷板水平倾角利用红外对管寻迹实现走直线等功能还选用了金鹏电子图形阵式液晶8实显示倾角、车运行、路程等终还利用凌阳单片机06 带语音功能实现车平衡语音播报。
结构框图 根据上面分析论证我们设计系统总体结构框图如图所示。
理论分析与计算 根据题目说明只要跷跷板两端与地面距离差0即可认平衡设计通倾角传感器检测跷跷板水平倾角所以只要水平倾角保持0附近某角围即可认跷跷板达到平衡状态。
其闭环结构框图如图所示。
该系统工作原理是车驶上跷跷板通倾角传感器不断测量跷跷板倾角（即实际倾角）该实际倾角与给定倾角作比较形成倾角偏差通步进电机控制车前微移不断修正该倾角偏差终使倾角保持给定围。
设计车车轮周长0,电机步进角09因电机每步进步车移动距离x x00936006 可见车位移量是很。
车所走各段所脉冲数计算（以段例） ()起至距离800； ()测量车车长L70,车重心约车身靠约5处； (3)上面计算电机每步进步车移动距离x06； 因段所脉冲 (L5)0633； 从而可计算出B段所脉冲数 33867； 3电路与程序设计 3 检测与驱动电路设计 倾角传感器Z5LL与控制器接口电路如图3所示驱动电路如图所示 图3 倾角传感器接口电路图 图 步进电机与驱动器接口电路图 3 总体电路图见附录 33 软件设计与工作流程图 33 软件设计 软件实现功能如下①倾角传感器角；②给步进电机步进脉冲；③寻迹 ④语音播报；⑤倾角、、路程显示；⑥汇总 33 工作流程图 系统主程序流程图如图5、图6所示 结分析 创新发挥 ）通计算步进电机发送脉冲数确定车运行路程并实显示。
结分析 测试仪表 位半数万用表( 65)双踪示波器(B35)游标卡尺秒表电子称计算器,直尺。
跷跷板平衡状态倾角围确定 闭环控制系统如给定角恒定0由外界干扰实际控制系统很难实现因系统设计给定角设某角围当实际角该围即可认跷跷板平衡。
根据表实验数据我们终确定给定角围到+。
表 倾角围确定 角设定围 平衡效 35到+35 差 7到+7 良 到+ 优 8到+8 良 0到+0 差 3 车运行固定距离给脉冲数目确定（以段例） 当车运行固定距离我们通公式计算了步进电机应走步数但实际采用结并不令人满主要是因车轮与跷跷板可能会出现打滑现象导致当步进电机发脉冲车前进并不定达到06。
因我们通多次实验测试理论值左右寻优值终确定脉冲数目。
以段例段距离800,理论计算发脉冲3步多次实验测试得下表数据 表 段脉冲数目确定 脉冲数目 与附近平衡相差距离 3 + 60 +5 69 30 6 + 根据上述实验数据我们终确定段实际发送脉冲数目6。
车运行程各种状态所测试 表3 基功能所用表 状态 () 寻平衡 保持平衡5秒 B 停止5秒 B 控制器显示 5 338 50 8 50 3 秒表实测 55 36 5 9 5 39 表 扩展功能所用表 状态 () 上坡 寻平衡 保持平衡 5秒 寻平衡 保持平衡 5秒 总计 控制器显示 0 5 50 5 50 83 秒表实测 63 5 50 5 99 由步进电机能精确控制车前微移因寻平衡所用较短；通程序对电机运行速适当设置使各状态所用完全能满足系统要；因控制器显示是通部定器定实现所以精高显示准其与秒表实测值微误差是由测量误差所引起。
5结语 通测试系统完全达到了设计要不但完成了基要发挥部分要并增加了路程显示、全程显示和语音播报三创新功能。
我们己也得到了很锻炼。
参考献 []罗亚非 凌阳6位单片机应用基础 北京北京航空航天学出版社003 []童诗白 模拟电子技术基础 三版 北京高等教育出版社00 [3]孙肖子 实用电子电路手册（模拟分册）北京高等教育出版社99 []谭浩强 语言程序设计(二版) 北京清华学出版社000 [5]黄智伟 全国学生电子设计竞赛训练教程 北京电子工业出版社005 附录 附图 凌阳主板 附图 电模块 附图3 液晶接口电路图 附图 红外对管传感器处理电路图