全国大学生电子设计竞赛论文

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1、2007年全国大学生电子设计竞赛设计论文题目：电动车跷跷板（F题）编号：F甲1203参赛学生：董瑞国刘杰苑洪宇指导老师：张吉卫所属学校：山东交通学院专业：电子信息工程参赛时间：2007年9月3日—6日１７目录摘要………………………………………………………………………………21.系统设计方案及控制策略………………………………………………………31.1系统方案设计………………………………………………………………31.2控制策略……………………………………………………………………42.系统硬件设计……………………………………………………………………2.1光电检测传感器………………………………………

2、………………………2.2角度传感器……………………………………………………………………2.3步进电机驱动电路……………………………………………………………2.4显示按键电路…………………………………………………………………3．软件设计…………………………………………………………………………4．测试结果…………………………………………………………………………5.系统程序流程图……………………………………………………………………6．参考文献…………………………………………………………………………１７摘要：电动车跷跷板由电动车和跷跷板组成。本系统是基于自动控制原理，针对多通道多样化传感器综合控制；

3、采用PWM技术动态控制电机的转速和转向；利用光电检测器检测道路上的标志。系统的控制部分以凌阳单片机SPCE061A精简开发板（61板）为核心，通过步进电机对电动车和跷跷板的可移动配重进行运动控制，实现电动车在跷跷板上自动往返行驶，自动寻找平衡位置，同时利用LED动态显示行驶时间及语音播报平衡位置，使得本设计更趋智能化、人性化。另外，本系统采用两套控制系统分别控制电动车的行驶和配重物块的指定移动，以便容易方便控制，实现了具有一定自适应能力的控制系统。关键词：电动车，跷跷板，配重，平衡，显示.１７1．系统设计方案及控制策略本系统以参赛题目的要求为目的，利用光电检测器检测道路上的引导线，控制电动车

4、的正反向行驶、快慢速行驶以及停车的位置，并记录往返时间。为了使电动车在整个行驶过程中，始终在跷跷板上，采用在跷跷板上铺上白纸中间有一条宽为5cm的黑带跑道以便使小车沿引导线行驶，在跷跷板的末端再加一条黑带防止小车滑下以便立即返回。在平衡位置给出指示，采用在行驶过程中自动播报平衡位置。1.1系统方案设计本系统为典型的实时控制系统，易用单片机控制来实现。这里以凌阳SPCE061A单片机为主控元件，根据题目要求，设计了两套控制系统即电动车智能行驶控制系统和配重物块移动系统。1.1.1电动车行驶控制系统电动车智能行驶控制系统如图1所示。电机驱动模块SPCE061A单片机语音模块LED显示模块平衡模块

5、路面引导模块电源模块步进电机图1小车系统框图1）小车电机模块小车前轮两个电机均为步进电机驱动.采用脉冲宽度调节（ＰＷＭ）方式控制，通过驱动模块驱动电机，满足小车调速、变向的需要。2）路面引导模块利用光电检测器检测道路上的引导线使小车准确的沿引导线行驶。3）平衡模块运用角度传感器，测量车辆平衡位置，根据传感器数据的变化做出对小车行驶情况的控制，最终达到平衡。在平衡位置给出指示，采用在平衡位置自动播报。4）显示模块采用HD7279LED显示驱动芯片，实现行驶时间及平衡时间显示。5）语音模块由于本设计采用的凌阳SPCE061A单片机，其芯片内部已具有专门语音功能，因此语音要求不是很高的本设计，完全

6、能够利用SPCE061A单片机自身实现语音功能。１７6）电源模块本系统电源需要24V、12V、5V多个电源。1．1．2配重块移动系统配重块移动系统控制模块如图2所示：SPCE061A单片机步进电机驱动模块LCD液晶显示模块电源图2配重块移动系统框图1）LCD液晶显示模块采用凌阳自身带的液晶模块，可实现显示配重的移动距离，形象、直观。2）步进电机驱动模块采用脉冲宽度调节（ＰＷＭ）方式控制电机，通过驱动电路来驱动电机，到达电机旋转速度的控制，利用电机转的圈数来控制距离的调整，从而满足配重移动到所需要的距离。1.2控制策略1.2.1电动车自动寻迹控制策略图3自动寻迹原理图本系统小车前轮两个电机均为

7、步进电机，采用的是左右轮分开控制的策略，后轮是一个万向轮有利于自由转向，使用步进电机可以实现稳定行驶上坡，其优点是容易控制。为实现电动车自动寻迹，我们设置路面引导线如图2黑线所示，在小车上放置四只光电检测器，利用光电检测器检测道路上的引导线使小车准确的沿引导线行驶。为了检测到跑道上的黑线，采用CDD光电检测器，当光电检测器检测到黑线，其信息传给单片及作为外部中断源，产生一个中断，通过对中断的计数确定小车位置，