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目录 引言. 1 copyright paper51.com 一、系统设计. 1 http://www.paper51.com 1、系统概述. 1 paper51.com 2、设计要求. 1 内容来自www.paper51.com 3、电动小车的运动原理. 2 内容来自www.paper51.com 4、模块方案比较与论证. 3 copyright paper51.com 5、最终方案. 6 内容来自论文无忧网 www.paper51.com
二、硬件实现及单元电路设计. 6 copyright paper51.com
1、微控制器模块设计. 6 paper51.com
2、电源模块设计. 7 内容来自论文无忧网 www.paper51.com 3、检测模块设计. 8 内容来自论文无忧网 www.paper51.com
三、系统功能测试. 10 http://www.paper51.com
1、测试仪器及设备. 10 copyright paper51.com
2、功能测试. 10 内容来自www.paper51.com 四、总结. 11 内容来自论文无忧网 www.paper51.com
copyright paper51.com 参考文献. 11 内容来自论文无忧网 www.paper51.com
致谢. 12 copyright paper51.com
http://www.paper51.com 引言 paper51.com 光电检测技术是光学与电子学相结合而产生的一门新兴检测技术。它主要利用电子技术对光学信号进行检测，并进一步传递、储存、控制、计算和显示。光电检测技术从原理上讲可以检测一切能够影响光量和光特性的非电量。它可通过光学系统把待检测的非电量信息变换成为便于接受的光学信息，然后用光电探测器件将光学信息量变换成电量，并进一步经过电路放大、处理，以达到电信号输出的目的。 copyright paper51.com
一、 系统设计 内容来自www.paper51.com
1.1 系统概述 http://www.paper51.com 本系统由控制部分、驱动部分和检测部分组成，实现小车按要求在跷跷板上运动。控制部分使用SPCE061A单片机，接收并处理外部信号，实现小车在跷跷板的运动及平衡点的寻找，并实时将小车的状态信息在液晶显示器上显示出来；驱动部分通过控制小车上的步进电机和方向电机实现小车前进和左右的方向选择；检测部分通过光电传感器与红外线传感器得到的信息，将小车在跷跷板上的位置信息及跷跷板的倾斜信息反馈给单片机并作出相应的控制。 copyright paper51.com 1.2 设计要求 copyright paper51.com 电动小车从跷跷板的A端启动。如下图1所示： http://www.paper51.com http://www.paper51.com 在30秒内沿跷跷板行驶到中心点C附近，当小车到达使跷跷板平衡的位置时停止小车使跷跷板处于平衡状态5秒。如下图2所示： 内容来自www.paper51.com 内容来自www.paper51.com 从平衡点处出发在30秒内行驶到跷跷板末端B处（车头距边沿位置不超过50mm）停止。 http://www.paper51.com
小车在B端停止5秒后，在1分钟内倒退到起始端A点，完成整个行程。 copyright paper51.com
在整个行驶过程中，电动车始终在跷跷板上，并分阶段实时显示电动车行驶所用的时间。 内容来自论文无忧网 www.paper51.com 在跷跷板的一端添加一块垫板，将板用白纸全部盖住，并在板中间贴上大约2厘米宽的黑色胶袋，作为小车运动的引导线。使小车沿着引导线转弯并爬上跷跷板。如图3所示： http://www.paper51.com 内容来自www.paper51.com 1.3 电动小车的运动原理 内容来自论文无忧网 www.paper51.com 1.3.1 小车检测平衡的原理 paper51.com
采用凌阳SPCE061A单片机作为控制核心，利用电动小车底盘上特别计算打制的3个小孔，根据光敏电阻在有光和无光时阻值的不同，传给控制器来得知小车上坡，平衡，下坡三种状态及其信息显示。 paper51.com
1） 小车水平时，光束竖直向下，照射到中间小孔，说明此时跷跷板处于平衡状态； 内容来自www.paper51.com 2） 小车上坡时，光束向后偏移，照射到后面小孔，说明此时跷跷板不平衡； paper51.com
3） 小车下坡时，光束向前偏移，照射到前面小孔，说明此时跷跷板不平衡； http://www.paper51.com 制作3个小孔的数学算法： paper51.com 当跷跷板一端落在地上时，此时跷跷板与地面的角度α的正弦值等于板中心距地面的垂直高度比板长的一半，即sinα=70mm/800mm，可知α约为5°。当小车放在板边沿A或B处时，小车与垂直方向的角度即为5°，可计算出光束偏移的水平距离大约为0.95cm。 内容来自www.paper51.com
光束垂直向下的位置打制出中间小孔，分别在距此孔0.95的前方与后方的位置打制出另外两空。 http://www.paper51.com 1.3.2 小车路面黑线检测转弯爬坡的运动原理 内容来自www.paper51.com 首先用白纸蒙住跷跷板并在中间贴上大约2厘米宽的黑纸条，黑线检测电路采用放射式红外发射接收器，将红外发射接收器放在车头两边，利用这两个探测头来检测小车的偏向，若小车右边的探测头偏离黑色引导线时，左侧的探测头检测到小车偏向右，则小车向左转弯，反之，则小车向右转弯。若设小车在轨道上正常行驶时两个探测头输出信号都为高电平“0 0“ ，那么其他情况下该检测器的信号如下表所示： copyright paper51.com 传感器编号 copyright paper51.com 小车状态 http://www.paper51.com 左边探测头 内容来自www.paper51.com 右边探测头 内容来自论文无忧网 www.paper51.com
正常行驶 内容来自www.paper51.com 0 内容来自www.paper51.com 0 内容来自www.paper51.com 偏向左 内容来自www.paper51.com
0 paper51.com 1 内容来自www.paper51.com 偏向右 http://www.paper51.com 1 paper51.com 0 copyright paper51.com 到达板的末尾 内容来自论文无忧网 www.paper51.com 1 paper51.com 1 内容来自论文无忧网 www.paper51.com 1.4 模块方案比较与论证 http://www.paper51.com 本系统采用16位单片机SPCE061A作为控制中心。SPCE061A具有丰富的资源，指令周期 http://www.paper51.com
短，工作速率快，低电压，可编程音频处理，在线下载易于调试等优点，完全适合于对小车的控制。尤其是其语音播放功能对增加小车的语音报数功能提供了很大的方便。除了控制模块，另外还加上了驱动模块，光电检测等模块。为较好的实现各模块的功能，我们分别设计了几种方案并分别进行了论证。 http://www.paper51.com |