xs128平衡车课程设计.docx

设计任务
综述
本次单片机原理的设计内容是,以sx128芯片作为核心处理芯片,利用加速度计和陀螺仪采集车模姿态,通过驱动电机提供动力,使两轮车可以自行调整姿态维持平衡不倒;
SolidWorks 机械模型
设计内容
电源系统
分别稳出5v,,12v 三种电压,供不同模块使用
人机交互
包含按键,oled液晶屏,蓝牙,sd卡,拨码开关,指示灯,蜂鸣器等电路用于提示车模运行状态
驱动电路
使用mos管和全桥驱动芯片驱动电机
传感器
使用ad模块读取加速度计和陀螺仪检测车模姿,并监测电池电压,脉冲累加器和光码盘检测车轮速度
程序
对应程序使各个模块相互配合完成设计任务
上位机
将运行过程的数据存入sd卡,并用c#编写上位机,便于波形观察
设计说明
功能模块图
电源系统
PC机
XS128最小系统
MOS管H桥驱动电路
直流电机
加速度计、陀螺仪
光电码盘、对管
按键,拨码开关
液晶屏、蜂鸣器、LED灯
SD卡
蓝牙
传感器
电机驱动
人机交互
上位机
硬件原理
电源系统
,并且不同模块需要的电压各不相同,故需使用稳压芯片稳出不同电压供各个模块使用
用tps7350稳出5v给单片机,光电对管供电 、陀螺仪和液晶屏供电,0512模块稳出12v给全桥驱动芯片供电
tps7350
tps7333

0512模块
驱动电路
驱动电路使用全桥驱动芯片hip4082、MOS管,该芯片用12v供电,下半桥直接驱动,上半桥用二极管和自举电容驱动。
Hip4082全桥驱动
为防止驱动电路反冲烧坏单片机,在驱动电路和单片机之间加三态门74hc244隔离

74hc244
人机交互
按键,用于配合液晶屏使用,拨码开关用于设置系统不同运行状态
Led灯和蜂鸣器用于监测运行状态

12864 oled液晶屏用于显示各个参数,IO口模拟spi协议通信,仅需留出插槽,去耦电容和限流电阻(,而单片机IO是5v);

oled
PC机交互
SD卡用spi协议通信
SD卡
蓝牙模块比较简单,只需留出sci接口
传感器
光电码盘产生两路相位相差90度的脉冲信号,正常只需数一路脉冲数就能换算转速,但如果想要知道正反转则需要对两路信号正交解码,由于xs128只有T7口一个脉冲累加器,没有正交解码功能,故需要外加D触发器CD4013检测两路正交信号识别正反转。
CD4013
加速度计和陀螺仪只需留出接口
单片机系统板
PCB图
主控板
驱动板