电动车跷跷板论文

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1、2015年全国大学生电子设计竞赛电动车跷跷板（F题）【本科组】2015年7月25日本方案以STM32F103RB单片机、直流电机驱动电路、HPU-6050、反射式红外传感器、稳压模块等电路构成。小车采用前方的左中右三个反射式红外传感器，能沿着黑线在跷跷板上往返行驶，并始终保持在Wfeh;同时，利用MPU-6050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。实验结果验证了该系统的性能

2、满足设计要求。AbstractTheprogramstoSTM32F103RBmicrocontrollcr,DCmotordrivecircuit,MPU-6050,reflectiveinfraredsensor,voltageregulatormodulesandothercircuits.Carusedleft,rightinfrontofthreereflectiveinfraredsensorthatcantravelbackandforthalongtheblacklineonaseesaw,andkeeptheseesaw

3、;Meanwhile,MPU-6050tiltangleofthetrolleycurrentlocationismeasured.Carcontrolprogramfocusesontheacquisitionsignalanalysisconversion,combinedwithPWMspeedcontrolmotorspeedanddirection,allowingthecartoquicklystrikeabalanceonaseesaw;trolleybuzzertoachievebalancethroughinstruct

4、ionsandreal-timedisplay,thuscompletingtheentiredesignprocess.ExperimentalresuItsdemonstratctheperformancctomeetthedesignrequirementsofthesystem.Keyword:STM32F103RBMPU-6050PWMSpeedReflectiveinfraredsensor1系统方案11.1姿态检测模块的论证与选择11.2电机驱动模块的论证与选择11.3稳压模块的论证与选择11.4测量模块的论证与选择22系统

5、理论分析与计算32.1PID控制器设计32.2基于卡尔曼滤波的数据融合33电路与程序设计43.1电路的设计43.1.1电路系统总体框图43.1.2电源系统电路43.1.3电机驱动模块电路原理图43.2程序的设计53.2.1程序流程图54测试方案与测试结果84.1测试方案84.2测试条件与仪器83.3测试结杲及分析82.3.1测试结果（数据）82.3.2测试分析与结论95总结9附录101.电路原理图102.元器件淸单123.主要源程序131系统方案本系统主要由姿态检测模块、电机驱动模块、测量模块、稳压模块、电源模块组成。下面分别论证各个模块

6、的选择。1.1姿态检测模块的论证与选择方案一：ENC-03o这是一款利用科里奥利力原理输出一个与角速度成止比的模拟电压信号的角速度传感器。方案二：MPU-6050。MPU-60X0是全球首例9轴运动处理传感器。它集成了3轴MEMS陀螺仪，3轴MEMS加速度计，以及一个可扩展的数字运动处理器DMP（DigitalMotionProcessor）,可用I2C接口连接一个第三方的数字传感器，比如磁力计。扩展之后就可以通过其I2C或SPI接口输出一个9轴的信号（SPI接口仅在MPU-6000可用）。MPU-60X0也可以通过其T2C接口连接非惯性

7、的数字传感器，比如压力传感器。方案一所用模块功能较单一，只是单独的陀螺仪。方案二所用模块功能较多，不仅有陀螺仪功能，11有加速度计的功能。11方案一所用模块较为精密，容易损坏，故选用方案二。1.2电机驱动模块的论证与选择方案一：TB6612FNGoTB6612FNG是一款新型直流电机张动器，它具有集成度高、駅动能力强以及控制方式灵活等特点。方案二：L298N。具有信号指示，转数口J调，抗干扰能力强，具有过电压和过电流保护,可单独控制两台直流电机，可单独控制一台步进电机。方案三：ULN2003,ULN2003是高耐压、大电流复合晶体管阵列，

8、由七个硅NPN复合晶体管组成。最高接5V电压。方案一所用电机体积小，重量小。本实验要求小车自重不能过轻。切方案一所用电机体内电子元件较为精密，易损坏，故不用方案一。方案三所用电机电压范围太小，