科技创新设计报告电动车翘翘板.doc

个人收集整理 勿做商业用途 摘 要：本系统采用单片机凌阳61板为核心器件实现对驱动电路的控制使电动小车自动行驶，通过红外发射接收一体化光电传感器TCRT5000(L)对小车运动轨迹和姿态进行沿跷跷板上预定直线调整，使小车在跷跷板上做出相应的运动。并采用自制水平导轨控制小车平衡状态以达到平衡。通过运用PWM技术控制小车的直流电机转动，完成对小车运动位置速度运动姿态和时间等的控制.采用液晶RT1602C显示前进和后退所用的时间. 目录1. 整体介绍11.1 实验任务描述1.2 电动车功能要求1.3 实际达到功能2。 硬件部分32.1单片机：凌阳61板SPCE060A_061A2.2驱动电路板2。3光电传感器电路与导轨水平传感器3. 软件部分64. 项目心得85. 致谢10第10页 上海交通大学 电子信息与电气工程学院1。整体介绍1.1 实验任务描述设计并制作一个电动车跷跷板，要求跷跷板起始端一侧装有可移动的配重物体，配重物体位置可调范围不小于400mm。电动车从起始端出发，按要求自动在跷跷板上行驶。电动车跷跷板起始状态和平衡状态示意图分别如图所示：起始状态平衡状态1。2电动车功能要求 先将跷跷板固定为水平状态,电动车从起始端A位置出发，行驶跷跷板的全程（全程的含义:电动车从起始端A出发至车头到达跷跷板顶端B位置)。停止5秒后,电动车再从跷跷板的B端倒退回至跷跷板的起始端A，电动车能分别显示前进和倒退所用的时间。前进行驶在1分钟内、倒退行驶在1.5分钟内完成。 跷跷板处在图1所示的状态下(配重物体位置不限制)，电动车从起始端A出发，行驶跷跷板的全程。停止5秒后，电动车再从跷跷板的B端倒退回至跷跷板的起始端A，电动车能分别显示前进和倒退所用的时间。前进行驶在1.5分钟内、倒退行驶在2分钟内完成。 1.3实际达到功能如图为此次实验最终小车的照片。 实现了小车的自动寻迹，即使小车能够自动调整沿直线走。 实现了小车能够判断当前小车所处平衡状态，并根据平衡状态来判断前进倒退或停止 实现了记录小车移动所用的时间，并显示小车当前运动状态,平衡时液晶显示”balance”并提供小车运行总时间的数据. 2.硬件部分本系统采用单片机凌阳61板为核心器件实现对驱动电路的控制使电动小车自动行驶，通过红外发射接收一体化光电传感器TCRT5000（L)对小车运动轨迹和姿态进行沿跷跷板上预定直线调整，使小车在跷跷板上做出相应的运动.并采用自制水平导轨控制小车平衡状态以达到平衡。通过运用PWM技术控制小车的直流电机转动，完成对小车运动位置速度运动姿态和时间等的控制.采用液晶RT1602C显示前进和后退所用的时间。 下面我们将逐个介绍每个部分的结构和功能。2。1单片机：凌阳61板SPCE060A_061A该单片机为电工实习所焊2.2驱动电路板见下图此驱动板为通用驱动板，与实验室为8051单片机提供的驱动板相同。但是鉴于8051单片机与凌阳的不同，电路图中所用的上拉电阻可以不用.由于小车为自动识别路径，所以并不需要无线通信，所以此模块也不必用。此板主要功能是将61板上IO端输出的高电平和低电平转化成能够驱动直流电机的信号。2.3光电传感器电路与导轨水平传感器本次实验采用光电传感器为TCRT5000（L)。如下图:使用电路图为此光电传感器的工作原理是利用不同红外线对于不同颜色的反射率不一样，将反射信号的强弱转化成电流信号.在电路图中，我们利用R1与R2的数值来控制产生的电压在白色反射下大于0。7V，在黑色反射下小于0。7V，使下一级的三极管导通或截止，在Vout上输出5V或0V。将输出信号可直接连接到凌阳61板的IO口以控制小车走直线。跷跷板中线上有贴黑色胶布，我们采取在小车两边各放一个光电传感器，如图，在两边都为高电平时小车向前走。一边如果为低电平，则向此方向转弯.用来判断小车平衡状态的为一个导轨，其分为两层，下层为供一钢球滑动的轨道，其接地。在轨道两头有两块挡板，接高电平，并联向凌阳61板的IO口.当钢球接触挡板时，电路被短路，IO口信号变为低电平，此时即为向此方向倾斜。液晶RT1602C模块如图:此模块用来实现记录小车移动所用的时间，并显示小车当前运动状态,平衡时液晶显示balance”并提供小车运行总时间的数据。3.软件部分本次软件采用的是与凌阳61板自带的软件unSP IDE 2。0。0.如图:在程序编写部分，我们分为了4部分。1 小车驱动部分： 用于控制小车前进，后退,左转，右转。2 小车速度调节部分：运用pwm进行控制小车速度。3 小车传感器控制部分：接受IO端口发进的控制信号,调用驱动部分程序实现小车的自动前进4 液晶显示部分：通过与液晶模块的联系,向液晶管脚发送不同的信号使其显示不同的字符，记录并显示时间4.项目心得朱嫣珺这次科创三，我们选择了电动车跷跷板这个项目，这是一个竞赛题目，在我们之前也没有人做过，所以参考的资料很少，也没有前辈的经验可以借鉴。在我看来要完成这样一个任务似乎很困难，还好我们组员的实力非常强大。从我们第一次开会讨论问题的时候我就看出来了。在完成任务的过程中，我发现需要制作好这样一部小车需要用到很多我们已经学到了的知识,甚至还有一些我们没有学过的知识。这就要求我们有很高的自学能力。从搜集资料到制定方案,我们都还只是纸上谈兵.直到进了实验室,跟张士文老师沟通交流过以后,我们才开始真正的着手制作小车.确定了使用的单片机，使用的电机，还有显示器,然后用各种方法把他们连接起来，构成一个完整的小车。组员们都很尽心尽力。由于我在技术上没有任何优势，所以我觉得自己并没有帮上很大的忙,在此觉得有些可惜，不过在整个制作过程中，我觉得自己也学到了不少，了解了许多课本上学不到的东西。这里要特别感谢我们的组员，他们让我学到了很多，也让我有很多感触。总之，科创三让我收获了很多。感触最深的还是小车在经历了重重困难之后，终于能够完成行走任务的时候。这种大家一起齐心协力共同完成一个作品的成功，我还是第一次体会到。感觉很开心张明熙这次科创真的使一次难忘的经历，从一开始的激动雀跃，到后来遇到各种各样的困难阻力，再到最后的成功，都是美妙的回忆。看着我们从一开始零零散散的各个部件到最会慢慢组成一辆最说不是很好看但每一处都是我们一点点的焊接，连线而组成.看着它，就像看着自己的孩子一点点长大，慢慢成才,心中的喜悦感和幸福感是无法言表的。记得科创验收的那一刻，我们都激动的欢呼拥抱，和小车拍照留念,实验室留下了我们幸福的回忆。虽然已经过去一段时间了，但还是会偶尔想起我们的小车，然后自己偷着乐一会。我们的小组是最棒的小组，我们是最完美的搭档，如果还有下一次，我们还要一起.石丛磊通过此次实验，我深刻体会到了团队配合的重要性。在本次实验中，我们从一开始就明确分工进行.我最后选择的是传感器模块.在最一开始，我在网上搜索了大量的文档,最一开始定的方案是采用光电传感器加角度传感器。光电传感器在张老师那里拿到了，但是角度传感器一直没有办法解决,因为其价格太贵。最后是由我们手工制作了传感导轨将问题解决.这次实验极大的激发了我对电子设计的兴趣,希望在今后还能够继续进行实验.本次实验可以说基本是结束了，但是还是有一些不足:1. 小车的动力部分存在问题.最一开始我们的想法是采用步进电机进行对前进的精确控制。但是其消耗资金过多，最后还是采取了直流电机加pwm进行控制小车.由于小车的电机直接与车轮相连,并没有进行任何齿轮变速，所以一个很大的问题就是我们无法在获取我们想要的速度的同时获取合适的功率。最后小车在行驶的时候就比较费劲。2. 小车的传感器部分有待改进。因为导轨水平传感是自己手工制作，在使用的时候容易变形，使其可重复性下降。可以考虑换更加结识的导轨.致谢在本次实验过程中我们遇到了很多问题，正是有一下人的帮助，我们才最终完成了此次的实验。在这里，我们小组全体人员向你们表示感谢！“电院科技创新3”课程老师张士文老师帮助我们进行调试的所有助教以及给于我们帮助的所有同学