毕业设计---基于单片机的电动车跷跷板设计

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1、 基于单片机的电动车跷跷板设计 摘要 : 为了满足电动车跷跷板的设计要求，进行了各单元电路方案的比较论证及确定，系统以 16 位单片机 SPCE061A 作为电动车的控制核心 ,选用了上海直川科技有限公司生产的ZCT245AL-TTL 型倾角传感器测量跷跷板水平方向倾角，该传感器灵敏度高、重复性好且输出 485信号便于与单片机接口；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近电机，其最小步进角 0.9 度，易于平衡点的寻找；通过红外对管 TCRT5000 寻迹，实现了小车走直线等功能；系统显示部分选用图形点 阵式液晶显示器 OCJM4*8C，串行接口，编程容易，美观大方

2、。采用单片机内部时钟实现精确计时。最后的实验表明，系统完全达到了设计要求，不但完成了所有基本和发挥部分的要求，并增加了路程显示、全程时间显示和语音播报三个创新功能。 关键词： 倾角传感器，红外对管，步进电机， SPCE061A 1.系统方案 1.1 实现方法 本题要求设计并制作一辆电动小车，能实现在跷跷板上运动且在不同配重的情况下保持平衡等功能。我们想利用电机控制小车运行，角度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 线行走以及在 A 点外某处能自动驶上跷跷板，还有显示模块以及语音模块等做为人机界面，实现显示及语音提示等功能。上述各模块的方案论证如下。 1.

3、2 方案论证 1.2.1 控制器模块 方案一：采用 ATMEL 公司的 AT89C51。 51 单片机价格便宜，应用广泛，但是功能单一，如果系统需要增加语音播报功能，还需外接语音芯片，实现较为复杂；另外 51 单片机需要仿真器来实现软硬件调试，较为烦琐。 方案二：采用公司的 SPCE061A 单片机作为控制器的方案。该单片机 I/O 资源丰富，并集成了语音功能。芯片内置 JTAG 电路，可在 线仿真调试，大大简化了系统开发调试的复杂度。 根据本题的要求，我们选择第二种方案。 1.2.2 电机模块 电机模块选择是整个方案设计的关键，按照设计要求，小车需在 C 点和有配重的情况下分别达到平衡状态，

4、这需要对小车的精确控制，而且小车制动性能要好。因此普通直流电机不能满足要求。 方案一：采用直流减速电机控制小车的运动，直流减速电机力矩大，转动速度快，但其制动能力差 ,无法达到小车及时停车的要求。 方案二：采用型号 4B2YG 的步进电机控制小车的运动，最小步进角为 0.9 度，因此能实现小车的精确控制，而且当不给步进电 机发送脉冲的时候，能实现自锁，从而能较好的实现小车及时停车的目的。 经过反复的比较、论证，我们最终选用了方案二。该型号步进电机加驱动器后 与单片机接口简单，控制方便。 1.2.3 角度检测模块 角度检测模块也是系统的重要组成部分，我们需要利用角度传感器来测量跷跷板水平方向倾角

5、，当倾角在某个范围之内的时候即可认为跷跷板达到平衡状态。由于跷跷板最大倾角为 5 度左右，角度变化范围较小，因此要求角度传感器精度高，频率快。目前市场上适合的传感器主要有以下两种。 方案一：采用 深圳市华夏磁电子技术开发有限公司的 AME-B001 角度传感器， 0 360 度测量范围，但是安装非常不方便，而且电压输出信号，采集不便。 方案二：采用上海直川 科技有限公司生产的 ZCT245AL-TTL 倾角传感器，测量范围 45 45 度，精度 0.1 度，输出频率 10 次 /s， 485 信号输出。 在满足设计要求的前提下，考虑到接口、安装方便等因素 ,我们选择了方案二。 1.2.4 寻迹模块 通过寻迹模块小车可实现沿预设轨迹行走，并可在距离跷跷板起始端 A 点 300mm 以外、 90 扇形区域内某一指定位置（车头朝向跷跷板）自动驶上跷跷板。