电动车跷跷板设计

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电动车跷跷板设计方案

电动车跷跷板设计方案1. 引言电动车作为一种环保、经济、便捷的交通工具，在城市中越来越受到人们的欢迎。

随着电动车使用的普及，对电动车的性能和舒适性需求也越来越高。

其中，车辆的悬挂系统是决定乘坐舒适性的关键因素之一。

本文将重点介绍电动车跷跷板设计方案。

2. 跷跷板的作用电动车的跷跷板是连接前后轮的重要部件，它在路面不平的情况下起到缓冲和减震作用，提高骑行的舒适性和稳定性。

合理的跷跷板设计能够降低车身的颠簸感，提高乘坐舒适性和操控性。

3. 跷跷板设计需考虑的因素在设计电动车跷跷板时，需要考虑以下因素：3.1 材料选择跷跷板需要具备足够的强度和耐久性，以应对恶劣的路面条件和长时间使用带来的疲劳等问题。

常见的跷跷板材料包括铝合金和碳纤维等。

铝合金具备较高的强度和刚性，而碳纤维材料则轻量且具备良好的振动吸收能力。

3.2 结构设计跷跷板的结构设计需要考虑到整车的重心、空间限制和悬挂系统的类型等因素。

合理的结构设计可以降低车辆的重量，并提高整车的稳定性和行驶的舒适性。

3.3 减震系统跷跷板作为车辆的减震系统之一，需要考虑到减震效果和调校。

通过合理的减震系统设计，可以降低车身的颠簸感，提高骑行的舒适性。

4. 设计方案基于以上考虑因素，本文给出以下电动车跷跷板设计方案：4.1 材料选择采用铝合金材料作为跷跷板材料。

铝合金具备优秀的强度和刚性，同时具有较好的耐腐蚀性和耐久性，适合应对各种路面条件。

在材料选择上，还可以考虑采用碳纤维增强的铝合金，以进一步提高载荷能力和减震效果。

4.2 结构设计跷跷板的结构设计应该考虑到整车的重心和空间限制。

可以采用H 型结构设计，将重力分散到两侧，提高整车的稳定性。

在空间限制允许的情况下，还可以考虑增加三角支撑等结构，提高跷跷板的刚性和稳定性。

4.3 减震系统跷跷板需要配备减震系统，以提高骑行舒适性。

可以采用液压减震器或弹簧减震器，根据不同的需求进行选择。

减震系统还可以根据用户的体重和骑行环境进行调校，以获得最佳的减震效果。

电动车跷跷板设计方案

电动车跷跷板设计方案电动车跷跷板是一种创新性的设计，可以帮助人们更方便地停靠和启动电动车。

在许多城市，电动车已经成为主要的出行方式。

然而，电动车在停车时，需要使用力量将车辆托起或降下，这对于一些年纪较大或身体不适的人来说可能会很困难。

因此，电动车跷跷板是一项非常有用的发明，能够让电动车的停放更加容易和便捷。

一般来说，电动车跷跷板有两种设计方案：手动操作和自动操作。

手动操作的设计需要用户手动旋转跷跷板，以将电动车推起或降下。

这种设计成本较低，但用户需要一定的力量和技能才能轻松完成操作。

另外，手动操作的设计需要更多的时间和精力，不太适合老年人或身体有残疾的人。

自动操作的设计是一种更加先进和高级的设计，它利用电动机和控制器来完成跷跷板的升降操作。

用户只需要轻按按钮或开关即可完成整个过程。

自动操作的设计有多种控制方式，包括遥控器、传感器和自动识别系统等等。

这种设计的成本更高，但用户可以省去很多时间和精力，使用起来非常方便。

除了操作方式的不同，电动车跷跷板的设计还有很多其他的特点。

比如，电动车跷跷板的材料可以采用钢板、铝合金、塑料等多种材质，不同的材料有着不同的优势和劣势，需要根据风险防范、耐用性、安全性和成本等多个因素来选择。

电动车跷跷板的设计还可以增加一些额外的功能，如夜视灯、加热器、视音频系统等等，这些增强功能可以使车辆的停放更加智能化和便捷。

除了以上提到的基本设计特点，为了满足不同用户的需求和喜好，电动车跷跷板还可以增加一些个性化的设计元素。

比如，可以在跷跷板表面印上个性化的图案或标志，让用户可以将自己的电动车个性化地装扮起来。

此外，电动车跷跷板的外形和尺寸也可以根据用户需求进行定制。

在选择电动车跷跷板方案时，需要考虑很多因素，如成本、设计和效果等等。

这些因素关系到电动车跷跷板的使用效果和意义，也与对于产品的整体评估有关。

因此，我们需要在设计电动车跷跷板时，充分考虑不同用户的需求和喜好，以期为用户提供最佳的使用体验。

电动车跷跷板自平衡系统设计_夏鲲

第24卷第2期电子测量与仪器学报 Vol. 24 No. 2 2010年2月JOURNAL OF ELECTRONIC MEASUREMENT AND INSTRUMENT· 179 ·本文于2009年6月收到。

*基金项目: 上海理工大学博士启动基金项目。

DOI: 10.3724/SP.J.1187.2010.00179电动车跷跷板自平衡系统设计*夏鲲张振国丁学陈建强(上海理工大学光电信息与计算机工程学院电气系, 上海 200093)摘要: 采用32位ARM 芯片LPC2138作为MCU, 由AccuStar 电子倾角传感器获得的角度信号经移动平均滤波法作数字滤波构成检测信号, 用步进电动机作为控制驱动装置, 形成增量式闭环数字PID 控制系统,使电动小车能自动完成在不同条件下于跷跷板上保持平衡的控制任务.实验结果表明, 该系统在板长为1.6 s 时, 初次平衡响应时间小于65 s, 二次平衡响应时间小于60 s, 平衡位置与水平位置偏差小于1.1°。

关键词: AccuStar 电子倾角传感器; 数字PID; 移动平均滤波法; 步进电动机中图分类号: TP272 文献标识码: A 国家标准学科分类代码: 470.4017Design for the electric car and teeterboardself-balanced systemXia Kun Zhang Zhenguo Ding Xueming Chen Jianqiang(University of Shanghai for Science and Technology, Shanghai, 200093)Abstract: The 32-bit ARM chip LPC2138 was applied as the MCU and the stepper motor was used as the driven device. The angle signals derived from the AccuStar electronic inclinometer by using moving average digital filter helped to accomplish the closed loop digital PID control system and keep the balance of the teeterboard under different conditions. The experiment results show that when the length of the teeterboard is 1.6 meter, the first balance costs less than 65 seconds, the second balance costs less than 60 seconds and the deviation between the balance point and the horizontal position is less than 1.1 degree.Keywords: AccuStar electronic inclinometer; digital PID; moving average digital filter; stepper motor1 引言移动机器人的姿态控制技术在诸如航空、航海等许多领域有着广泛的应用, 各种类型的数字倾角传感器应运而生[1-2]。

电动车跷跷板设计

１设计任务与要求
１．１设计任务在给定条件的翘翘板上，小车主要完成从一端出发行驶至平衡点附近，停留一定的时间后开始寻找平衡点，达到平衡点之后行驶至终点，停留一定的时间后返回
终点。如图１所示。
要控制系统达到平衡位置，需要加入一个好。控制ห้องสมุดไป่ตู้。方案一：采用ＰＩＤ控制器。ＰＩＤ控制器是一种适应范围广的控制算法。可以达３系统硬件设计到一般的控制要求。跷跷板的平衡是要达３．１系统的总体设计系统总体框图如图２。到两边的力矩平衡。小车行驶到某一个特．２功能模块设计定的位置才能使跷跷板平衡。方案二：采用３
工业技术
ＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ．
匪圆
电动车跷跷板设计
王贵山刘亚茹（国防科学技术大学机电工程与自动化学院湖南长沙
４１０００３）
摘要：本设计主要完成通过控制电动小车的运动来保持翘翘板的平衡，整体采用Ｘ￣．ＭＣＵ结构。跷跷板上配有倾角传感器，板面以及两端贴有黑线作为循迹和检测起点终点的标志。４、车配有嵌入式控制芯片ＭＣ９ＳＩ２ＸＳ１２８、灰度循迹检测模块，ＢＴＳ７９７０全桥电机驱动ｌ电路。

电动车跷跷板 (电子设计大赛)

电动车跷跷板摘要本系统以freescale公司提供的DG128芯片作为核心控制芯片，且通过在白色衬底上贴一条长2.5cm的黑线作为小车的引导线，让小车在跷跷板上能稳定的行驶。

为实现题目所要求的功能，用角度传感器作为跷跷板角度反馈量，通过一定的算法控制小车的速度使小车能够在跷跷板上找到平衡点。

小车的设计包括如下几个模块：摄像头采集，角度传感器安装与采集，驱动和转向的控制，速度检测，液晶显示模块等。

一、系统方案（一）方案的论证与比较根据大赛题目的设计要求，跷跷板的尺寸规格已经在题目中规定好，只需按照规定自制一个就可，所以此次设计的主要精力放在小车的设计上。

1、小车的引导由于可以在跷跷板上加引导措施，受2003年简易智能小车启发，在跷跷板表面铺白色衬底，在中间贴2.5cm的黑线，用传感器检测中间黑线的位置即可使小车在板上能稳定的行驶。

方案一：红外管，即用红外管检测黑线，通过黑白线之间的电压值的变化识别黑线，此方案电路较为简单，处理数据也较简单，但是红外管受环境光的影响比较大，及容易出现偏离轨道等错误。

方案二：摄像头，受环境光影响比红外管小很多，但在光照很强的情况下也会有很大的影响。

但是由于这是室内的比赛，所以光照很强的情况可以不用太多考虑。

另一方面是摄像头照射范围宽并且广，所以采集的信息比红外管多，对黑线的识别更为精确和有效。

选取方案二。

2、驱动电路的选择采用专门的小功率电机驱动芯片MC33886，可用单片机PWM端口给直接控制，但一片发热量比较大，所以采用4片33886并联驱动，首先驱动能力加强，而且在不加散热片反压时的发热量也很低。

4片也有一定的缺点：一是所占面积比较大，二是对电池电压的损耗比较大。

3、检测角度传感器的选择由于小车需要在加重的情况下在木板上保持平衡，需要采用木板所倾斜的角度作为回馈量，理想状态下当木板的倾斜角度为0时表示木板已经平衡。

方案一：电位器电阻值法，即在电位器上挂一个重物，重物由于重力总是垂直与水平面，当角度变化时则可以带动电位器的中心抽头变化，从而通过电阻值变化计算出角度的变化。

电动车跷跷板设计

57科技资讯 S CI EN CE & T EC HNO LO GY I NF OR MA TI ON 工业技术1 设计任务与要求1.1设计任务在给定条件的翘翘板上,小车主要完成从一端出发行驶至平衡点附近,停留一定的时间后开始寻找平衡点,达到平衡点之后行驶至终点,停留一定的时间后返回终点。

如图1所示。

2 方案比较与论证2.1各种方案比较与选择电机选择:为实现小车的运动,还有完成跷跷板的平衡调节,电机应该具有较好的灵敏度和动力。

方案一:直流电机,直流电机响应比较快,调节起来比较方便,价格也比较便宜,可以实现高速的选择。

但是力矩有一定的限制。

方案二:减速电机,减速电机驱动能力强,制动性也好,调节平衡比较方便,但是响应比较慢。

通过实践,直流电机速度快但是动力不强,制动性比较差,不能较好的实现平衡的调节,减速电机虽然反应慢,但是可以满足平衡的调节要求,因此选择减速电机。

倾角测量传感器:倾角是小车运行的控制量,它的准确获取才能使小车能够稳定地达到平衡,并且能够准确测量倾角,还能加大控制量。

方案一:倾角传感器,经测量倾角传感器灵敏度高,跷跷板两端采样值的差值20。

方案二:MMA7260三轴加速度计,该传感器可以测量重力延竖直方向上的分量,但是通过实际的检测发现其灵敏度低,且不稳定。

控制器的选择:对于一个不稳定系统,要控制系统达到平衡位置,需要加入一个控制器。

方案一:采用PID控制器。

PID控制器是一种适应范围广的控制算法。

可以达到一般的控制要求。

跷跷板的平衡是要达到两边的力矩平衡。

小车行驶到某一个特定的位置才能使跷跷板平衡。

方案二:采用步进法不断搜索平衡点,使系统达到平衡。

步进调节比较稳定。

由于倾角传感器的灵敏度的限制,控制量太小用PD控制器实现起来比较麻烦,而且参数的调节也不好控制,因此我们采用步进控制。

2.2控制算法设计采用步进控制,角度的变化量和长度的变化量均随时间而变,并且和各自速度相关,因此,引入小车每个控制周期的步进量 v ,和角度每个控制周期的变化量 ,假设速度控制的周期为T(ms),那么就有下面的式子合力钜: ()cos(T)f M G L v T M 合 (1)每个控制周期,先让小车走一段距离,停止一定时间测量角度,然后以这个角度为依据进行下一次平衡调节,如果所调的参数满足式子(1),那么跷跷板最终可以达到平衡。

电动车跷跷板运动控制系统设计

第５期（总第２２２期）２０２０年１０月机械工程与自动化ＭＥＣＨＡＮＩＣＡＬ　ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ　＆　ＡＵＴＯＭＡＴＩＯＮＮｏ．５Ｏｃｔ．文章编号：１６７２６４１３（２０２０）０５０１４３０２櫜电动车跷跷板运动控制系统设计杜金祥１，岳　光２（１．太原工业学院自动化系，山西　太原　０３０００８；２．中北大学机电工程学院，山西　太原　０３００５１）摘要：设计实现了以ＡＴ８９Ｓ５２为核心的跷跷板控制系统，由三维陀螺仪加速度计传感器集成模块ＭＰＵ６０５０、ＬＥＤ显示屏、人机交互系统等组成闭环控制系统。

陀螺仪为控制系统提供最优ＰＩＤ整定算法的电机转速数据，Ｌ２９８Ｎ集成模块驱动电机，实现对电动小车位置的精确控制。

实验结果表明：该控制系统具有控制精度高、灵活性好、实时性强、鲁棒性强等优点。

关键词：三维角度陀螺仪传感器；控制系统；循迹原理；电动车跷跷板中图分类号：ＴＰ２７３文献标识码：櫜Ａ山西省重点研发计划（指南）项目（２０１６０３Ｄ１２１０４０１）收稿日期：２０２００５１５；修订日期：２０２００８１１作者简介：杜金祥（１９６３），男，山西沁源人，副教授，本科，研究方向：通信与控制工程、测量技术。

０　引言智能控制技术在当今社会方兴未艾，各种高科技也广泛应用于智能小车和机器人玩具制造领域，使智能机器人越来越多样化。

智能小车是一种多种高新技术的集成体，它融合机械、电子、传感器、单片机等多学科知识，涉及当今许多前沿领域技术。

本文针对国内传统电动车跷跷板玩具小车控制系统的控制缺陷，如运动的不稳定性、低可靠性，设计出一款新颖的基于最优ＰＩＤ整定算法的电动车跷跷板运动控制系统。

其采用美国ＡＴＭＥＬ公司专门应用于控制领域的ＡＴ８９Ｓ５２芯片为控制系统核心，通过采集陀螺仪传感器ＭＰＵ６０５０精确测量电动车运行姿态数据，精确控制驱动４个电机的运转速度，以达到对电动车跷跷板运动精确控制，在完成指定任务后报警模块给予任务完成提示，同时ＡＴ８９Ｓ５２芯片外扩ＬＥＤ显示屏，方便用户读取数据。

电动车跷跷板设计方案

电机选择
采用锂离子电池，具有高能量密度、长寿命和环保等优点。
电池选择
设计一种智能控制系统，实现电机的精确调速和电池的电量管理，以确保跷跷板的稳定运行和安全性。
控制系统
限速装置：设置限速装置，确保电动车跷跷板的行驶速度在安全范围内。
紧急停车装置：设置紧急停车按钮，以便在紧急情况下迅速停车。
通过以上设计方案的实施，我们将能够实现一种既安全又有趣的电动车跷跷板。这种创新型交通方式将为人们带来全新的出行体验，同时也有助于提升城市交通的多样性和趣味性。
手势控制
引入语音识别技术，允许用户通过语音命令进行操作，提供更加直观和便捷的人机交互方式。
语音控制
在操作界面上设置触控屏幕，用户可以直接通过触控屏幕进行操作，增加交互的灵活性。
触控屏幕
安全保护机制
防滑处理
便携性设计
易维护性
01
02
03
04
设计时应充分考虑使用安全，例如设置限位开关，避免电动车跷跷板超出安全范围。
电动车跷跷板设计方案
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目录
引言总体设计方案关键技术与实现人机交互与界面设计测试、验证与评估总结与展望
01
CHAPTER
引言
近年来，随着电动车市场的不断扩大，电动车的技术和设计也在不断改进。然而，在行驶过程中，电动车仍存在一些平衡问题，特别是在复杂路况和高速行驶时。这些问题不仅影响了电动车的行驶稳定性，还可能给驾驶者带来安全隐患。因此，针对这一问题，我们提出了电动车跷跷板设计方案。
结构设计评估
评估所选材料的性能、成本和环保性。选择具有良好性能、成本低廉且环保的材料，以降低生产成本和环境负担。
材料选择评估
评估电动车与跷跷板的配合使用是否便捷、直观。优化人机交互设计，提高用户的使用体验和安全性。

电动车跷跷板(J题)

电动车跷跷板（J题）【高职高专组】一、任务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1和图2所示。

图1起始状态示意图图2平衡状态示意图二、要求1．基本要求（1）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。

（2）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。

2．发挥部分（1）由参赛队员将配重物体设定在可移动范围中的某位置，电动车从起始端A出发，当跷跷板达到平衡时，保持时间不小于5秒，同时发出声光提示，电动车显示所用的时间。

全过程要求在2分钟内完成。

（2）在可移动范围内任意设定配重物体的位置（由测试人员指定），电动车从起始端A出发，当跷跷板达到平衡时，保持时间不小于5秒，同时发出声光提示，电动车显示所用的时间。

全过程要求在2分钟内完成。

（3）其他。

三、说明1.跷跷板长1600mm、宽300mm。

为便于携带也可将跷跷板制成折叠形式。

2.跷跷板中心固定在直径不大于40mm的圆轴上，圆轴两端支撑在两个支架上，与支架圆滑接触。

跷跷板在图2所示的平衡状态下，跷跷板底距地面或桌面的距离为70mm。

3.允许在跷跷板面上画有寻迹线。

4.电动车（含车体上的其它装置）的外形尺寸规定：长≤300mm，宽≤200mm。

测试过程中电动车外形尺寸不允许变动。

电动车跷跷板设计与总结

电动车跷跷板设计与总结摘要：21世纪是个信息与电子的世纪，智能电子则是电子行业以后发展的主导方向，他可以按照预先设定的模式在一个环境里自动的运作，不需要人为的管理。

本次的设计就是一辆智能的小车，采用AT89C52单片机作为小车的检测和控制核心；采用光电传感器和角度传感器取得外部信号，从而把反馈到的信号送单片机，使单片机按照预定的工作模式控制小车在跷跷板上按预定的方式行驶，采用数码管实时显示小车行驶的时间，本设计结构简单，较容易实现，但具有高度的智能化、人性化。

关键词：电动车跷跷板AT89C52单片机倾角传感器光电传感器一、方案比较与选定方案一：改装摇控电动车，利用单片机直接控制电动机，采用限位开关检测小车行驶位置。

由于小车是由单片机直接控制，所以驱动不了电机，实现不了小车的基本功能。

用限位开关不利于用小车的独立运行，且控制不便。

（框图如图1）方案二：自制小车，利用步进电机，采用单片机控制，用电位器自制角度传感器，自制小车，制作过程极其复杂，且时间紧张，没有较好的机械部件支持，步进电机不易购买，体积较大，供电系统复杂，价格昂贵。

自制传感器精度不高，反应不灵活，线性度太差。

无法实现角度与电阻的线性转换。

方案三：改装摇控电动车，利用单片机控制电动机驱动电路，使用脉宽调制的方式控制改装摇控小车，利用H桥驱动电机，使用大功率三极管以克服电机的驱动能力不足问题，采用脉宽调制方式对直流电机速度进行控制和调节，提高了其驱动能力。

采用光电耦合器对模拟和数字电路的有效隔离，增强控制部分的干扰能力。

采用倾角传感器和光电传感器检测小车平衡和运动位置。

系统方框图如图（2）所示。

综上所述，我们选用方案三。

在此系统中，我组所使用的核心部件是AT89C52单片机作为主处理器，由它进行信号的分析与处理，并由其进行数据的输出与对外部器件的控制。

AT89C52有8K字节可重擦写FLASH闪速存储器，可1000次擦写周期，全静态操作：0HZ—24HZ，三级加密程序存储器，256*8字节内部RAM，32个可编程I/O口线，3个16位定时/计数器，8个中断源，可编程串行UART通道，低功耗空闲和掉电模式。

电动车跷跷板自平衡系统设计

字滤波构成检测信号，步进电动机作为控制驱动装置，形成增量式闭环数字ＰＤ控制系统，用Ｉ使电动小车能自动完成在不同条件下于跷跷板上保持平衡的控制任务．实验结果表明，该系统在板长为１时，次平衡响应时间小于６．Ｓ初６５Ｓ，二次平衡响应时间小于６，０Ｓ平衡位置与水平位置偏差小于１１。．。
电动车跷跷板自平衡系统设计冰
夏鲲张振国丁学陈建强
（上海理工大学光电信息与计算机工程学院电气系，上海２０９）００３
摘要：采用３２位ＡＭ芯片ＬＣ１８为ＭＣ，由ＡｃｕｔｒＲＰ２３作ＵｃＳａ电子倾角传感器获得的角度信号经移动平均滤波法作数
ｄｖｃ．ＴｈｎｌｉｎｌｅｖｄｆｏｈｃｕｔｒｅｅｔｏｉｎｌｍｅｅｙｕｉｇｍｏｖｎｖｒｇｉｔｌｆｌｅｅｉｅｅａｇｅｓｇａｓｄｒｅｒｍｔｅＡｃＳａｌｃｒｎｃｉｃｉｉｎｏｔｒｂｓｎｉｇａｅａｅｄｇｉｔｒａｉｈｌｅｏａｃｍｐｉｈｔｅｃｏｅｏｐｄｇｔｌＤｏｔｏｙｔｍｎｅｐｔｅｂａａｃｆｔｅｔｅｅｂｏｒｎｅｉｅｅｔｅｐｄｔｃｏｌｓｈｌｓｄｌｏｉｉａＰＩｃｎｒｌｓｓｅａｄｋｅｈｌｅｏｅｔｒａｄｕｄｒｄｆｒｎｎｈｃｎｉｉｎ．ｅｅｐｒｍｅｔｅｕｔｈｗｈｔｅｅｌｎｔｆｔｅｔｅｅｂｒｄｉ．ｅｅ，ｈｒｔｌｃｏｓｓｌｓｏｄｔｏｓＴｈｘｅｉｎｓｌｓｓｏｔａｒｗｈｎｔｅｇｏｅｔｒｏａｓ１６ｍｔｒｔｅｆｓａｅｃｔｅｓｈｈｈｉｂａｎｔａ５ｓｃｎ，ｔｅｓｃｎａａｃｏｔｅｓｔｎ６ｅｏｄｓａｄｔｅｄｖｉｔｎｂｔｅｎｔｅｂｌｃｏｎｄｔｅｈｎ６ｅｏｄｓｈｅｏｄｂｌｅｃｓｓｌｓｈａ０ｓｃｎｎｎｈｅａｉｅｗｅｈａａｅｐｉｔａｈｏｎｎｈｒｚｎａｏｉｉｎｉｅｓｔｎ．ｅｒｅｏｏｔｌｓｔｓｌｓｉｐｏｈａ１１ｄｇｅ．ＫｅｗｏｄｓＡｃｕｔｌｃｒｎｃｉｃｉｏｅｅ；ｉｉｌＤ；ｏｉｇａｅａｅｄｇｔｌｌｅ；ｔｐｅｏｏｙｒ：ｃＳａｅｅｔｏｉｌｎｍｔｒｄｇｔｒｎａＰＩｍｖｎｖｒｇｉｉｔｒｓｅｐｒｍｔｒａｆｉ

【精品】电动车跷跷板设计几种方案汇总与对比

电动车跷跷板系统方案设计、比较与论证实现方法：根据题目的基本要求，设计任务主要完成电动车在规定时间内自由行走并能具有保持平衡功能，同时对行程中的有关数据进行处理显示。

根据设计任务及要求，采用单片机作为核心控制器。

在白色跷跷板上铺设黑色引导线，在小车的前后各循迹线探测模块。

为完成相应功能，系统可以划分为以下几个基本模块：电动机驱动模块、寻迹线探测模块、平衡状态检测模块、信息显示模块、语音模块。

控制模块主控芯片的选择方案：采用89C52单片机方案：采用AT89C51系列单片机作为控制的核心。

51单片机按单纯的控制和数据处理是比较经济实惠的，但是功能单一，并且51单片机需要仿真器来实现软硬件调试，较为烦琐。

如果系统需要增加语音播报功能，还需外接语音芯片，实现较为复杂；而且本项目触及到A/D转换和PWM控制，如果要具备这两个功能必须要有专用的A/D芯片和PWM控制电路，这无疑是提高了成本。

方案：使用89S51单片机。

价格便宜、程序资源丰富，控制简单,技术比较成熟，但运算速度慢、片内资源少、存储器容量小,难以存储大体积程序和实现复杂的算法。

不能直接进行数据采集，接口电路比较复杂。

方案：使用AT89S52单片机，AT89S52单片机采用CHMOS工艺及高密度、非易失性存储技术制造,内部包括1个8位CPU,1个片内振荡器及时钟电路,3个16位定时计数器,4个8位并行I/O口,8个中断源,1个可编程全双工串行口,8kB 可插除FLASH和256B的RAM,且内置看门狗电路,一旦程序跑飞则复位系统[2]。

因此,设计中采用8位AT89S52单片机负责系统的控制与协调工作,同时它还不断处理红外对管传感器送来的地面标志信号,这些信号主要控制小车的加速、减速、限速、刹车、倒车等状态。

此外,在系统设计中当利用片内的定时器作为小车行驶计时,并为LED驱动集成电路提供时钟和数据。

方案：采用凌阳16位单片机SPCE061A（30.21）作为控制的核心。

2008电动车跷跷板设计讲课用01

电动车跷跷板自动平衡控制系统设计1 方案设计按照任务书给定的功能要求，我们设计的电动车跷跷板自动平衡控制系统结构框图如图1-1所示，被控对象由电动小车与跷跷板组成。

通过安装在小车上的角度传感器测量小车平衡位置，平衡状态下传感器输出角度值作为系统给定值，实时状态下的传感器输出作为系统输出值。

1． 1 控制原理在电动车运行中，实时采集输出值，与给定值比较，不平衡时，根据偏差通过控制算法计算出输出，作用于电动车驱动电路，使车前后运动，最终达到平衡。

电动车在行走与寻找平衡的过程中，需要自动寻迹，这个过程也是一个反馈控制过程，其结构图如图1-2所示。

该系统的输入即给定轨迹是电动车正常行驶对应的位置信号，系统的输出即实际轨迹是实时测量获得的电动车位置信号。

本设计采用五组光电对管，产生五个位置信号分别用于前进与后退时轨迹的测量，同时也用于车位测量。

根据信号的组合判断电动车运行状态及应该调整的方向，控制电动车转向从而自动寻迹，或者根据车位控制电动车行走与停车。

根据上述思想，设计了自动控制系统的具体电路，系统结构图如图1-3所示。

2 系统硬件设计与实现2．1 单片机及其扩展电路按照性能价格比高的原则，选择8位单片机PIC16F877A 作为系统的控制核心，在此基础上根据系统要求设计了单片机扩展电路。

主要包括时间显示、平衡状态指示及其输入输出接口。

PIC 系列单片机指令系统精练，它可以实现在线调试和在线编程。

PIC 单片机内集成了上电复位电路、I/O 引脚上拉电路、看门狗定时器等，对于本设计来讲，利用其片内集成的10位A/D 电路，可以最大程度地减少外接器件。

2．2 电机驱动模块的电路设计与实现本系统电动车驱动使用直流电动机，采用H 型驱动电路，电压控制采用PWM 方式以方便调速。

这种电路由于工作在管子的饱和或截止状态下，效率非常高，有利于节省能源。

该电路电子开关的速度很快，稳定性也很强，可以简单的实现转向控制。

电动车跷跷板控制系统设计

题。在软件上，充分利用了ＳＣ０ｌＰＥ６Ａ单片系统选用凌阳ＳＣ０ｌＰＥ６Ａ单片机。了加快３２挥部分功能简介为发机的内部资源，系统各个模块进行了有对系统的设计，制模块直接采用凌阳公司控电机的调速控制，取单片机自带的效控制，而很好的完成了题目的各项要采从提供的６ｌ。板ＰＷＭ功能，系统是将定时／计数器求。此２２平衡处理模块．ＴｍｅＡ作为４计数器时钟源信号，出一ｉｒ位输
的定时／计数器对小车前进、饲退分别进行计时，井通过ＬＤ时时显示时间，Ｅ在规定位置进行声光提示。关键词：￣ＳＣ０１单片机倾角传感器光电传感嚣ＰＷ脉冲调制）直流电机凌ＰＥ６ＡＭ（中图分类号：Ｐ２１５Ｔ７＋．文献标识码：Ａ文章编号：６２７１２ｏ）（）０１１１７－３９（ｏｓＩｃ一０４ —０２Ｌ２８当达到规定平衡范围时，根据２０年全国大学生电子设计竞赛片。９是一个具有高电压大电流的全桥附近做往复运动。０７中的Ｊ题的要求，我们选择以凌阳ＳＣ０ｌ驱动芯片，片Ｌ２８以控制两个直流电这时称为死区，ＰＥ６Ａ一９可小车启动定时功能，当平衡
工程技术
ＳＩＣＣＮＥ＆ＴＣＮＬＧＫＥＨ００Ｙ

电动车跷跷板制作与设计

电动车跷跷板制作与设计摘要：本电动车跷跷板是以吕合金为车架，msp430单片机为控制核心，加以步进电机、红外光电传感器、光耦传感器、倾角传感器、LCD数码光和电源电路以及其他电路构成。

系统由msp430通过IO口控制小车的前进后退停止平衡以及转向。

寻迹由ST188型红外光电对管完成，平衡由倾角传感器完成，用L298N 驱动步进电机，同时本系统用LCD数码管进行数字显示，以显示当前电动车的运动状态。

关键词：msp430 步进电机 L298N 红外光电传感器倾角传感器 LED数码管一．模块方案比较与设计根据题目要求，本系统主要由控制器模块、电源模块、寻迹传感器模块、平衡传感器模块、步进电机及其驱动模块、LCD数码管模块。

本系统的方框图如下图所示：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。

1.1．1车架设计方案1：购买玩具电动车。

购买的玩具电动车具有组装完整的车架车轮、电机及其驱动电路。

但是一般的说来，玩具电动车具有如下缺点：首先，这种玩具电动车由于装配紧凑，使得各种所需传感器的安装十分不方便。

其次，玩具电动车的电机多为玩具直流电机，力矩小，空载转速快，负载性能差，不易调速。

而且这种电动车一般都价格不扉。

因此我们放弃了此方案。

方案2：自己制作电动车。

经过反复考虑论证，我们制定了三轮电动车，后面两轮分别驱动转向。

前面按一个万向轮。

即左右轮分别用两个转速和力矩基本完全相同的步进电机进行驱动，前面装一个万向轮。

这样，当两个步进电机转向相同但转速不同时就可以实现电动车的转弯，由此可以轻松的实现小车的左转和右转。

对于车架材料的选择，我们经过比较选择了铝合金。

用铝合金做的车架比塑料车架更加牢固，比铁制小车更轻便，美观。

综上所述，最后选择方案二。

1.1.2控制器模块本次比赛是由TI公司赞助，因此我们直接选用该公司开发的msp430 16位单片机，它是16位控制器，具有体积小、驱动能力高、集成度高、易扩展、可靠性高、功耗低、结构简单、处理速度高、中断处理能力强等特点。

基于 STM32的电动车跷跷板系统设计

3.3电机驱动电路
• 采用直流电机。直流电机具有优良的调速特性，调速平滑
方便，调整范围广，过载能力强，能承受频繁的冲击负载，可以实现频繁的启动、制动、反转。
3.4平衡检测电路
• 采用水银水平开关来控制。
该系统中，在小车上装一对水银开关，位置如图 6 所示。小车上坡时开关 2 接通开关 1 断开 P2. 0， P2. 1 输出 10 信号，小车前进。小车下坡时开关 1 接通开关 2 断开 P2. 0， P2. 1输出 01 信号，小车后退，从而使小车在平衡处附近来回运动，达到动态平衡。
二、芯片选择
• STM32F103“增强型”系列和
STM32F101“基本型”系列。本次设计中选择了 STM32F103ZET6作为主要控制芯片，其主频高达72MHz，是同类产品中性能最高的产品；基本型时钟频率为36MHz，以 16位产品的价格得到比16位产品大幅提升的性能，是16位产品用户的最佳选择。两个系列都内置32K到128K的闪存，不同的是SRAM的最大容量和外设接口的组合。时钟频率72MHz 时，从闪存执行代码，STM32 功耗36mA，是32位市场上功耗最低的产品，相当于 0.5mA/MHz。
3.1电源模块
• 采用4.8 V / 1800mAh
可充电式锂电池作为电源，经 LM7805 电压变换电路为单片机
供电。采用锂电池供电后,单片机和传感器够满足系统的要求。
3.2传感器的选择
• 用4路寻迹模块作为寻迹
传感器。红外发射管发出红外线，当发出的红外线照射到白色的平面后反射，若红外接收管能接收到反射回的光线则检测出白线继而输出低电平，若接收不到发射管发出的光线则输出高电平。

电动车跷跷板设计方案

电动车跷跷板设计方案柳州运输职业技巧学院摘要该电动车以凌阳SPCE061A作为操纵及数据处理的核心，经由过程传感器检测、操纵电动车电机的快慢、启停。

电动车能够在跷跷板上主动查找均衡点，并具有及时显示电动车行驶时刻及义务完成之后主动播报从肇端端主动行走到末尾及返回所需时刻或从肇端端主动行走到电动车保持均衡所需时刻。

关键字：SPCE061A 倾角传感器光电传感器 PWM一、筹划设计与论证本项目按设计要求可分为五部分，分别为操纵模块、循迹模块、均衡检测模块、电机驱动模块、显示模块，如图1所示。

图1 体系模块框图（一）操纵模块计整洁：采取AT89C51系列单片机作为操纵的核心。

51单片机按纯确实操纵和数据处理是比较经济实惠的，但本项目触及到A/D转换和PWM操纵，假如要具备这两个功能必须要有专用的A/D芯片和PWM操纵电路，这无疑是进步了成本。

筹划二：采取凌阳16位单片机SPCE061A作为操纵的核心。

SPCE061A具有10位A/D转换和PWM操纵功能，且具备语音播报功能，使作品加倍智能化。

综上分析，选择筹划二。

（二）均衡检测模块计整洁：采取水银开关检测跷跷板均衡点。

其内部是由两根导线组合而成，只要当水银流淌到导线的两端即水银把两根导线短接在一路。

但当跷跷板均衡时，有可能水银开关还未闭合，靠得住性不高。

筹划二：采取Accu StarⅡ倾角传感器检测跷跷板均衡点。

此倾角传感器是经由过程改变角度来改变其输出电压，具有优胜的线性变更，如图2所示，经由过程读取输出电压的值来操纵小车的速度，有助于电动车找到均衡点。

是以选择筹划二。

（三）电机驱动模块计整洁：采取分立元件构成的H桥式电机驱动电路。

该驱动电路的长处是成本低，缺点是电路制造比较苦恼，靠得住性不高。

筹划二：采取L293D驱动电机。

应用该芯片驱动的好处是在额定的电压和电流内应用专门便利靠得住，能够缩小PCB板。

用SPCE061A自带的PWM操纵电机后果更好，使电动车更轻易的查找到跷跷板的均衡点。

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电动车跷跷板设计报告山东交通学院禹海岱刘晓君董立国摘要:为了满足电动车跷跷板的设计要求，进行了各单元电路方案的比较论证及确定，系统以凌阳16位单片机SPCE061A作为电动车的控制核心,选用了上海直川科技有限公司生产的ZCT245AL-TTL型倾角传感器测量跷跷板水平方向倾角，该传感器灵敏度高、重复性好且输出485信号便于与单片机接口；对于关键的小车动力部分，经过充分比较、论证，最终选用了控制精确的步近电机，其最小步进角0.9度，易于平衡点的寻找；通过红外对管TCRT5000寻迹，实现了小车走直线等功能；系统显示部分选用图形点阵式液晶显示器OCJM4*8C，串行接口，编程容易，美观大方。

采用单片机内部时钟实现精确计时。

最后的实验表明，系统完全达到了设计要求，不但完成了所有基本和发挥部分的要求，并增加了路程显示、全程时间显示和语音播报三个创新功能。

关键词：倾角传感器，红外对管，步进电机，SPCE061A1.系统方案1.1 实现方法本题要求设计并制作一辆电动小车，能实现在跷跷板上运动且在不同配重的情况下保持平衡等功能。

我们想利用电机控制小车运行，角度传感器测量跷跷板水平方向倾角来确定小车何时达到平衡，利用寻迹模块实现小车沿直线行走以及在A点外某处能自动驶上跷跷板，还有显示模块以及语音模块等做为人机界面，实现显示及语音提示等功能。

上述各模块的方案论证如下。

1.2 方案论证1.2.1 控制器模块方案一：采用ATMEL 公司的AT89C51。

51单片机价格便宜，应用广泛，但是功能单一，如果系统需要增加语音播报功能，还需外接语音芯片，实现较为复杂；另外51 单片机需要仿真器来实现软硬件调试，较为烦琐。

方案二：采用凌阳公司的SPCE061A 单片机作为控制器的方案。

该单片机I/O 资源丰富，并集成了语音功能。

芯片内置JTAG电路，可在线仿真调试，大大简化了系统开发调试的复杂度。

根据本题的要求，我们选择第二种方案。

1.2.2 电机模块电机模块选择是整个方案设计的关键，按照设计要求，小车需在C点和有配重的情况下分别达到平衡状态，这需要对小车的精确控制，而且小车制动性能要好。

因此普通直流电机不能满足要求。

方案一：采用直流减速电机控制小车的运动，直流减速电机力矩大，转动速度快，但其制动能力差,无法达到小车及时停车的要求。

方案二：采用型号4B2YG的步进电机控制小车的运动，最小步进角为0.9度，因此能实现小车的精确控制，而且当不给步进电机发送脉冲的时候，能实现自锁，从而能较好的实现小车及时停车的目的。

经过反复的比较、论证，我们最终选用了方案二。

该型号步进电机加驱动器后与单片机接口简单，控制方便。

1.2.3 角度检测模块角度检测模块也是系统的重要组成部分，我们需要利用角度传感器来测量跷跷板水平方向倾角，当倾角在某个范围之内的时候即可认为跷跷板达到平衡状态。

由于跷跷板最大倾角为5度左右，角度变化范围较小，因此要求角度传感器精度高，频率快。

目前市场上适合的传感器主要有以下两种。

方案一：采用深圳市华夏磁电子技术开发有限公司的AME-B001角度传感器，0－360度测量范围，但是安装非常不方便，而且电压输出信号，采集不便。

方案二：采用上海直川科技有限公司生产的ZCT245AL-TTL倾角传感器，测量范围－45－＋45度，精度0.1度，输出频率10次/s，485信号输出。

在满足设计要求的前提下，考虑到接口、安装方便等因素,我们选择了方案二。

1.2.4 寻迹模块通过寻迹模块小车可实现沿预设轨迹行走，并可在距离跷跷板起始端A点300mm以外、90°扇形区域内某一指定位置（车头朝向跷跷板）自动驶上跷跷板。

方案一：通过光电开关来实现，它测量距离较远。

但是其体积大、成本高、安装起来比较麻烦。

方案二：通过红外对管来实现，它测量距离近，但反应灵敏、准确。

相比光电传感器而言,其体积较小,价格低,安装较容易.考虑到性价比和简单易行的策略,我们选择方案二.1.2.5 显示模块方案一：用LED显示，优点亮度高、成本低。

但不能显示汉字，显示内容较少。

方案二：采用金鹏电子的图形点阵式液晶OCJM4*8C。

串行接口，显示简单。

考虑到本题的要求，只需要一片LCD就可以实现，故我们选择方案二。

1.2.6 语音播报模块方案一：通过单片机来控制语音芯片来实现提示信息的播报。

但是由于语音芯片成本比较高，而且扩展起来比较复杂，增加焊接难度和设计成本。

方案二：采用SPCE061A自带的语言模块，简单方便，成本低。

经比较，我们选择方案二。

1.2.7 电源模块方案一：铅酸电池供电，优点电流大，缺点重量太沉。

方案二：电池组供电，可提供800mAh电流，重量很轻。

经比较，我们选择方案二，用两组9V电池组串联给步进电机供电，其中一组经LM7805转换后给控制器、传感器等模块使用。

1.3 系统设计根据上述方案论证，我们最终确定了以凌阳单片机SPCE061A为控制核心，采用型号为4B2YG的步进电机控制小车运动，用上海直川科技有限公司生产的ZCT245AL-TTL倾角传感器来测量跷跷板的水平倾角，利用红外对管寻迹实现走直线等功能，还选用了金鹏电子的图形点阵式液晶OCJM4*8C来实时显示倾角、小车运行时间、路程等，最终还利用凌阳单片机SPCE061A 自带语音功能实现小车平衡时语音播报。

1.4 结构框图根据上面的分析论证，我们设计的系统的总体结构框图如图1所示。

2.理论分析与计算根据题目说明，只要跷跷板两端与地面的距离差小于40mm即可认为平衡，本设计通过倾角传感器检测跷跷板水平倾角，所以只要水平倾角保持在0度附近的某个角度范围之内，即可认为跷跷板达到平衡状态。

其闭环结构框图如图2所示。

该系统的工作原理是：小车驶上跷跷板后，通过倾角传感器不断的测量跷跷板的倾角（即实际倾角），该实际倾角与给定倾角作比较，形成倾角偏差，通过步进电机控制小车前后微移，不断修正该倾角偏差，最终使倾角保持在给定范围之内。

此时跷跷板便达到平衡状态。

设计中小车车轮的周长为240mm,电机最小步进角为0.9度，因此电机每步进一步小车移动距离x为:x=240*0.9/360=0.6mm可见，小车位移量是很小的。

因此我们能实现小车前后微位移的控制，从而使跷跷板较易达到平衡状态。

小车所走各段所需脉冲数的计算（以AC段为例）：(1)起点A至中点C的距离AC=800mm；(2)测量小车车长L=270mm,小车重心约在车身靠后约4/5处；(3)上面计算电机每步进一步小车移动距离为x=0.6mm；因此AC段所需脉冲n=(AC-L*1/5)/0.6=1243.3；从而可计算出AB段所需脉冲数 m=2n=2*1243.3=2486.7；3.电路与程序设计3.1 检测与驱动电路设计倾角传感器ZCT245AL-TTL与控制器接口电路如图3所示，驱动电路如图4所示：图3 倾角传感器接口电路图图4 步进电机与驱动器接口电路图3.2 总体电路图见附录3.3 软件设计与工作流程图3.3.1 软件设计软件实现的功能如下：①读倾角传感器角度；②给步进电机步进脉冲；③寻迹④语音播报；⑤倾角、时间、路程显示；⑥汇总3.3.2 工作流程图系统的主程序流程图如图5、图6所示：4.结果分析4.1 创新发挥1）通过计算步进电机发送脉冲个数确定小车运行路程，并实时显示。

2）利用语音播报功能很好的实现了小车平衡时的播报工作。

3）通过单片机内部定时器精确定时，实现总运行时间实时显示。

4.2 结果分析4.2.1 测试仪表4位半数字万用表(MASTECH MY-65)，双踪示波器(YB4325)，游标卡尺，秒表，电子称，计算器,直尺。

4.2.2 跷跷板平衡状态倾角范围的确定在闭环控制系统中，如果给定角度恒定为0度，由于外界干扰，实际控制系统中很难实现，因此，在系统设计中，给定角度设为某一角度范围，当实际角度在该范围之内，即可认为跷跷板平衡。

我们通过实验观察跷跷板的平衡状态，来减小或扩大角度范围，得数据如表1所示。

根据表1实验数据，我们最终确定给定角度范围为-2.2度到+2.2度。

4.2.3 小车运行固定距离需给脉冲数目的确定（以AC段为例）当小车需运行固定距离，我们通过公式计算了步进电机应走的步数，但实际采用时结果并不令人满意，主要是因为车轮与跷跷板之间可能会出现打滑现象，导致当步进电机发一个脉冲，小车前进并不一定达到0.6mm。

因此我们通过多次实验测试，在理论值左右寻找最优值，最终确定脉冲数目。

以AC段为例，AC段距离800mm,经理论计算需发脉冲1243步，经多次实验测试得下表数据：4.2.4 小车运行过程各种状态所需时间测试由于步进电机能精确控制小车前后微移，因此寻找平衡所用时间较短；通过程序对电机运行速度适当设置，使各状态所用时间完全能满足系统要求；因为控制器显示的时间是通过内部定时器定时实现的，所以精度高，显示时间准，其与秒表实测值之间的微小误差是由测量误差所引起的。

5.结语通过测试，系统完全达到了设计要求，不但完成了基本要求，发挥部分的要求，并增加了路程显示、全程时间显示和语音播报三个创新功能。

同时我们自己也得到了很好的锻炼。

参考文献[1]罗亚非. 凌阳16位单片机应用基础. 北京：北京航空航天大学出版社，2003.12[2]童诗白. 模拟电子技术基础第三版. 北京：高等教育出版社，2001.1[3]孙肖子. 实用电子电路手册（模拟分册）.北京：高等教育出版社，1992[4]谭浩强. C语言程序设计(第二版). 北京：清华大学出版社，2000[5]黄智伟. 全国大学生电子设计竞赛训练教程. 北京：电子工业出版社，2005附录附图1 凌阳主板附图2 电源模块附图3 液晶接口电路图附图4 红外对管传感器处理电路图。