小车平衡跷跷板实验报告书..docx

得分:

上海理工大学光电学院
单片机系列实验总结报告
课题名称:
小车平衡跷跷板
技术类别:
控制类
小组组长:
梁喜东
小组成员:
唐彬、王波、苏华
联系电话:
**********
E-mail:
beyehz@
报告日期:
2013年7月5日
上海理工大学光电学院
2013版
目录
一、背景技术 1
1、题目背景 1
2、问题及需求 1
3、特色技术或算法 1
二、设计内容 2
1、整体方案及CPU资源分配 2
2、关键技术点简介 4
3、算法流程及代码解释 6
4、运行效果截图 13
三、心得体会 15
1、组员分工 15
2、组员心得 16
3、组长对组员的工作评价 16
四、下一步计划 17
五、经验、问题及建议 17
一、背景技术
1、题目背景
现在大部分人出行基本上是依靠车这一交通工具,当路面上的各种车开始多起来的时候,各种交通事故也就出现了。尤其是在上坡或者下坡的时候如果车速控制不好的话那么各种交通事故就将接踵而至。因此,汽车安全问题越来越受到人们的关注。一辆出色的车首要解决的就是它的安全问题,如果一辆车连驾驶员的安全都不能保障,那么它注定会被淘汰。在此背景下,我们设计并解决了两辆小车在通过跷跷板的过程中的平衡问题,从而解决了小车在爬坡或下坡过程中的安全问题,保证了小车在外界环境突然改变的情况下依然能够顺利行驶,确保了驾驶员的生命安全。
智能小车作为机器人的典型代表,它大致可以分为三大组成部分:传感器检测部分、驱动部分、CPU。通过构建智能小车系统,培养设计并实现自动控制系统的能力。在实践过程中,熟悉以单片机为核心控制芯片,设计小车的检测、驱动和显示等。并且智能小车的制作和组装是一门动手能力与创新思维的交叉理念,在操作过程中,能够使我们明确各种相关设计的要素和原则在整个程序中的地位和作用,从而使我们的综合设计能力,以及动手能力有很大的提升。
2、问题及需求
问题:
灵敏度与速度的矛盾:实验要求小车灵敏度高,速度可控,但是当小车速度太慢时,小车无法正常上坡;而当小车速度过快时,灵敏度又高,小车容易在原地快速抖动,也无法上坡并正确的找到平衡点。
假平衡:当小车还未到达平衡状态时,由于外界环境影响(小车震荡,风速等),导致程序判断错误,以为已经到达到平衡状态,从而出现假平衡。
需求:
实验所需元器件及其功能
元器件名
功能
蜂鸣器
用来发出警报声
指示灯
用来指示两小车所处位置的高低状况
红外接收管
循迹
实验所需模块及其功能
模块名
功能
ADXL345加速度传感器模块(
加速度传感器使用ADXL345的,能实现X,Y,Z三轴的加速度检测,使用的是IIC控制,能减少单片机的端口使用。
5110液晶显示模块
5110采用串口控制,方便使用,并且可以减少单片机端口使用。
1602液晶显示模块
显示
L298N电机驱动模块
驱动电机
串口蓝牙模块
通过串口把数据发送到蓝牙模块,蓝牙模块把数据发送到手机,在手机显示数据
3、特色技术或算法
1)多路循迹:采用四路循迹,即小车前端和后端分别有两个红外接收管。前端
的红外接收管用于小车前进时的循迹,后端的红外接收管用于小车后退时的循迹。这样前后分别循迹,可以大大提高循迹的准确性和可靠性。
2)软件滤波法:采用中值滤波法,也叫均值滤波法,即每次读取一组数据(本实验一次读取10个数据)存储下来,对其求均值,将最终得到的均值作为测量值。这样的方法可以很好地减小由于外界环境使小车抖动而造成的随机误差,从而提高加速度传感器测得的加速度值的准确度,同时也提高了测量稳定性,很好地解决了小车灵敏度和速度之间的矛盾。
3)估值法:通过控制与待测量具有一定函数关系的其他变量的值的变化来使得待测量得到改变,从而达到控制待测量变化的效果,这种方法应用于待测量不方便直接控制的情况。
4)多任务实时操作系统RTX51:RTX51可以简化那些复杂而且时间要求严格的工程的软件设计工作。它有二个不同的版本可以利用,即RTX51Full和RTX51Tiny。本实验用到的是RTX51Tiny,它是一个RTX51的子集,可以很容易地在没有任何外部存储器的单片8051系统上运转。除了下列例外,RTX51Tiny支持许多在RTX51中的特征。RTX51Tiny仅支持时间片轮转任务切换和使用信号进行任务切换不支持抢先式的任务切换,不包括消息历程没有存储器池分配程序。RTX51 Tiny是一种实时操作系统(RTOS),可以用它来建立多个任务(函数)同时执行的应用。嵌入式应用系统经常有这种需求。RTOS可以提供调度、维护、同步等功能。
二、设计内容
1、整体方案及CPU资