自制电动车跷跷板系统设计与实现

在国赛论文《电动车跷跷板复件》中，研究团队针对全国大学生电子设计竞赛的任务，即制作一款能够在跷跷板上运动并保持平衡的小车，进行了深入的方案论证与系统设计。论文首先从整体方案出发，对关键组件的选择和设计进行了详尽探讨。 1.1 车体部分论证与分析：团队着重考虑了车辆的结构设计，选择了自制车体，确保了稳定性与轻量化。四轮驱动系统结合差动转向技术，提供了灵活的运动性能，这对于在跷跷板上的动态平衡至关重要。车体设计不仅要满足力学性能，还需考虑材料成本和制造可行性。 1.2 电机的论证与分析：采用了两台减速电机作为动力源，它们不仅需要提供足够的动力驱动小车，还需要考虑到能效和散热问题。通过选择合适的电机类型和控制策略，保证了电机在负载下的稳定运行。 1.3 微控制器模块论证与分析：微控制器模块选用ATMEL's ATMega16，作为核心处理器，它负责整个系统的逻辑控制和数据处理。该芯片的性能和编程能力对于实现复杂的功能如平衡检测和边缘识别是不可或缺的。 1.4 电机驱动模块论证与分析：模块设计中，需精确控制电机的速度和方向，这涉及到驱动电路的设计和PWM（脉宽调制）控制算法的应用，以确保电机响应的精准度。 1.5 显示模块论证与分析：数码显示模块用于实时反馈车辆状态和操作信息，如速度、电池电压等，增强用户体验。团队可能采用了LCD或LED屏幕，通过简单易懂的界面展示关键数据。 1.6 平衡检测模块论证与分析：利用两水银开关作为检测元件，当小车偏离平衡时，开关状态变化可被传感器捕捉，进一步调整电机的驱动，保持跷跷板的水平。 1.7 边缘检测模块论证与分析：RPR220光电对管作为边缘传感器，用于监测小车在跷跷板边缘的位置，防止小车跌落。通过对光信号的处理，实现精确的边界检测和避障功能。 系统硬件设计部分详细描述了每个模块的具体设计方法和实现步骤，包括系统布局、接口电路、以及各模块之间的通信协议。软件设计则涵盖了控制算法的编写，包括主控程序、平衡控制算法以及边缘检测算法等。 在系统测试阶段，团队使用了特定的测试仪器和设备，确保了各项功能的正确性和可靠性。通过功能测试，验证了车辆在不同条件下的平衡控制能力和反应速度。 最后，论文总结了研究成果的关键点，强调了ATMega16的高效处理能力、水银开关和光电对管在平衡与边缘检测中的应用，以及整个系统如何协同工作来完成比赛任务。这篇论文展示了团队在电动车跷跷板设计方面的创新思维和技术实践。