文档介绍：电动车跷跷板
作者:施海建、朱云飞、李晨
赛前辅导教师:刘公致、陈龙文稿整理辅导教师:陈龙
摘要:本设计采用ATMEGA128单片机作为主控制器,设计了电动小车自动平衡系统,包括中心处理单元、电机驱动、轨迹检测、角度检测、状态指示和用户接口等模块。系统采用光电检测电路和角度传感器构成闭环反馈电路,实现小车自动在跷跷板上寻找平衡点。采用红外对管检测引导线,并用逐次逼近的算法控制行驶轨迹,液晶实时显示系统状态信息。
Abstract:As the main controller, ATMEGA128 MCU is applied to this design which realizes a self-balancing electric trolley system. The system primarily is made up of central processing unit, motor driver, track detection, angle detection, state instruction and interface port modules. There are the opto-electronic detecting circuit and angle posing the feedback lines to achieve real-time balance on the seesaw. This design adopts two external line-up clamps to check the guide line and the method of essive approximation to control the moving path. At the same time, the LCD module displays the status messages of the system in time.
(一) 方案论证与比较
电机选择
本题的核心是电机控制,选择什么样的电机对整个系统的设计至关重要。
方案一:步进电机
步进电机的优点是步数可以精确控制,但是启动频率过高或负载过大易出现
失步或堵转的现象,造成工作不够稳定,并且在慢速转动时速度不够平缓,不利于跷跷板上的平衡。
方案二:直流减速电机
减速电机不仅具有直流电机的优点,而且控制精确,在爬坡时具有比较大的力矩并且加速减速平稳,能够满足本设计小车爬坡和平衡的要求。
基于上述分析,本设计选择方案二。
控制系统选择
(1)最小系统选择
方案一:采用传统的89C51作为小车的控制核心
51单片机具有价格低廉、使用简单等特点,但其运算速度较低、管脚资源有限,限制系统功能的扩展,控制过程相对繁琐,不适合控制减速电机。
方案二:ATMEGA128单片机最小系统
具有丰富的内部资源,具有53个可编程I/O口线,内部集成了8路10位ADC和两路PWM功能。并且其算术运算功能强,运算速度快,可以满足本系统的设计要求。
经过对比分析,本设计选择方案二。
(2)电机调速方案选择
为了实现电机调速,根据减速电机转速与其端电压成正比的原理,我们采用电压调速的设计方案。
方案一:采用计数器