电动车运动控制系统

车在前进过程中发生右偏时 ,检测开关 1检测到信号 ,此 时应调整左右驱动轮的速度差 (如右轮加速或 左轮 减 速 ) ;当小车在前进过程中发生左偏时 ,检测开关 3检测 到信号并自动进行纠偏 。当小车前进到达目的地 ,前方 的三个接近开关全部有信号时 ,小车停止 。 1. 3 小车平衡检测模块
小车通过角位移传感器和小车的位置调整来保持跷 跷板平衡 ,如图 4 所示 ,在小车运行到中点后 ,开始检测 角度传感器信号 ,得到小车重心垂直方向与水平面的角 度 θ,小车以较低的速度前进 ,同时通过角度传感器检测 角度 θ1,并存储 ,再检测角度 θ2,与前一个角度 θ1,进行 比较 ,θ1 >θ2时判断 θ2是否接近 0度 ,如接近于零度 ,则 微调是角度趋近于 0度 ,并停止小车运动保持 5秒 ,如 θ2 >θ1,小车慢速后退 ,在检测角度进行比较 。
Key W ords:AT89C51; step motor; PWM; angle sensor
0 前言
本系统采用 ATM EL 公司的单片机 AT89C51 为核心 器件实现对电动小车行驶的自动控制 ,通过采用木板挖 线埋铁条 ,使用接近开关输出的组合开关量来进行寻迹 , 使小车在跷跷板上做出相应的运动 。通过运用 PWM 技 术控制小车的直流电机转动 ,完成对小车速度 、方向 、平 衡的控制 。采用 LED数码管显示小车行驶时间 ,以蜂鸣 器和发光二极管产生声光报警 。本设计是 2007 年全国 大学生电子设计竞赛的一个题目 ,获得江苏省高职类一 等奖 。
Abstract: In the system , the controller kernel of the car is based on MCU AT89C51. The circuit is com2 posed of the follow ing modules: motor drive module, trail detection module, disp lay and sound - light instruc2 tion module, angle detection module. The motor drive module adop ts PWM technology to control the car’s speed flexibly and conveniently; Proxim ity sw itch is used to detect the car’s trail; angle detection module a2 dop ts new - pattern angle sensor to detect the p itching angle. And the MCU synthetically p rocesses the infor2 mation from all the detecting sensors, disp lays the distance and time, and realizes the sound - light instruc2 tion.
左 、右两个电动机的转速 ,从而达到了控制电动车速度和 方向以及平衡的目的 ,同时采用软硬件相结合的方式 ,抑 制系统干扰 ,提高系统的可靠性 ,从而使系统具有一定的 实际价值 。
参考文献 : [ 1 ] David Calcutt, Fred Cowan, Hassan Parchizadeh, 8051 M icrocon2
5 总结
在本论文中 ,介绍了 M IDP几个相关的概念 ,研究了 应用程序管理员对 M ID let程序的管理和 M ID let对自己 的生命周期的管理 ,讨论了 M IDP在安全性上的一些规 范 。以一个简单的 HelloM ID let应用程序 ,从其结构和运 行机制上简要分析了 M ID let如何管理自己的生命周期 。
综上的讨论分析 ,我们发现 M IDP更成熟了 ,功能更 强了 ,也更加适合类似手机这样的移动通信设备 。
参考文献 : [ 1 ] D ream tech软件研发组 ,基于 J2ME的无线设备编程源代码解
析 [M ]. 电子工业出版社. [ 2 ] Paul Tremblett. J2ME无线 Java应用开发 [M ]. 人民邮电出
M ID let进入停止状态 。不过 ,由 M ID let调用 notifyPaused ( ) ,与应用程序管理员主动要求停止 ,两者之前是有所差 别的 ,主要在于应用程序管理员主动要求停止时 , pauseA2 pp ( )会被呼叫 ; 由 M ID let调用 notifyPaused ( ) , pauseApp ( )不会被调用 。但是两者都会让 M ID let进入停止状态 。 所以在 M ID let自己调用 notifyPaused ( )之前 ,最好自己也 先调用 pauseApp ( )比较适当 。同样的的情况也发生在 notifyDestroyed ( )与 destroyApp ( ) 。除非是系统强制关闭 M ID let,否则最好 M ID let先调用 destroyApp ( ) ,然后再调 用 notifyDestroyed ( ) ,请应用程序管理员帮助将 M ID let转 换到销毁状态 ,最后结束 M ID let的运行 。仅仅 M ID let自 己调用 destroyApp ( )是没有用的 。
2000. 8. [ 4 ] 常用电子元器件简明手册 [M ]. 机械工业出版社. 2006. 1.
(责任编辑 胡小勇 )
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图 4 角位移传感器安装位置
2 系统的软件设计
本系统采用 AT89S51 单片机作为控制器 , AT89S51 是整个控制系统的核心 ,主要完成接近开关信号检测和 处理即路面寻迹及纠偏 、角度传感器信号检测及处理即 电动车平衡控制 、电动机驱动及其 PWM 调速即电动小车 速度控制 、时间显示控制等功能 。系统主程序流程图见 图 5。
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李霞 ,苏卫峰 ,韩东起 :电动车运动控制系统
第 5期
1 系统的硬件设计
1. 1 电动机 PWM 驱动模块
图 3 L298的引脚功能图 本电路采用电机驱动芯片 L298N 作为电机驱动 ,引 脚功能见图 3。L298N 的 5、7、10、12 四个引脚通过非门 电路接到单片机上 。6脚为高电平时 , 5脚为高电平 , 7脚 为低电平时 ,电动机 1正转 ; 6脚为高电平时 , 5脚为低电 平 , 7脚为高电平时 ,电动机 1 反转 。电动机 2 的正反转 控制方法同电动机 1。通过单片机的编程实现两个直流 电机的 PWM 调速以及正反转功能 。 1. 2 自动寻迹与纠偏模块 自动寻迹与纠偏通常采用光电传感器辨认黑线的方 法来实现 ,但光照等影响较大 ,为避免影响 ,增加自动机 器人运行的可靠性 ,我们采用电磁接近开关检测 ,在木板 表面中心埋入宽度为 10mm 的铁片 ,作为小车的寻迹线 路 ,前进与后退分别采用车头 、车尾的各三个接近开关检 测进行寻迹与纠偏 。对前进方向 3个接近开关 1、2、3 (从 左至右平行排列 )进行原理分析 。 当小车沿板中心线前进时 ,检测开关 2有信号 ,当小
版社. [ 3 ] 焦祝军 ,张威. J2ME无线通信技术应用开发 [M ]. 北京希望
电子出版社.
(责任编辑 须劲松 )
(上接第 19页 )系统根据所检测的接近开关的信号 确定电动车是否偏离正中 ,并以此为依据确定电动车左 、 右两个电动机的转速 ,从而达到纠偏目的 ;根据角度传感 器信号判断电动车是否达到平衡状态 ,并在此状态停止 5 秒后返回 。
图 5 系统主程序流程图
(下转第 37页 )
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华驰 :浅谈 M IDP2. 0应用技术
第 5期
结束程序的运行 ,如果这样做的话 ,会引发 java. lang. Se2 curityExcep tion异常 。
4 M ID let自己管理自己的生命周期
除了由应用程序管理员来控制 M ID let的生命周期之 外 ,M ID let自己本身也可以软性地决定自己的状态 ,但是 不是自己改变自己的状态 ,而是 M ID let先调用上述相对 应的状态改变函数 ,这些函数会发出消息通知应用程序 管理员 ,请它来帮助改变 M ID let的状态 ,但是决定权在于 应用程序管理员 ,不保证一定可行 ,状态改变函数如图 4 所示 :
在设计 、实现 、调试和测试中突出了以下特色 : (1)采用双减速电机控制小车的行走 ,分工合理 、结 构优化 ; ( 2 )采用角位移传感器和接近 开关组 合 进 行 寻 迹 与 纠偏 ,提高了小车行驶的稳定性 。
3 结束语
本设计采用接近开关作为方向控制传感器 ,采用角 度传感器作为平衡传感器 ,通过 PWM 波形控制电动车
图4 对照以上这两张与状态有关的图 ,再举个例子可能 会更加清楚 :假设如果是 M ID let主动要将 M ID let的状态 由运行状态变成停止状态 ,那么直接调用 pauseApp ( )函 数 ,结果只会执行 pauseApp ( )之中的程序代码而已 ,无法 改变 M ID let的状态 ,M ID let必须调用 notifyPaused ( )通知 应用程序管理员 ,应用程序管理员收到消息之后 ,才会让
troller: An App lications - Based Introduction, Boston: Newnes,
2003. [ 2 ] 涂时亮. 单片机软件设计技术 [M ]. 科学技术文献出版社.
1987. 7. [ 3 ] MCS - 51 单片机原理及实用技术 [M ]. 人民邮电出版社.
系统的具体设计与实现 : 电动车跷跷板往返控制系统的结构图如图 1,采用两 个减速电机驱动 ,控制电动小车沿着跷跷板直线行驶直 至平衡停车后返回 。系统组成及原理框图如图 2 所示 , 下面分别就硬件和软件两个方面进行具体分析 。
图 1 电动车运动控制系统的结构图 图 2 系统组成及原理框图
收稿日期 : 2007210212 作者简介 :李霞 (1979 - ) ,女 ,无锡职业技术学院教师 ,江南大学控制理论与控制工程硕士 。
第 6卷第 5期 2007年 12月
无锡职业技术学院学报
Journal of W uxi Institute of Technology
Vol. 6 No. 5Βιβλιοθήκη BaiduDec. 2007
电动车运动控制系统
李 霞 ,苏卫峰 ,韩东起
(无锡职业技术学院 江苏 无锡 214121)
摘要 :该系统采用单片机 AT89C51作为小车的控制核心 ,电路分为电机驱动模块 、寻迹检测模块 、显示及声光指示 模块 、角度测量模块等几部分 。电机驱动采用 PWM 技术 ,灵活方便地对车速进行控制 ;接近开关用来检测小车轨迹 ;角 度测量采用新型角度传感器来对小车俯仰角度进行测量 。各种传感信号经单片机综合分析处理 ,同时显示行程时间 , 并进行声光提示 。
关键词 : AT89C51;步进电机 ; PWM;角度传感器 中图分类号 : TP29 文献标识码 : A 文章编号 : 167127880 (2007) 052018202
M otion of Electron ic M otor Car Con trol System L I Xia, SU W ei2feng, HAN Dong2qi