电动车跷跷板--论文.doc

电动车跷跷板
摘要
本方案以msp430(MSP430F22X4)单片机、直流电机驱动电路、倾角传感器、反射式红外传感器、LED、蜂鸣器等电路构成。小车采用前后两对反射式红外传感器,能沿着黑线在跷跷板上往返行驶,并始终保持在跷跷板上;同时,利用倾角传感器对小车当前所在位置的倾斜角进行测量。小车控制程序主要对采集信号分析转换,结合PWM调速控制电机转速和转向,从而使小车快速在跷跷板上取得平衡;小车通过LED和蜂鸣器来实现平衡指示以及实时显示,从而完成整个设计过程。
关键词:MSP430F22X4 闭环控制倾角传感器 PWM调速
Abstract
The programme to msp430 (MSP430F22X4) microcontroller, motor drive circuit, angle sensor, reflecting infrared sensors, LED, buzzer, and other circuit. Vehicles used before and after the two pairs of reflecting infrared sensors, along the black line in the can on the seesaw from travelling, and always maintain the seesaw on the same time, using angle sensor on the current location of the car tilt angle measurement. Trolley control procedures for collecting the main signal of conversion, with PWM speed control motor speed and steering, thus making the car fast to strike a balance on the seesaw; car through the LED and buzzer to achieve balanced instruction and real-time display, pleting the entire design process .
Key word:MSP430F22X4 Closed-loop control
Angle sensor PWM Speed

一、方案比较与论证
整个系统可划分为控制模块、AD转换模块、电源模块、显示模块,测量模块,驱动模块。系统框图如图1所示:
图1 系统框图
为实现各模块的功能,设计了几种不同的方案进行论证。

采用msp430单片机作为系统控制的方案。该单片机具有高速的运算能力以及含有丰富的功能模块,例如:多通道10~14位AD转换器,双路12位DA转换器,比较器,看门狗定时器和多个16位,8位定时器(可进行捕获,比较,PWM输出)以及FALASH存储器,他可以在运行过程中由程序控制写操作和段擦除(In system programmable),不需要额外的高电压等,软件编程灵活,自由度大,可用软件编程实现各种算法和逻辑控制。

采用两个干电池供电。将电机驱动电源与单片机以及其他电路完全隔离开,利用光电耦合器传输信号,这样可将电机的干扰消除,提高系统的稳定性。

方案一:采用由大功率达林顿管组成的H型驱动电路。该电路承载电流大,但电路复杂,体积大。
方案二:采用L298N组成的驱动电路,驱动芯片L298N是驱动二相或四相步进电机的专用芯片,电路实现容易,与单片机接口方便,控制比较简单。
考虑到我们选用的是直流电机,工作稳定,且小车不宜过重,故选择方案二。

寻迹系统
方案一:用光敏电阻组成光敏探测器。光敏电阻的阻值可以跟随周围环境光线的变化而变化。当光线照射到跷跷板上面时,光线发射强烈,光线照射到黑线上面时,光线发射较弱。因此光敏电阻在跷跷板和黑线上方时,阻值会发生明显的变化。将阻值的变化值经过比较器就可以输出高低电平。但是这种方案受光照影响很大,并且不能够稳定的工作。因此我们考虑其他更加稳定的方案。
方案二:用红外光电对管寻迹传感器。现有的封装好的红外对管应用电路简单,工作稳定,再加上控制芯片的电压比器功能模块处理采集信号,容易实现题目要求。
经比较,本系统选择方案二。
在平衡系统中,根据要求,只要跷跷板两端与地面的距离差小于40mm即可认为平衡,本设计通过倾角传感器检测跷跷板水平倾角,所以只要水平倾角保持在0°附近的某个角度范围之内即认为跷跷板达到平衡状