电动车跷跷板设计结题报告.doc

电动车跷跷板 摘要：本系统以AT89c52单片机为控制核心，控制小车所要完成的所有基本操作及发挥部分的第（2）（3）项操作。在整个行进的过程中，小车以寻迹方式始终沿跷跷板的中心黑线行驶。小车以铝合金为框架，结构牢固重量适宜。小车的驱动部分使用了驱动能力较大的直流减速电机，并采用L298N作为电机的驱动芯片。小车上安装了128*64LCD液晶屏和语音模块，可以实时显示小车在各个阶段的运行状态（行驶里程行驶速度行驶时间启停状况），并在规定的停止地点发出声音提示。整机使用双电源供电，分别供给电机驱动部分和单片机控制电路部分。 关键词：AT89C51 12864LCD L298N Abstract: Keyword: AT89C51 128*64LCD L298N 直流减速电机 一 系统设计 1 设计要求： 基本要求： （1）电动车从起驶端A出发，在30秒钟内行驶到中心点C附近； （2）60秒钟之内，电动车在中心点C附近使跷跷板处于平衡状态，保持平衡5秒钟，并给出明显的平衡指示； （3）电动车从（2）的平衡点出发，30秒钟内行使到跷跷板末端B处（车头距跷跷板末端B不大于50mm）； （4）电动车在B点停止5秒钟后，1分钟内退回起始端A，完成整个行程； （5）在整个行驶过程中，电动车始终在跷跷板上，并分段实时显示电动车行驶所用的时间。图（2）（3）为小车行驶路线示意图。 2．方案比较、设计与论证 根据设计要求，小车要能自主完成在跷跷上所有规定运行状态。小车控制核心采取用双单片机作为智能控制模块，并在单片机外围接了寻迹传感模块、角度传感模块、LCD显示及报警模块、电机驱动模块等模块构成。 为更好地完成规定操作，拟定了以下各模块的设计方案，并进行比较后从中选择最佳的方案。 2．1 小车车体的设计 方案1．购买相关的器材进行自主设计。此方案可以方便地根据场地及测试规定进行合理的车体造型和大小进行设计，同时小车轴轮及电机也可根据车体重量及坡的倾斜度进行灵活选择。但要花费教多的时间、精力。 方案2．从市场上选购玩具电动车，并进行相应改造。此种方案可以减少教多的制作时间，但很难买到性价比符合设计要求的车型，即使可以买到，车体的框架及内部电路也要重新改做，同时小车自带的电机驱动能力有限，也不一定能满足爬坡性能和减速性能的要求。 经过比较论证，最终选择了方案一。通过简化车体框架的制作过程，尽量缩短造车时间。由于小车在行进的过程中要求爬坡，为了增加小车的驱动能力和减速特性，选择了后轮安装双直流减速电机驱动，同时为了防止小车返回时下坡重心偏移前后轮各安装了一个万向轮起支撑作用。 2. 2 控制模块的设计 方案1.采用一块c52单片机作为整机的控制核心。此种方案涉及较复杂的硬件电路设计和软件算法。由于小车在跷跷板上各个阶段的运行状态不一，如果各个状态的程序分开编写，则会占用较大的ROM空间和CPU执行指令的效率。而且一块单片机的内部资源有限，如果需要使用较多的I/O口和定时器，还要进行芯片的扩展和软件编址。 方案2.采用两块c51单片机作为整机的控制核心。单片机Ⅰ用来控制小车在整个行程的运行状态，单片机Ⅱ用来检测光电码盘的脉冲信号，并进行速度和小车行驶里程的计算。并将计算的结果送到12864LCD进行显示。通过对标志位的设置，在正常模式下，两块单片机独立工作。当小车状态改变时，单片机Ⅰ向单片机Ⅱ发送状态改变标志。这样两块单片机可以有充足的定时和I/O可供使用，大大减少了硬件扩展的麻烦。 　　通过比较以上两种方案，优先选择方案２。 2．3电机选择方案 方案1.采用步进电机，步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构，具有精度高易调控的特点。但是步进电机的力矩会随转速的升高而下降，调速潜力不大。并且低速时可以正常运转,但若高于一定速度就无法启动,并伴有啸叫声。所以放弃使用步进电机 方案2.采用具有光电编码盘的直流减速电机，直流电机具有优良的调速特性，调速平滑、方便，调速范围广；过载能力强，能经受频繁的冲击负载，可实现频繁的无极调速、制动和反转。在此选择方案2. 2．4电机驱动方案 方案1.采用由达林顿管组成的H型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，精确调整电动机转速。这种电路由于工作在管子的饱和截止模式下，效率非常高，H型电路保证了可以简单地实现转速和方向的控制，电子开关的速度很快，稳定性也极佳，是一种广泛采用的PWM调速技术。 方案2. 采用专用集成芯片L298N作为电机驱动芯片，L298N内部包含4通道逻辑驱动电路,是一种二相和四相电机的专用驱动器，即内含二个H桥的高电压大电流双全桥式驱动器，接收标准TTL逻辑电平信号，可驱动46V、2A以下的电机。它具有两个使能输入端