电动车跷跷板毕设论文.doc

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1、电动车跷跷板摘要本方案以msp430（MSP430F22X4）单片机、直流电机驱动电路、倾角传感器、反射式红外传感器、LED、蜂鸣器等电路构成。小车采用前后两对反射式红外传感器，能沿着黑线在跷跷板上往返行驶，并始终保持在跷跷板上；同时，利用倾角传感器对小车当前所在位置的倾斜角进行测量。小车控制程序主要对采集信号分析转换，结合PWM调速控制电机转速和转向，从而使小车快速在跷跷板上取得平衡；小车通过LED和蜂鸣器来实现平衡指示以及实时显示，从而完成整个设计过程。关键词：MSP430F22X4闭环控制倾角传感器PWM

2、调速AbstractTheprogrammetomsp430(MSP430F22X4)microcontroller,motordrivecircuit,anglesensor,reflectinginfraredsensors,LED,buzzer,andothercircuit.Vehiclesusedbeforeandafterthetwopairsofreflectinginfraredsensors,alongtheblacklineinthecanontheseesawfromtravelling,

3、andalwaysmaintaintheseesawonthesametime,usinganglesensoronthecurrentlocationofthecartiltanglemeasurement.Trolleycontrolproceduresforcollectingthemainsignalofconversion,withPWMspeedcontrolmotorspeedandsteering,thusmakingthecarfasttostrikeabalanceontheseesaw;c

4、arthroughtheLEDandbuzzertoachievebalancedinstructionandreal-timedisplay,thuscompletingtheentiredesignprocess.Keyword：MSP430F22X4Closed-loopcontrolAnglesensorPWMSpeed一、方案比较与论证整个系统可划分为控制模块、AD转换模块、电源模块、显示模块，测量模块，驱动模块。系统框图如图1所示：-23-图1系统框图为实现各模块的功能，设计了几种不同的方案进行论证

5、。1.控制模块采用msp430单片机作为系统控制的方案。该单片机具有高速的运算能力以及含有丰富的功能模块，例如：多通道10~14位AD转换器，双路12位DA转换器，比较器，看门狗定时器和多个16位，8位定时器(可进行捕获，比较，PWM输出)以及FALASH存储器，他可以在运行过程中由程序控制写操作和段擦除(Insystemprogrammable)，不需要额外的高电压等，软件编程灵活，自由度大，可用软件编程实现各种算法和逻辑控制。2.电源模块采用两个干电池供电。将电机驱动电源与单片机以及其他电路完全隔离开，利用

6、光电耦合器传输信号，这样可将电机的干扰消除，提高系统的稳定性。3.驱动模块方案一：采用由大功率达林顿管组成的H型驱动电路。该电路承载电流大，但电路复杂，体积大。方案二：采用L298N组成的驱动电路，驱动芯片L298N是驱动二相或四相步进电机的专用芯片，电路实现容易，与单片机接口方便，控制比较简单。考虑到我们选用的是直流电机，工作稳定，且小车不宜过重，故选择方案二。4.测量模块寻迹系统方案一：用光敏电阻组成光敏探测器。光敏电阻的阻值可以跟随周围环境光线的变化而变化。当光线照射到跷跷板上面时，光线发射强烈，光线照射

7、到黑线上面时，光线发射较弱。因此光敏电阻在跷跷板和黑线上方时，阻值会发生明显的变化。将阻值的变化值经过比较器就可以输出高低电平。但是这种方案受光照影响很大，并且不能够稳定的工作。因此我们考虑其他更加稳定的方案。方案二：用红外光电对管寻迹传感器。现有的封装好的红外对管应用电路简单，工作稳定，再加上控制芯片的电压比器功能模块处理采集信号，容易实现题目要求。经比较，本系统选择方案二。在平衡系统中，根据要求，只要跷跷板两端与地面的距离差小于40mm即可认为平衡，本设计通过倾角传感器检测跷跷板水平倾角，所以只要水平倾角保

8、持在0°附近的某个角度范围之内即认为跷跷板达到平衡状态。-23-其闭环结构框图如图2所示。图2闭环控制系统结构图该系统的工作原理是:小车驶上跷跷板后，通过倾角传感器不断测量跷跷板的倾角(即实际倾角)，该实际倾角与给定倾角作比较，形成倾角偏差，通过直流电机控制小车前后微移，不断修正该倾角偏差，最终使倾角保持在给定范围之内，此时跷跷板便达到平衡状态。二、主要电路设计分别在小车的四个角位置上