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1、西安邮电大学第五届TI杯大学生电子设计竞赛设计报告参赛序号参赛题目电动车跷跷板参赛队员指导教师报告日期电动车跷跷板设计报告摘要:本设计是一种基于ARM单片机控制的简易智能自动小车系统。我们进行了各个单元电路方案的比较论证以及确定,系统选用MiniSTM32板子作为电动车的控制核心,利用红外光电传感器TCRT5000在跷跷板上进行寻迹,实现小车走直线功能,对于平衡点的寻找,选用MMA7361LC倾角传感器测量跷跷板水平方向倾角,对于关键的小车动力部分,经过充分比较、论证,最终选用了控制精确的步进电机,其最小步进角0.9度,系统显
2、示部分选用液晶显示器TFTLCD,编程容易,美观大方。采用单片机内部时钟实现精确计时。关键词:倾角传感器,红外对管,步进电机,MiniSTM32Abstract:ThisdesignisakindofsimpleintelligentautomaticcarbasedonARMsinglechipmicrocomputercontrolsystem.Wecompareeachunitcircuitschemeofargumentanddetermined,SystemchoosestheMiniSTM32boardasthec
3、ontrolcoreofelectriccars,usingtheinfraredelectricsensorsTCRT5000tracingontheseesaw,Thecarinastraightlinefunction,Forfindingabalance,chooseMMA7361LCAnglesensorontheseesawhorizontalAngle.Forkeycardrivepart,beenfullycomparison,finallychoseprecisesteppermotorcontrol,the
4、minimumstepAngleof0.9degrees.SystemdisplayspartchoosesLCDTFTLCD,easyprogramming,thebeautyisgenerous.MCUinternalclocktoachieveprecisetiming.Keywords:tiltanglesensor,infraredsensor,steppermotor,MiniSTM3261.系统设计方案1.1电动车跷跷板原理电动车跷跷板的关键是循迹模块和平衡模块。这里的循迹是指小车在白色地板上沿黑线行走,由于黑线
5、和白色地板对光线的反射系数不同,可以根据接收到的反射光的强弱来判断“道路”。通常采取的方法是红外探测法。红外探测法,即利用红外线在不同颜色的物体表面具有不同的反射性质的特点,在小车行驶过程中不断地向地面发射红外光,当红外光遇到白色纸质地板时发生漫反射,反射光被装在小车上的接收管接收;如果遇到黑线则红外光被吸收,小车上的接收管接收不到红外光。单片机就是按照是否收到反射回来的红外光为依据来确定黑线的位置和小车的行走路线。红外探测器探测距离有限。平衡是指小车在跷跷板上要能够找到平衡位置,即跷跷板与水平面的夹角为0。由于无法达到绝对平
6、衡,所以只要跷跷板与水平面之间夹角不超过2.8度可以近似看做平衡。故我们用到了倾角传感器来测量跷跷板与水平面之间的夹角。平衡模块采用MMA7361加速度角度传感器测量角度。加速度角度传感器是通过测量由于重力引起的加速度计算出器件相对于某一平面的倾斜角度。角度传感器反应灵敏、输出数据准确且价格适中。利用加速度传感器进行角度测量分为3种:单轴倾角测量、双轴倾角测量和三轴倾角测量。在实际使用中,查阅所用传感器MMA7361技术手册及利用加速度传感器测量角度的原理,可得输出电压与测量角度的关系为:其中,VOUT表示加速度传感器的输出电
7、压,VOFFSET表示重力加速度为0g加速度传感器的偏移量,表示加速度传感器的灵敏度,1g表示地球上的重力加速度,θ表示偏转角度。1.2控制系统总体设计电动车跷跷板控制系统由主控制电路模块、稳压电源模块、红外检测模块、电机及驱动模块等部分组成,控制系统的结构框图如图2-1所示。图2-1控制系统的结构框图61.主控制电路模块:用MiniSTM32单片机,复位电路,时钟电路2.红外检测模块:光电传感器TCRT50003.电机及驱动模块:电机驱动芯片L298N、两个步进电机4.电源模块:双路开关电源2.方案论证本设计是一种基于ARM
8、单片机控制的简易智能自动小车系统。一是能实现在水平和倾斜跷跷板上行驶一个来回。二是能实现在跷跷板上运动且在不同位置配重的情况下保持平衡等功能。利用步进电机控制小车运行,用倾角传感器测量跷跷板水平方向倾角来确定小车何时达到平衡,利用寻迹模块实现小车沿直线行走,还有显示模块以及声
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