文档介绍：目录
摘要 2
2 方法设计与论证 2
总体方案描述 2
控制器模块的比较和论证 3
电机模块的比较和论证 3
显示模块的比较和论证 3
循迹模块的比较和论证 3
倾角测量模块的比较和论证 4
4
4
3 系统硬件、软件的实现 5
硬件实现 5
单片机 5
显示模块电路 6
倾角测量模块电路 6
循迹模块电路 7
蜂鸣器电路 7
软件实现 8
程序流程图 8
10
4 系统测试 10
10
发挥部分测试结果 10
5 总结 10
参考文献 12
附录 13
附录1:原理图 13
附录2:算法程序 14
电动车跷跷板的设计与制作
摘要
为适应跷跷板的特殊情况,进而实现在有配重的情况下均能在规定的时间内达到平衡状态。本设计以MSP430F149单片机为控制核心,通过舵机控制电动车行进与停止,通过红外光电传感器来确定行进路线,通过倾角传感器控制跷跷板平衡,通过LCD液晶显示来显示时间、角度等参数。
关键词:MSP430F149、倾角传感器、跷跷板
1引言
本设计较好地解决了电动车在翘翘板上的运行和平衡问题,通过红外光电检测、角度测量机电机驱动在跷跷板上实现了在不同情况下的自动寻找平衡点的功能。
2 方法设计与论证
总体方案描述
整个系统分为控制部分和信号检测部分。控制部分包括显示模块、控制模块和电机驱动模块三个部分。信号检测部分由循迹模块及倾角测量模块组成。循迹模块用以检测黑线从而引导电动车在跷跷板上运动以及初步寻找到C点附近。倾角测量模块用以测量跷跷板的倾角,将数据传输到控制模块(MSP430F149)来判断是否平衡进而对舵机发出指令来最终找到平衡点。
系统框图
控制器模块的比较和论证
方案一:51系列单片机,是8位单片机,体积小,低功耗,控制能力强,扩展灵活,使用方便。但是其运行速度很慢,(因为是CISC(集中指令)结构,而且芯片为了抗干扰采用了12分频的方法)、所有的I/0口都是准双向口,I/0口的驱动能力弱。
方案二:MSP430F149单片机,是16位单片机,处理能力强,超低功耗,并且运算速度快。
相比较之下选择方案二。
电机模块的比较和论证
方案一:采用直流电机做电动车的动力。直流电机驱动电路设计简单,易于控制,但是直流电机惯性大、响应慢、不便于精确控制转速,考虑到题目对精度要求较高,采用直流电机不容易实现,故不宜采用此方案。
方案二:采用舵机做电动车的动力,舵机精度高、惯性小、响应快便于精确控制转速和转向,能更好的实现系统的功能。
相比较之下选择方案二。
显示模块的比较和论证
方案一:12864液晶显示,12864不仅能显示数字符号,还能显示汉字与图形,操作方法与其他液晶显示相似。但其体积较大,不适于用在此系统中。
方案二:采用1602液晶显示,1602能显示字母、数字、符号,功能上完全满足此系统的要求。而相比于12864液晶显示,1206体积较小,更适合此系统。
相比较之下选择方案二。
循迹模块的比较和论证
方案一:摄像循迹, 小车行驶过程中,通过摄像头探测前方的黑线,将采集到的信息传回单片机,通过判断黑线的形状和曲率调整舵机转角,使小车沿黑线行驶,达到循迹功能。但其成本高,软件设计复杂,设计制作周期长。
方案二:红外循迹,相比于摄像循迹其电路设计相对简单、检测信息速度快、成本低。不过容易受外界光线干扰。在此系统中红外循迹能够满足系统要求。
相比较之下选择方案二。
倾角测量模块的比较和论证
方案一:倾角传感器,感应倾斜偏差角度的,将数据反馈给单片机。操作简单、编程较容易、成本低。
方案二:陀螺仪传感器,测量角速度的,感应动作变量,进而控制舵机进行修复动作命令。相比于倾角传感器,陀螺仪传感器成本高。虽然其功能更强大,但综合考虑之下选择方案二。
方案一:无源蜂鸣器,“源”并不是指电源而是指振荡源,无源内部不带震荡源,所以如果用直流信号无法令其鸣叫。必须用2K-5K的方波去驱动它。便宜、声音频率可控,可以做出“多来米发索拉西”的效果、在一些特例中,可以和LED复用一个控制口。
方案二:有源蜂鸣器,有源蜂鸣器内部带震荡源,所以只要一通电就会叫,并且程序控制方便。
相比较之下选择方案二。
方案一:利用给定的黑线让其自由上板,。其缺点在于由于