自平衡循迹小车设计报告

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1、题图：自平衡小车系统摘要：本自平衡小车由单片机芯片STC80C52为主控制器。通过电机驱动和寻迹电路完成三轮（两轮为驱动，一轮为万向轮）寻迹来按照竞赛要求来完成基本部分；在运用MMA7455数字加速度传感器和角速度传感器（ENC03陀螺仪）以及运用电磁线性偏差来完成两驱动轮的直立寻迹。关键词STC80C52、小车寻迹、自平衡小车。Abstract:Theselfbalancingcarbysingle-chipmicrocomputerchipSTC80C52primarilycontroller.Throughthemotordri

2、veandtracingcircuitcompletethree(twowheelfordrive,roundforuniversalwheel)tracingtoaccordingtothecompetitionrequirementstocompletebasicparts;UsingMMA7455digitalaccelerationsensorandangularvelocitysensor(ENC03gyroscope)andtheuseofelectromagneticlineardeviationtocompletetw

3、odrivingwheelofuprighttracing.KeywordsSTC80C52,cartracing,selfbalancingcar251系统方案31.1模块方案比较与论证31.2车体设计31.3控制器模块31.4寻迹模块41.5直流电机驱动模块41.6小车直立51.7小车速度控制51.8小车方向控制61.9最终方案62理论分析和计算62.1直流电机的转速如何控制？(建立数学模型)62.2电磁线性偏差检测数学模型建立83电路设计1（两轮为驱动轮，一轮为万向轮）93.1电路总设计框图93.2介绍单片机最小系统原理图及其功

4、能93.3介绍驱动模块原理图及其功能103.4介绍寻迹模块原理图及其功能113.5怎样来控制车模直立？（建立数学模型）123.6车模的方向控制143.7车模倾角测量154电路设计2（两驱动轮直立行走）174.1整个电路的框架接结构174.2介绍数字三轴加速度传感器模块与陀螺仪原理图及其功能194.3介绍电磁线偏差检测系统电路及其原理204.4整个过程的注意事项215测试方案与结果分析215.1寻迹测试方案（7个红外对管用TCR5000）215.2电机驱动测试方案（主芯片L298N）226.结论23*参考文献23*附录24附录1主要元器

5、件芯片24附录2仪器设备清单24附录3主要程序清单24251系统方案1.1模块方案比较与论证根据设计要求，本系统主要有控制器模块、寻迹模块，直流电机模块、电压比较器模块等构成。为了更好地实现各模块的功能，我们分别设计了几种方案分别进行了论证。1.2车体设计方案一：购买一辆具有电力驱动模块、寻迹模块和传感器模块、电压比较器模块等的完整小车进行研究设计。但是考虑到价格和本身想在设计中学到更多的知识出发，这种方案不是很合适。方案二：买一个小车底盘和电力驱动模块（本身做了两个，但不理想），两轮作为驱动，一轮为万向轮。车体重心设计在驱动轮轴和万

6、向轮之间，当小车前进时，左右驱动轮与前万向轮形成三点结构。这种结构使得小车在前进时比较平稳。而循迹模块和传感器模块等通过制作PCB板，不仅从中更充分的了解其中的原理，还能够省去一些费用。通过对这两种方案的比较，觉得方案二可以更好地丰富合我们的学识，又比较经济。综上所述，我们选择方案二。1.3控制器模块方案一：控制器模块，主控芯片用单片机（STC80C52）,具有体积小、集成度高、容易扩展、可靠性高、低功耗、结构简单、中断处理能力强等特点。STC80C52具有以下特点：5个中断源、2个16位可编程定时计数器、2个全双工串行通信I/O口、

7、40个引脚（其中P3口还有第二功能定义）、看门口电路，片内时钟振荡器等特点。25这些特点可以达到本系统的要求，而且也比较经济，我们也比较熟悉该芯片的原理，使用起来又方便。方案二：通过上网查质料采用可变成逻辑器件CPLD作为控制器。CPLD可以实现各种复杂的逻辑功能、规模大、密度高、稳定性高、体积小、I/0资源丰富、容易进行功能扩展。采用并行的输入输出方式，提高了系统的处理速度，合适作为大规模控制系统的控制核心。但基于本系统不需要复杂的逻辑功能，对数据的处理速度的要求也不是很高。且从经济的角度考虑，用这种方案有点大材小用的感觉。所以，综

8、上所述，我们选择方案一。1.4寻迹模块方案一：用光敏电阻组成光明探测器。由于光敏电阻的阻值可以随周围环境的变化而变化。当光线照在白线上面时，光线发射强烈，当光线照射到黑线上时，光线发射较弱。因此光敏电阻在白线和黑线上方时