【正文】 便。將獨(dú)立的系統(tǒng)用數(shù)據(jù)線(xiàn)連接，進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，電路連接簡(jiǎn)單，但使用極不方便。通過(guò)分析題目對(duì)控制的精度要求很高，所以我們選擇方案一。但由于受視覺(jué)的影響，測(cè)量精度將受到影響。此方法測(cè)量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確并且測(cè)量精度高適合高精度的測(cè)量。 蹺蹺板平衡檢測(cè)系統(tǒng)的選擇與論證 方案一：采用角度傳感器。其功耗低，占用資源少，使用簡(jiǎn)單。方案二：采用LCD液晶顯示器。 顯示系統(tǒng)的選擇與論證方案一：采用LED數(shù)碼管顯示器。另一個(gè)顯著的特點(diǎn)是轉(zhuǎn)換精度高，正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)控制靈活。方案二：采用步進(jìn)電機(jī)。 執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選擇與論證方案一：采用普通直流電機(jī)。ATmega16擁有豐富的資源，運(yùn)算速度快，低功耗，高性能，可通過(guò)ISP下載線(xiàn)寫(xiě)入程序，其SPI接口可用于對(duì)無(wú)線(xiàn)通訊模塊的控制，使小車(chē)能實(shí)時(shí)接收到蹺蹺板平衡檢測(cè)模塊發(fā)送的數(shù)據(jù)，以此調(diào)整自身前進(jìn)速度及位置，達(dá)到蹺蹺板平衡的要求。89C51具有價(jià)格低廉、使用簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，但運(yùn)算速度較慢，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和程序存儲(chǔ)器較少，沒(méi)有ISP下載線(xiàn)及SPI接口，功能單一，控制過(guò)程比較煩瑣。顯示我們用LCD液晶顯示時(shí)間，提示我們用蜂鳴器組成聲光報(bào)警系統(tǒng)，可以達(dá)到提示平衡指示的目的。設(shè)計(jì)中主要解決的問(wèn)題是車(chē)在蹺蹺板中心點(diǎn)附近找到平衡和時(shí)間顯示。在電動(dòng)車(chē)到達(dá)指定位置時(shí)，給出聲光提示，同時(shí)LED顯示時(shí)間和小車(chē)當(dāng)前狀態(tài)。平衡檢測(cè)系統(tǒng)、無(wú)線(xiàn)通訊系統(tǒng)與電動(dòng)車(chē)構(gòu)成了一個(gè)閉環(huán)控制系統(tǒng)。為以后電動(dòng)車(chē)找平衡角度做準(zhǔn)備。電動(dòng)車(chē)蹺蹺板（F題）設(shè)計(jì)報(bào)告摘要 本設(shè)計(jì)共分為兩部分：蹺蹺板平衡檢測(cè)系統(tǒng)和和PTR8000無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)。平衡檢測(cè)系統(tǒng)是將角度傳感器連接在蹺蹺板中心位置來(lái)檢測(cè)蹺蹺板擺動(dòng)角度的開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)。PTR8000無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)是將角度傳感器檢測(cè)出來(lái)的角度通過(guò)無(wú)線(xiàn)發(fā)送模塊將數(shù)據(jù)發(fā)送給電動(dòng)車(chē)，根據(jù)數(shù)據(jù)電動(dòng)車(chē)調(diào)節(jié)自身運(yùn)動(dòng)從而達(dá)到調(diào)節(jié)平衡的目的。電動(dòng)車(chē)以ATmega16為控制核心，采用步進(jìn)機(jī)控制電動(dòng)車(chē)前進(jìn)和倒退，采用光電傳感器檢測(cè)引導(dǎo)線(xiàn)，利用無(wú)線(xiàn)接收模塊接收蹺蹺板平衡檢測(cè)系統(tǒng)發(fā)送的數(shù)據(jù)，CPU對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行智能分析，調(diào)整小車(chē)前進(jìn)速度和方向，使蹺蹺板達(dá)到平衡狀態(tài)。附加的PC機(jī)電動(dòng)車(chē)蹺蹺板實(shí)時(shí)模擬系統(tǒng)，關(guān)鍵字：Atmega1PTR8000、光電傳感器、角度傳感器、步進(jìn)電機(jī)一、 系統(tǒng)方案1. 實(shí)現(xiàn)思路和方法本題目要求分為基本部分和發(fā)揮部分，基本部分要求在不加配重的情況下電動(dòng)車(chē)在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成從蹺蹺板起始端出發(fā)，行駛到蹺蹺板中心點(diǎn)附近，并且在中心點(diǎn)附近找到平衡位置停留幾秒鐘，然后從平衡點(diǎn)出發(fā)行駛到蹺蹺板末端停留幾秒鐘，再?gòu)哪┒说雇嘶仄鹗级?，整個(gè)過(guò)程要給出時(shí)間顯示和平衡指示。我們應(yīng)用角度傳感器與板的中心相聯(lián)來(lái)檢測(cè)板子轉(zhuǎn)的角度再通過(guò)PTR8000發(fā)送給單片機(jī)分析處理后就可以得到角度值來(lái)控制車(chē)的運(yùn)動(dòng)從而達(dá)到調(diào)節(jié)平衡的問(wèn)題。2. 方案的選擇與論證 控制芯片的選擇與論證方案一：采用傳統(tǒng)的89C51作為電動(dòng)車(chē)的控制核心。方案二：采用ATmega16作為電動(dòng)車(chē)的控制核心?；谏鲜龇治觯瑪M采用方案二。直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)力大轉(zhuǎn)彎角度小但只能在有限的場(chǎng)地運(yùn)動(dòng)，而且控制精度不高，不適合在高精度控制的場(chǎng)合應(yīng)用。步進(jìn)電機(jī)的一個(gè)顯著特點(diǎn)是具有快速啟停能力，如果負(fù)荷不超過(guò)步進(jìn)電機(jī)所能提供的動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩值，就能夠立即使步進(jìn)電機(jī)啟動(dòng)、反轉(zhuǎn)或停止。為了保證物體能夠平穩(wěn)且精確的運(yùn)行，我們選擇方案二。LED數(shù)碼管亮度高，醒目，但其信息量小，占用資源較多，且顯示方式單一。LCD液晶顯示器屏幕較大，美觀(guān)，清晰，能顯示數(shù)字，字母，漢字，甚至圖片?；谏鲜龇治?，擬采用方案二。角度傳感器是一種高精度測(cè)量物體傾斜角度的檢測(cè)儀器，將其轉(zhuǎn)軸固定在轉(zhuǎn)動(dòng)物體上一旦物體轉(zhuǎn)動(dòng)將帶動(dòng)傳感器轉(zhuǎn)軸將產(chǎn)生一個(gè)數(shù)值，再經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換把此數(shù)值轉(zhuǎn)成角度從而測(cè)量出物體轉(zhuǎn)動(dòng)的角度。方案二：在電動(dòng)車(chē)上水平放置一水槽，在水槽正上方設(shè)置兩探針，當(dāng)蹺蹺板失去平衡時(shí)，兩探針之一接觸水面；當(dāng)蹺蹺板平衡時(shí)，兩探針均不接觸水面。方案三：在電動(dòng)車(chē)上設(shè)置一倒立擺，倒立擺頂端連接電位器的轉(zhuǎn)軸，倒立擺受重力影響，一直垂直指向地面，小車(chē)在行進(jìn)過(guò)程中，電位器測(cè)量擺的傾角，以此判斷蹺蹺板的狀態(tài)。 數(shù)據(jù)發(fā)射\接收系統(tǒng)的選擇與論證方案一：采用傳統(tǒng)的有線(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。方案二：采用PTR8000無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊?？煞奖愕姆庞陔妱?dòng)車(chē)上，實(shí)時(shí)接收\(chéng)發(fā)送數(shù)據(jù)。3． 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)經(jīng)過(guò)以上方案的比較論證我們?cè)O(shè)計(jì)了如下的系統(tǒng)流程圖： 系統(tǒng)框圖如圖F1所示。一部分為蹺蹺板平衡檢測(cè)系統(tǒng)，另一部分為電動(dòng)車(chē)。電動(dòng)車(chē)接收到數(shù)據(jù)以后，CPU對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，以此調(diào)整前進(jìn)方向和速度。當(dāng)電動(dòng)車(chē)接收到蹺蹺板平衡檢測(cè)系統(tǒng)發(fā)送的蹺蹺板平衡信號(hào)時(shí)，小車(chē)制動(dòng)，計(jì)時(shí)器停止，給出聲光提示，并在LCD上做出相應(yīng)指示。當(dāng)蹺蹺板兩端上下擺動(dòng)的時(shí)候，角度傳感器轉(zhuǎn)軸跟隨轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)將轉(zhuǎn)動(dòng)的方向和角度等數(shù)據(jù)經(jīng)單片機(jī)處理后，通過(guò)無(wú)線(xiàn)通訊模塊傳送給小車(chē)，小車(chē)根據(jù)接收過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)自行判斷并設(shè)定行走方向和速度。時(shí)，即可認(rèn)為蹺蹺板處于平衡狀態(tài)，小車(chē)停止， 并給出相應(yīng)提示。小車(chē)兩頭各采用兩個(gè)光電傳感器檢測(cè)引導(dǎo)線(xiàn)，分別設(shè)置在兩車(chē)頭兩角上。如圖F3所示。 光電傳感器 F3圖二、理論分析與計(jì)算1．測(cè)量數(shù)據(jù) 實(shí)際測(cè)量時(shí)間數(shù)據(jù)第1次第2次第3次第4次第5次第6次從A到C15s11s17s17s17s18sC點(diǎn)找平衡56s43s63s46s61s51s由C到B14s13s16s15s13s14s由B到A 63s48s50s36s44s44s發(fā)揮部分總用時(shí)90s100s111s98s103s99s 實(shí)際測(cè)量距離差第1次第2次第3次第4次第5次第6次d5CM4CM5CM4CM4CM4CM2．理論分析與計(jì)算由題意說(shuō)明可知：根據(jù)板長(zhǎng)和中心高度可以算出板子與地面的夾角（SINa=中心高除以板長(zhǎng)的一半）又平衡條件為A、B兩端與地面的距離差d=|dadb|不大于40mm板子的幅度不超過(guò)10度，即：，板子幅度不得超過(guò)2厘米。UDN2916B電路設(shè)計(jì)時(shí)需要充分考慮熱設(shè)計(jì)，因?yàn)轵?qū)動(dòng)IC消耗的大部分能量主要為在突變關(guān)閉期間馬達(dá)再生電流造成，馬達(dá)產(chǎn)生的再生電流流過(guò)電流檢測(cè)電阻和地鉗制二極管重新流回馬達(dá)，產(chǎn)生的電壓跌落引起了能量消耗，地鉗位二極管上的瞬時(shí)電壓(VF)出現(xiàn)了最大的跌落，產(chǎn)生了主要的功耗。驅(qū)動(dòng)電路原理圖見(jiàn)附錄 檢測(cè)電路的設(shè)計(jì)檢測(cè)電路分為角度檢測(cè)和路線(xiàn)檢測(cè)兩部分。蹺蹺板系統(tǒng)軟件完成對(duì)角度傳感器采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和發(fā)送，電動(dòng)車(chē)系統(tǒng)軟件完成數(shù)據(jù)的接收及判斷，實(shí)現(xiàn)小車(chē)行走、尋找平衡位