【正文】 電動車翹翹板電動車蹺蹺板系統(tǒng)設(shè)計王乾坤 孫亞飛 萬冉 楊曉雨【摘要】本設(shè)計利用ＡＴmega16單片機(jī)為系統(tǒng)的控制芯片，通過角度傳感器檢測蹺蹺板擺動角度，在通過ATmega16自身的模數(shù)轉(zhuǎn)換把角度轉(zhuǎn)換為數(shù)值變化通過PTR8000發(fā)送給電動車系統(tǒng)，電動車接收蹺蹺板平衡檢測系統(tǒng)發(fā)送的數(shù)據(jù)，單片機(jī)對數(shù)據(jù)進(jìn)行智能分析，調(diào)整小車前進(jìn)速度和方向，使蹺蹺板達(dá)到平衡狀態(tài)。在電動車到達(dá)指定位置時，給出聲光提示，同時液晶顯示屏顯示時間和小車當(dāng)前狀態(tài)?！娟P(guān)鍵字】 單片機(jī)　步進(jìn)電機(jī)　 　光電傳感器　 PTR8000無線遙控 　A/D轉(zhuǎn)換 液晶屏顯示 聲音提示Abstract: This design uses ATmega16 microcontroller chip to control the syste。Through the seesaw swing angle sensor detects the angle, in its own through the ATmega16 ADC converts the angle value changes by PTR8000 sent to the electric car, electric car seesaw balanced detection system receives the data sent, singlechip intelligent analysis of the data, adjusting the car forward speed and direction, the seesaw to equilibrium. In electric vehicles arrived at the designated location, to sound and light tips, and the LCD displays the time and the current state of the car.朗讀顯示對應(yīng)的拉丁字符的拼音字典朗讀顯示對應(yīng)的拉丁字符的拼音字典Keywords: ATmega16 microcontroller Stepper motor Angle sensor D/A converter wireless remote control PTR8000 LCD screen voice prompt 朗讀顯示對應(yīng)的拉丁字符的拼音字典 目錄 電動車蹺蹺板系統(tǒng)設(shè)計 1 4 4 4 2．方案論證 5 5 5 6 數(shù)據(jù)顯示方式的選擇 6 3系統(tǒng)框圖 6 6 7 7 8 ATmega16部分 8 電動車驅(qū)動部分 9 翹翹板檢測部分 9 10 L298驅(qū)動部分 10 液晶顯示部分 12 鍵盤顯示部分 12 無線通信PTR8000部分 13 14 程序流程圖 14 程序及注釋 15 主程序 15 6遇到的問題 30 7總結(jié) 30 31 設(shè)計并制作一個電動車蹺蹺板，要求蹺蹺板長1600mm、寬300mm。蹺蹺板中心固定在直徑不大于40mm的圓軸上，圓軸兩端支撐在兩個支架上，與支架圓滑接觸。蹺蹺板起始端一側(cè)裝有可移動的配重物體，配重物體位置可調(diào)范圍不小于400mm。電動車從起始端出發(fā)，按要求自動在蹺蹺板上行駛。，蹺蹺板底距地面或桌面的距離為70mm。 起始狀態(tài)示意圖 平衡狀態(tài)示意圖（配重物體位置不限制），電動車從起始端A出發(fā)，行駛蹺蹺板的全程。停止5秒后，電動車再從蹺蹺板的B端倒退回至蹺蹺板的起始端A，電動車能分別顯示前進(jìn)和倒退所用的時間。、倒退行駛在2分鐘內(nèi)完成。 ，電動車從起始端A出發(fā)，當(dāng)蹺蹺板達(dá)到平衡時，保持時間不小于5秒，同時發(fā)出聲光提示，電動車顯示所用的時間。全過程要求在2分鐘內(nèi)完成。 ，電動車從起始端A出發(fā)，當(dāng)蹺蹺板達(dá)到平衡時，保持時間不小于5秒，同時發(fā)出聲光提示，而后再加一個配重物體，電動車能夠再次取得平衡，保持時間不小于5秒，同時發(fā)出聲光提示，電動車顯示所用的時間。全過程要求在2分鐘內(nèi)完成。 ，電動車從起始端A出發(fā)，當(dāng)蹺蹺板達(dá)到平衡時，保持時間不小于5秒，同時發(fā)出聲光提示，而后再加一個配重物體，電動車能夠再次取得平衡，保持時間不小于10秒,同時發(fā)出聲光提示，在此時間段內(nèi)只要蹺蹺板的平衡被人為破壞，電動車能自動再次找到平衡，并再次保持平衡時間不小于10秒，同時發(fā)出聲光提示，當(dāng)保持時間過后，電動車自動返回起始點A，并顯示所用的時間。2．方案論證方案一：采用傳統(tǒng)的89C51芯片為控制核心。具有4KB的程序存儲器，128KB的數(shù)據(jù)存儲器，64KB的片外存儲器尋址能力，64KB的片外數(shù)據(jù)存儲器尋址能力，32根輸入/輸出線，1個全雙工異步串行口，2個16位定時/計數(shù)器，5個中斷源，2個優(yōu)先級。但數(shù)學(xué)處理能力差，沒有ISP下載線及SPI接口，功能單一，運(yùn)算速度慢，控制過程比較煩瑣。方案二：采用Atmega16芯片為控制核心。具有高性能、低功耗以及運(yùn)算速度快的8位AVR微處理器，32個8位通用工作寄存器，全靜態(tài)工作，16KB的系統(tǒng)內(nèi)可編程Flash,內(nèi)存大、數(shù)學(xué)處理能力強(qiáng)，上電復(fù)位以及可編程的掉電檢測，支持?jǐn)U展的片內(nèi)調(diào)試功能，32個可編程I/O口，功耗小?？赏ㄟ^ISP下載線寫入程序，其SPI接口可用于對無線通訊模塊的控制，也可以通過SPI口擴(kuò)展內(nèi)存。由于Atmega16芯片的程序存儲器比較大，接口豐富，擴(kuò)展功能強(qiáng)，具有可與PTR8000連接的SPI口，且運(yùn)行速度快。故采用方案二。方案一：采用普通直流電機(jī)。直流電機(jī)具有優(yōu)良的調(diào)速特性，調(diào)速平滑、方便，調(diào)整范圍廣；過載能力強(qiáng)，能承受頻繁的沖擊負(fù)載，可實現(xiàn)無級調(diào)速。但直流電機(jī)控制要求較高,特別是在低速時,很容易出現(xiàn)超調(diào),引起整個系統(tǒng)的震蕩.方案二：采用步進(jìn)電機(jī)。步進(jìn)電機(jī)能夠快速的啟動和反轉(zhuǎn)，也能夠快速的停止，轉(zhuǎn)換精度更高，控制更加靈活。由于電動小車以兩個步進(jìn)電機(jī)分別與左右車輪同軸相連來作為電動車的動力裝置，所以本項目采用步進(jìn)電機(jī)，所以采用方案二。方案一：采用有線發(fā)射和接收系統(tǒng)。數(shù)據(jù)傳輸量大，控制較為方便，且價格較低；但受到環(huán)境的控制，傳輸距離較短，對使用者造成一定的困擾。方案二：采用PTR8000無線發(fā)射與接收系統(tǒng)。超小型、超低功耗、性能穩(wěn)定，不受外界干擾。具有接收、發(fā)射合一的功能，由于PTR8000的RF協(xié)議相關(guān)的高速信號處理部分已經(jīng)嵌入在模塊內(nèi)部，PTR8000可與各種低成本單片機(jī)配合使用，也可以與DPS等高速處理器配合使用；PTR8000 提供一個SPI接口，與單片機(jī)Atmega16通訊方便。 由于通訊方面的要求和精度，本著實用的原則，我們采用方案二。 數(shù)據(jù)顯示方式的選擇方案一：BC7281鍵盤顯示方式?？沈?qū)動8位或16位數(shù)碼管顯示或64/128只獨(dú)立LED。64鍵的鍵盤接口，內(nèi)含去抖功能，具有2種鍵盤工作模式，適應(yīng)不同應(yīng)用需求 。獨(dú)具光柱譯碼方式，可獨(dú)立控制兩條64段光柱顯示，段尋址功能便于控制獨(dú)立LED，16位均可獨(dú)立控制閃爍屬性，閃爍速度可調(diào) 段驅(qū)動極性及移位脈沖時序均可控，可配合各種形式的驅(qū)動電路，鍵盤部分具有鍵值鎖存功能，內(nèi)部顯示寄存器和控制寄存器的內(nèi)容均可讀出2線高速串行接口。方案二：DM12864液晶顯示方式。LCD是一種將液晶顯示器件、連接件、集成電路、本光源、結(jié)構(gòu)件裝配在一起的組件。 LCD有顯示容量大、功耗低、人機(jī)交流界面更加友好等優(yōu)點，DM12864漢字圖形點陣液晶顯示模塊，可顯示漢字、圖形。其內(nèi)置中文字庫和單片機(jī)配合使用非常方便。由于本項目需要在最后顯示小車的當(dāng)時狀態(tài)同時顯示時間，所以此項目采用DM12864來顯示漢字和時間，故采用方案二。3系統(tǒng)框圖　 本系統(tǒng)共可分為兩部分：蹺蹺板平衡檢測系統(tǒng)，以ATmega16單片機(jī)為控制核心，將角度傳感器連接在蹺蹺板中心的轉(zhuǎn)動軸上以檢測蹺蹺板擺動角度，ATmega16通過自身的模數(shù)轉(zhuǎn)換功能將角度傳感器檢測到的角度變化轉(zhuǎn)化為數(shù)值變化，并通過無線通訊模塊將數(shù)據(jù)發(fā)送給電動車系統(tǒng)。電動車系統(tǒng)也以ATmega16為控制核心，以兩個步進(jìn)電機(jī)分別與左右車輪同軸相連來作為電動車的動力裝置，采用光電傳感器檢測引導(dǎo)線，利用無線通訊模塊接收蹺蹺板平衡檢測系統(tǒng)發(fā)送的數(shù)據(jù)，單片機(jī)對數(shù)據(jù)進(jìn)行智能分析，調(diào)整小車前進(jìn)速度和方向，使蹺蹺板達(dá)到平衡狀態(tài)。在電動車到達(dá)指定位置時，給出聲光提示，同時液晶顯示屏顯示時間和小車當(dāng)前狀態(tài)。其原理圖如圖所示。電動車蹺蹺板系統(tǒng)原理圖　 ，在電動車左右兩輪上分別配置兩個步進(jìn)電機(jī)來作為電動車的動力裝置，通過控制兩個步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動方向來控制電動車的前進(jìn)和后退，通過控制兩個步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速的快慢來控制電動車的轉(zhuǎn)向。電機(jī)和車輪之間通過齒輪嚙合來傳動。在實際制作中，可根據(jù)實際情況來選用齒輪來改變它們之間的傳動比，以使電動車能獲得適當(dāng)?shù)乃俣确秶?。如實物圖所示，在電動車的前側(cè)安裝兩個光電傳感器，利用光在不同顏色的物體表面具有不同的反射性質(zhì)的特點，來判斷電動車的行走位置，一般情況下，光電傳感器發(fā)射的光會被路面反射回來，但如果遇到黑色物體則會被吸收，傳感器將接收不到反射光線。單片機(jī)就是否收到反射回來的光線為依據(jù)來判斷黑色引導(dǎo)線的位置和小車的行走路線。電動車的循跡原理圖如上圖所示當(dāng)光電傳感器沒有檢測到黑線時，其輸出為0。 電動車前進(jìn)，使用光電傳感器1和2，當(dāng)光電傳感器1檢測到黑線時，說明電動車向右方偏移，則電動車左輪向后轉(zhuǎn)，右輪向前轉(zhuǎn)，調(diào)整小車前進(jìn)角度，使小車始終保持在黑線上行走。同理，電動車后退，使用光電傳感器3和4進(jìn)行檢測。電動小車在行走的過程中，將接收來自蹺蹺板檢測系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，并根據(jù)接收到的數(shù)據(jù)來決定小車的前進(jìn)和后退以及行進(jìn)的快慢。 ATmega16部分與ATmega116相連接的有無線通信PTR8000部分電路，傳感檢測電路，電動車部分電路。電動車系統(tǒng)中光電傳感器尋跡模塊、聲光報警模塊以及按鍵選擇部分的電路原理圖，圖中的S