电动车跷跷板姓名:许睿班级：测控技术与仪器1101学号：1102020138项目建议书项目名称：电动车跷跷板项目负责人：许睿项目审核：项目批准：项目建议书一、项目概况1.项目名称：电动车跷跷板2.项目概要：电动车跷跷板由电动车和跷跷板组成。本系统是基于自动控制原理，针对多通道多样化传感器综合控制；采用PWM技术动态控制电机的转速和转向；利用光电检测器检测道路上的标志。系统的控制部分以凌阳单片机SPCE061A精简开发板（61板）为核心，通过步进电机对电动车和跷跷板的可移动配重进行运动控制，实现电动车在跷跷板上自动往返行驶，自动寻找平衡位置，同时利用LED动态显示行驶时间及语音播报平衡位置，使得本设计更趋智能化、人性化。另外，本系统采用两套控制系统分别控制电动车的行驶和配重物块的指定移动，以便容易方便控制，实现了具有一定自适应能力的控制系统。3.建议书产生情况：本项目建议书由XXX提出，XXX拟制，XXX审核。二、项目背景1.产业背景：2.市场背景：主要是小朋友的玩具和工程上应用3.技术背景：4.项目与本企业产业方向和发展战略的关系：三、主要技术方案1.总体技术方案：以凌阳单片机SPCE061A精简开发板（61板）为核心，查询按键的输入，传输各种参数的显示，两台电机的正反转和速度控制以及两台电机的协调运动，负责光电检测信号的接收和对信号的处理，从而能够确定小车轨迹，在B点停止和返回，并最终停止。角度传感器把角度信号输给单片机，把检测到的角度和基准角度比较，从而确定翘翘板的平衡点。寻找平衡点时主要是采用PID闭环控制算法，在小车行驶过程中每当小车翻过平衡点的时候都令小车向后退一段路程，直到小车再次翻过平衡点，小车再次向前行驶一段比前一段要小的距离直到翻过平衡点，最终找到平衡点。电机驱动模块SPCE061A单片机语音模块LED显示模块平衡模块路面引导模块电源模块步进电机2.关键技术及实现途径：3.2.1控制单元方案一：采用传统8位89C51单片机作为控制单元，价格低廉，但处理速度慢，功能单一，RAM、ROM小。本系统需要计算速度，角度等大量的浮点数。需扩展RAM和ROM，而且硬件工作量必然加大。方案二：采用凌阳公司推出的SPCE061A单片机及其开发板--61板作为控制模块。SPCE061A的CPU时钟为0.32MHz～49.152MHz，速度可以满足电机控制对实时性的要求；内置2KWords的SRAM，为浮点运算提供了足够的数据存储器空间。此外使用凌阳公司提供的音频函数库和SPCE061A丰富的时基中断可以方便地实现功能扩展。鉴于SPCE061A的以上优点，采用方案二。3.2.2电机及其驱动方案一：采用步进电机，可准确控制转速和旋转的角度，但是体积大，质量大，并且需要另配驱动器，成本较高。在电动车上安装比较复杂。方案二：采用减速直流电机，体积适中，安装简单，转速慢，车速容易控制，并且转矩和扭矩较大，驱动采用H桥，可自行制作。综上所述，采用方案二。3.2.3寻迹电路方案一：采用CCD器件，分辨率高，前瞻性远，但是价格贵，电路调试相对比较复杂，占用单片机的资源较多，在只需要实现简单的寻迹功能时，无需采用CCD器件。方案二：集成断续式光电开关探测器，它具有简单、可靠的工作性能，只要调节探头上的一个旋钮就可以控制探头的灵敏度。但其体积较大，安装在小型电动车上会影响电动车整体的美观性。方案三：反射式红外光电传感器，利用物体对红外光的反射和吸收来实现对被测物体的测量和计数的，容易受到外界光的干扰，但其体积小，安装简单，当其安装位置较低时，可以大大减轻外界光对传感器的干扰，在平缓的路径中，可以完成寻迹功能。由于跷跷板的引导线为直线，路径信息简单，所以采用方案三。.3.2.4测速电路方案一：采用反射式光电开关，体积小，电路简单，但需要配合码盘一起使用，而光电开关的可靠性要依赖码盘的安装位置的合理性以及暗室效果，如果码盘受到阳光的直射，光点开关可能偶尔忽略它的黑白条纹的切换，因此工作的可靠性较差，况且本系统采用履带式，码盘不容易安装。方案二：采用霍尔元件，基本的想法是把小磁铁粘贴在驱动轮内侧的圆周上，不过相邻磁铁的间距十分有限，具体的间距与磁铁的磁场强度和传感器的灵敏度都有关系。履带式电动车的驱动轮较小，这种测速方案的分辨率相对较低。方案三：采用增量式旋转编码器，通过内部两个光敏接受管转化其角度码盘的时序和相位关系，得到其角度码盘角度位移量增加（正方向）或减少（负方向）。在接合单片机后，增量式旋转编码器在角度测量和角速度测量较绝对式旋转编码器更具有廉价和简易的优势。其稳定性好，分辨