毕业设计----基于单片机的电动车跷跷板设计

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1、 - 1 - 摘摘 要要 本设计采用 STC89C52 单片机作为电动车在跷跷板上运行的检测和控制核心， 路面的黑线、黑区、白区、斑马线区采用七个反射式红外传感器进行检测，完成设 计所要求的上跷跷板、直行、停止、倒车。采用五个光敏二极管完成跷跷板平衡位 置的检测。利用正反转控制技术、PWM 技术动态控制电动车的运行情况，很好的实 现了设计任务。 关键词: STC89C52 单片机、电动小车、检测 一、 系统方案 (一) 实现方法与系统设计 选用能够实现正、反转，双电动机驱动速度平稳的电动车。根据题目要求 制作出准确的黑白路线，用七个反射式光电传感器作为位置、方向的检测，由 于光电传感器和光敏二

2、极管的检测电路输出高电平在 0.9V3.8V 之间。为此采 用 LM358 构成比较器进行整形，使检测输出信号逻辑性强。用五个光敏二极管 作为跷跷板的平衡检测，并以数字形式指示平衡状态。以 STC89C52 单片机作 为控制和定时部分，用 PWM 方法进行调速。用图 5 所示的电路作为电动机的 驱动部分。上述硬件电路在软件的配合下就能完成题目所要求的所有任务。 (二) 方案论证 根据设计题目要求，系统可以划分为几个基本的模块，如图 1 所示。根 据要求对的各模块的实现，分别有以下一些不同的设计方案： 图图 1 总体方案框图总体方案框图 1电动机驱动调速模块 方案一：采用继电器对电动机的转向进行

3、控制，通过开关的切换对小车的 速度进行调整。这个方案的优点在于电路比较简单，缺点是继电器的响应 LED 显示 电机驱动 方向检测 平衡检测 位置检测 声光指示 单 片 机 - 2 - 速度慢、机械结构已损坏、寿命较短、可靠性不高。 方案二：采用电阻网络或数字电位器调整电动机得分压，从而达到调速的 目的。但是电阻网络只能实现有级调速，而数字电阻的元件价格比较昂贵。 更主要的问题在于一般电动机的电阻很小，但电流很大；分压不仅会降低 效率，而且实现很困难。 方案三：采用有达林顿管组成的 H 性 PWM 电路。用单片机控制达林顿管使 之工作在占空比可调的开关状态，精确调整电动机的转速和方向的控制； 电

4、子开关的速度很快，稳定性也极强，是一种很广泛采用的 PWM 调速技术。 基于上述理论分析，拟选择方案三。 2路面探测模块 路面探测大致原理是：光线照射的路面并反射，由于黑线和白纸的反射系数 不同可根据接收到的反射光强弱判断是否是黑线和白纸。 方案一：可见光发光二极管与光敏二极管组成的发射-接收电路。这种方 案的缺点是其它环境光源会对光敏二极管的工作产生很大的干扰，一旦外 界光亮条件改变，很可能造成误判断和漏判。 方案二：采用七个红外反射式传感器按右图 所示安装在电动车的地盘上。与附图一所示 的路面图配合，能够很容易实现电动车在路 面和跷跷板上的运动及始点、终点的检测。 经过对比以上二种方案，拟采用方 案二。 2 跷跷板的平衡检测模块 方案一：使用电位器来检测跷跷板的平衡。 方法是，电位器的轴固定在跷跷板上，电位器的外壳固定在支架上。可以 计算出跷跷板平衡时对应的电阻 Rg。通过控制电动车正反转使测量的电阻 值 Rx 与 Rg 大小近似相等，即可使跷跷板平衡。但是在平衡点处转动的角 度很小，使电位器输出的阻值变化量也很小，同时电位器的重复性