電動(dòng)車蹺蹺板柳州運(yùn)輸職業(yè)技術(shù)學(xué)院摘要該電動(dòng)車以凌陽SPCE061A

1、電動(dòng)車蹺蹺板柳州運(yùn)輸職業(yè)技術(shù)學(xué)院摘要該電動(dòng)車以凌陽 SPCE061A 作為控制及數(shù)據(jù)處理的核心，通過傳感器檢測、控制電動(dòng)車電機(jī)的快慢、啟停。電動(dòng)車可以在蹺蹺板上自動(dòng)尋找平衡點(diǎn)，并具有實(shí)時(shí)顯示電動(dòng)車行駛時(shí)間及任務(wù)完成之后自動(dòng)播報(bào)從起始端自動(dòng)行走到末端及返回所需時(shí)間或從起始端自動(dòng)行走到電動(dòng)車保持平衡所需時(shí)間。關(guān)鍵字： SPCE061A 傾角傳感器 光電傳感器 PWM8、方案設(shè)計(jì)與論證本項(xiàng)目按設(shè)計(jì)要求可分為五部分，分別為控制模塊、循跡模塊、平衡檢測模塊、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、顯示模塊，如圖1所示。圖1系統(tǒng)模塊框圖（一）控制模塊51單片機(jī)按單純的控制和數(shù)方案一：采用AT89C5係列單片機(jī)作為控制的核心。PWM

2、控制，如果要具備這兩個(gè)據(jù)處理是比較經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的，但本項(xiàng)目觸及到A/D轉(zhuǎn)換和功能必須要有專用的A/D芯片和PWM控制電路，這無疑是提高了成本。方案二：采用凌陽16位單片機(jī)SPCE061A乍為控制的核心。SPCE061A具有10位A/D轉(zhuǎn)換和PW控制功能，且具備語音播報(bào)功能，使作品更加智能化。綜上分析，選擇方案二。（二）平衡檢測模塊方案一：采用水銀開關(guān)檢測蹺蹺板平衡點(diǎn)。其內(nèi)部是由兩根導(dǎo)線組合而成，只要當(dāng)水銀流動(dòng)到導(dǎo)線的兩端即水銀把兩根導(dǎo)線短接在一起。但當(dāng)蹺蹺板平衡時(shí)，有可能 水銀開關(guān)還未閉合，可靠性不高。方案二：采用Accu Star n傾角傳感器檢測蹺蹺板平衡點(diǎn)。此傾角傳感器是通過改變角度來改變其

3、輸出電壓，具有良好的線性變化，如圖2所示，通過讀取輸出電壓的值來控制小車的速度，有助于電動(dòng)車找到平衡點(diǎn)。-20 -15-10-505101520«角（度）55 0氐 氐 乳 夂 去 丄O 533.02.5S2電壓«擬«換捷系因此選擇方案二。（三）電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊方案一：采用分立元件構(gòu)成的 H橋式電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路。該驅(qū)動(dòng)電路的優(yōu)點(diǎn)是成本低, 缺點(diǎn)是電路制作比較麻煩，可靠性不高。方案二：采用L293D驅(qū)動(dòng)電機(jī)。使用該芯片驅(qū)動(dòng)的好處是在額定的電壓和電流內(nèi) 使用非常方便可靠，可以縮小PCB板。用SPCE061A自帶的PWM控制電機(jī)效果更好，使 電動(dòng)車更容易的尋找到蹺蹺板的平衡點(diǎn)。

4、為了使電動(dòng)車行駛穩(wěn)定故采用方案二。（四）循跡模塊采用光電傳感器進(jìn)行循跡。利用紅外線在不同顏色的物體表面具有不同的反射性 質(zhì)的特點(diǎn)，在電動(dòng)車行駛過程中紅外發(fā)射管不間斷地向地面發(fā)射紅外光，當(dāng)紅外光遇 到白色紙質(zhì)地板時(shí)發(fā)生漫反射，反射光被裝在電動(dòng)車上的接收管接收，電平拉低；如 果遇到黑線則紅外光被吸收，接收管接收不到紅外光，電平拉高。通過比較器處理, 當(dāng)傳感器檢測到黑線，比較器輸出高電平，檢測到白線輸出低電平，再通過單片機(jī)來判斷小車是否跑出引導(dǎo)線，如果跑出就復(fù)位。光電傳感器采用TCRT5OO0（五）顯示模塊方案1:采用數(shù)碼管顯示。用數(shù)碼管顯示已滿足本產(chǎn)品的設(shè)計(jì)要求，且數(shù)碼管顯示 亮度高，遠(yuǎn)程觀測也比

5、較醒目。方案2:采用LCD液晶顯示。用LCD顯示使本產(chǎn)品更加人性化，但要實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)顯示小車行走時(shí)間比較難，且產(chǎn)品已具有語音播報(bào)功能，使用LCD顯示就顯得有點(diǎn)浪費(fèi)了。因此選擇方案一。二、硬件設(shè)計(jì)系統(tǒng)硬件電路連接圖見圖3。啟動(dòng)鍵I0A0I0A1I0B0I0B1平衡檢測模擬信號輸入顯示驅(qū)動(dòng)XXXXXXXXXI0A2I0A3I0A4I0A5I0A6I0A7I0A8I0A9IOA10I0A11I0A12I0A13I0A14I0A15SPCE061A/ 八r4°r/X入I0B2I0B7IOB10I0B11I0B12I0B13I0B14I0B15I0B3I0B4I0B5I0B6I0B8I0B9PWM

6、電機(jī)控制 驅(qū)動(dòng)信號光電檢測信號輸入圖3系統(tǒng)電路連接圖（一）光電檢測電路設(shè)計(jì)我們設(shè)計(jì)的光電對管檢測及調(diào)理電路，采用了比較器。電路原理圖如下圖4所示:圖4光電對管檢測電路圖在圖4中，可調(diào)電阻R3可以調(diào)節(jié)比較器的門限電壓，經(jīng)示波器觀察，輸出波形相當(dāng)規(guī)則，可以直接夠單片機(jī)查詢使用。而且經(jīng)試驗(yàn)驗(yàn)證給此電路供電的電池的壓降較小。因此我們選擇此電路作為我們的 傳感器檢測與調(diào)理電路。（二）尋跡光電傳感器的安裝根據(jù)設(shè)計(jì)要求，本次電動(dòng)車設(shè)計(jì)用 6個(gè)光電傳感器來完成要求，車頭和車尾分別 有3個(gè)傳感器，用來校正電動(dòng)車的尋跡路線 ，保證電動(dòng)車前進(jìn)和后退直線行走。傳感器安裝位置如圖5所示:車尾傳感器b)圖5傳感器安裝示意

7、圖a）車頭傳感器（三）PWMfe機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊通過驅(qū)動(dòng)電路控制電機(jī)的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)車的前進(jìn)和倒退。本設(shè)計(jì)采用L293D作為驅(qū)動(dòng)芯片，驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)如圖 6所示:左電機(jī)右電機(jī)圖6 L293D電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路圖PWMfe機(jī)驅(qū)動(dòng)控制原理：當(dāng) L293D的EN1 EN2的輸入PWM脈寬相同，IN1 IN4的輸入信號分別為1010,則電動(dòng)車前進(jìn)，若為0101則電動(dòng)車后退。當(dāng)小車偏離引導(dǎo)線, 則改變一個(gè)PWM勺脈寬，N1IN4的輸入信號不變，如電動(dòng)車左偏離引導(dǎo)線則只需改變PWM的脈寬。（四）平衡檢測電路A/D由于傾角傳感器是成品，只需讀它的模擬電壓輸出值，然后通過A/D轉(zhuǎn)換為單片機(jī)可以處理的數(shù)字信號，再確定電

8、動(dòng)車基本保持平衡時(shí)的數(shù)字信號值的范圍，當(dāng)轉(zhuǎn)換過來的值接近這個(gè)范圍時(shí)，電動(dòng)車則開始減速，當(dāng)進(jìn)入這個(gè)范圍內(nèi)時(shí)，則判斷為電動(dòng)車已保持平衡。工作原理如圖 7。圖7由于Accu Star n傾角傳感器反應(yīng)較緩慢，所以電動(dòng)車需前進(jìn)0.5秒暫停1 2秒。三、軟件設(shè)計(jì)（一）主程序流程圖我們設(shè)計(jì)軟件的主流程圖如圖8所示。NN語音播報(bào)”4J結(jié)束3圖8主程序流程圖（二） IRQ6中斷服務(wù)子函數(shù)流程圖IRQ6中斷的作用是保證電動(dòng)車直線前進(jìn)、后退，判斷蹺蹺板是否保持平衡，以及 控制電動(dòng)車的啟停快慢。具體流程圖如圖9.圖9四、測試說明（一）測試指標(biāo)將設(shè)計(jì)題目所要求的各基本功能和發(fā)揮部分進(jìn)行分項(xiàng)測試。（二）測試儀器卷尺：量

9、程3.5m。秒表（三）基本功能測試基本功能分兩部分測試：（1 ）從起始端自動(dòng)行走到末端及返回所需時(shí)間；（2）從起始端自動(dòng)行走到小車保持平衡所需時(shí)間。蹺蹺板長為1600mm電動(dòng)車長為235mm則 電動(dòng)車實(shí)際行走距離1365mm表1為多次測試的紀(jì)錄（在不加重物的情況下）。(1)(2)測試次數(shù)起始端到末端返回起始端到平衡點(diǎn)112.50s10.75s45.30s212.05s10.51s18.75s311.94s10.63s20.30s五、結(jié)束語經(jīng)過了 20天的努力，基本要求和發(fā)揮部分都已基本實(shí)現(xiàn)，雖然在完成的過程中困 難重重，有很多問題以前都沒遇到過。例如在電動(dòng)車尋找平衡點(diǎn)時(shí)需要時(shí)走時(shí)停，當(dāng) 在中斷用一般的延時(shí)程序時(shí)（while語句循環(huán)延時(shí)）發(fā)現(xiàn)會影響計(jì)時(shí)中斷（中斷級別比 前者高），在老師的指導(dǎo)和自己的思考下才解決了這個(gè)難題。這次項(xiàng)目雖然基本完成, 但還有很多需要改進(jìn)的地方，如果改善了這些地方，相信這個(gè)項(xiàng)目將會更加智能化和 人