DOC《电动车跷跷板》

另外红外发射管的最大电流取决于平均电流,当使用占空比小的调制信号,在平均电流不变的情况下,瞬时电流可以很大,可大大提高信噪比. 基于以上分析,选择脉冲调制的反射式红外发射接收器ST198. 1.2.5电池选择 采用镍氢电池供电.镍氢电池是目前最环保的电池,能量密度比高,能有效地延长设备的工作时间.同时镍氢电池在电学特性方面与镍镉电池亦基本相似.高效DC-DC片稳压芯片LM2575将电池提供的电压变到5V,这样就将电动机驱动电源与单片机以及其周边电路完全隔离,利用光电耦合传输信号,从而提高了系统稳定性. 1.2.6语音模块 语音模块用ISD4004语音芯片进行声音录放. 系统最终方案 经过方案分析和论证,选择的系统各模块为:①采用P89V51RD2FN单片机作为控制器;

②采用TA8435H细分芯片驱动步进电机;

③采用MSA-LD2.0倾角传感器测量实时角度,为单片机完成控制提供判据;

④采用ST198反射式红外光电传感器来检测引导线;

⑤采用2300mA镍氢充电电池供电;

⑥采用RT128*64M带字库液晶显示时间、角度等参数;

⑦采用ISD4004语音芯片进行声音录放;

⑧采用P89V51RD2FN内置的定时器/计数器计数.系统结构方框图如1.3.1. 理论分析与计算 参数计算与分析 2.1.1关于小车基本参数计算 小车质量m=1200g,重量G=117.6N;

小车车轮直径D=6.7cm,周长C=21.0cm;

步进电机细分前步进角为1.8度,经过1/4细分后,步进角为0.45度,从而推出:单片机每发出800个脉冲,电机带动车轮转动1圈,即电机的步进距离为: ==0.026cm (2.1.1) 2.1.2关于跷跷板系统平衡的理论分析 根据杠杆平衡原理对跷跷板左右两端进行受力分析,得出支点C两端力矩必须相等,即: (2.1.2) 已知:小车质量为1.2Kg,跷跷板长1.6米,平衡时允许的最大角偏为1.4度(arcsin(4/160)),配重1可以在离A点20~40cm的范围内移动.假设配重1和小车所受到的重力分别为G

1、G2,它们到支点C的垂直距离分别为L

1、L2;

根据公式(2.1.2),推出: G1*L1= G2*L2 ;

配重1最大重量: G1max= = =4 G2 (2.1.3) 设比例系数K,K= G1/ G2,则K≤4,推出: L2= G1*L1/ G2 = K L1 ≤4 L1 (2.1.4) 当K值无限接近0时,由公式(2.1.4)推出:L2也趋近于0. 根据计算和题意要求,取配重1为0.3Kg,配重2为0.2Kg. 2.1.3 角度转化计算 MSA-LD2.0为双轴加速度传感器.可以测动态、静态加速度,从而转换成物体的倾斜角度.转换公式如下: angx=arcsin((X0 - X1)/X2)・180/π (2.1.5) 式中:X0为x轴的加速度原始数据,X1为x轴角度零点的加速度原始值,X2为x轴的灵敏度,即x轴单位加速度的值. 控制方法分析 智能电动车的控制软件采用模块化的程序结构,它包括一个主体循环程序,增量式PID速度控制程序,中断服务程序,寻线控制算法程序和速度控制算法程序等.软件控制算法如图2.2.1所示.首先对各种设备进行初始化,然后选择进入参数修改程序.参数设定完毕后打开中断,最后循环执行位置速度控制程序,实现变速. 本系统采用增量式数字PID控制算法,通过PWM脉冲对步进电机进行调速.增量........