电动车跷跷板设计报告1

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1、电动车跷跷板（F题）设计报告摘要本设计共分为两部分：跷跷板平衡检测系统和和PTR8000无线通信系统。平衡检测系统是将角度传感器连接在跷跷板中心位置来检测跷跷板摆动角度的开环控制系统。为以后电动车找平衡角度做准备。PTR8000无线通信系统是将角度传感器检测出来的角度通过无线发送模块将数据发送给电动车，根据数据电动车调节自身运动从而达到调节平衡的目的。平衡检测系统、无线通讯系统与电动车构成了一个闭环控制系统。电动车以ATmega16为控制核心，采用步进机控制电动车前进和倒退，采用光电传感器检测引导线，利用无线接收模块接收跷跷板平衡检测系统发送的数据，CPU对数据进行智能分析

2、，调整小车前进速度和方向，使跷跷板达到平衡状态。在电动车到达指定位置时，给出声光提示，同时LED显示时间和小车当前状态。附加的PC机电动车跷跷板实时模拟系统，关键字：Atmega16、PTR8000、光电传感器、角度传感器、步进电机一、系统方案1.实现思路和方法本题目要求分为基本部分和发挥部分，基本部分要求在不加配重的情况下电动车在规定时间内完成从跷跷板起始端出发，行驶到跷跷板中心点附近，并且在中心点附近找到平衡位置停留几秒钟，然后从平衡点出发行驶到跷跷板末端停留几秒钟，再从末端倒退回起始端，整个过程要给出时间显示和平衡指示。设计中主要解决的问题是车在跷跷板中心点附近找到平

3、衡和时间显示。我们应用角度传感器与板的中心相联来检测板子转的角度再通过PTR8000发送给单片机分析处理后就可以得到角度值来控制车的运动从而达到调节平衡的问题。显示我们用LCD液晶显示时间，提示我们用蜂鸣器组成声光报警系统，可以达到提示平衡指示的目的。2.方案的选择与论证2.1控制芯片的选择与论证方案一：采用传统的89C51作为电动车的控制核心。89C51具有价格低廉、使用简单等特点，但运算速度较慢，数据存储器和程序存储器较少，没有ISP下载线及SPI接口，功能单一，控制过程比较烦琐。方案二：采用ATmega16作为电动车的控制核心。ATmega16拥有丰富的资源，运算速度

4、快，低功耗，高性能，可通过ISP下载线写入程序，其SPI接口可用于对无线通讯模块的控制，使小车能实时接收到跷跷板平衡检测模块发送的数据，以此调整自身前进速度及位置，达到跷跷板平衡的要求。基于上述分析，拟采用方案二。2.2执行机构的选择与论证方案一：采用普通直流电机。直流电动机驱动力大转弯角度小但只能在有限的场地运动，而且控制精度不高，不适合在高精度控制的场合应用。方案二：采用步进电机。步进电机的一个显著特点是具有快速启停能力，如果负荷不超过步进电机所能提供的动态转矩值，就能够立即使步进电机启动、反转或停止。另一个显著的特点是转换精度高，正转反转控制灵活。为了保证物体能够平稳

5、且精确的运行，我们选择方案二。2.3显示系统的选择与论证方案一：采用LED数码管显示器。LED数码管亮度高，醒目，但其信息量小，占用资源较多，且显示方式单一。方案二：采用LCD液晶显示器。LCD液晶显示器屏幕较大，美观，清晰，能显示数字，字母，汉字，甚至图片。其功耗低，占用资源少，使用简单。基于上述分析，拟采用方案二。2.4跷跷板平衡检测系统的选择与论证方案一：采用角度传感器。角度传感器是一种高精度测量物体倾斜角度的检测仪器，将其转轴固定在转动物体上一旦物体转动将带动传感器转轴将产生一个数值，再经过A/D转换把此数值转成角度从而测量出物体转动的角度。此方法测量数据准确并且测

6、量精度高适合高精度的测量。方案二：在电动车上水平放置一水槽，在水槽正上方设置两探针，当跷跷板失去平衡时，两探针之一接触水面；当跷跷板平衡时，两探针均不接触水面。但由于受视觉的影响，测量精度将受到影响。方案三：在电动车上设置一倒立摆，倒立摆顶端连接电位器的转轴，倒立摆受重力影响，一直垂直指向地面，小车在行进过程中，电位器测量摆的倾角，以此判断跷跷板的状态。通过分析题目对控制的精度要求很高，所以我们选择方案一。2.5数据发射接收系统的选择与论证方案一：采用传统的有线数据传输。将独立的系统用数据线连接，进行数据传输，电路连接简单，但使用极不方便。方案二：采用PTR8000无线收

7、发模块。PTR8000无线收发模块体积小，低电压，低功耗，性能稳定且不受外界干扰，内置完整的通信协议和CRC，通讯方便。可方便的放于电动车上，实时接收发送数据。本系统需要电动车接收跷跷板平衡检测系统发送的角度传感器检测数据，同时电动车也要实时将自身数据发送给PC机进行显示及模拟，三个独立的系统之间要互相通讯，使用有线数据传输不方便，故采用方案二。3．系统的设计经过以上方案的比较论证我们设计了如下的系统流程图：3.1系统框图如图F-1所示。本系统共分为两部分。一部分为跷跷板平衡检测系统，另一部分为电动车。跷跷板平衡