OpenVINOTM,给你看得见的未来!>>
电子产品世界 » 论坛首页 » 活动中心 » 合作大赛 » 大学生电子设计竞赛 MSP430 解决方案案例2-电动车跷跷板

共12条 1/2 1 2 跳转至

大学生电子设计竞赛 MSP430 解决方案案例2-电动车跷跷板

高工
2015-07-02 17:42:40    评分
本作品以07年全国电子设计大赛中的题目“电动车跷跷板”为目标,完成其基本要 求和发挥部分。小车设计成以msp430 单片机作为主控芯片,结合外围传感器,使小车 在跷跷板上完成寻找平衡点、往返等任务。

方案设计与论证

通过车载倾角传感器对跷跷板倾角的高精度测量,实时的向控制系统反馈倾斜状 态,系统根据跷跷板状态做出前进或后退动作,使跷跷板保持平衡及实现所要求的其他 功能。为保证小车在板上平稳行使,以及从地面任意位置找到跷跷板起点,在小车的前 后四角各安装了一对红外发射接收传感器,通过设定合适的光强和角度,可以探测板边 界的位置,配合上软件分析引导小车行驶。

根据题目要求系统可分为五部分,分别为控制模块、光电检测模块、平衡检测模块、 电机驱动模块、显示模块,如下图所示。
电动车跷跷板框图.jpg 
1、小车硬件平台选择

方案一:使用自制的pcb 板小车,后两轮双轴驱动,前轮使用万向轮,左右两轮差 动控制,可原地转弯。

方案二:购买市场上的玩具合适的遥控车模进行改装,后轮驱动,前轮使用舵机, 使其能精确控制转弯角度,或者使用坦克车,左右两轮差动控制。

考虑方案二省去了制作的麻烦,且稳定性和各种性能均优于自制小车,所以这里采 用成品玩具四驱车,移动控制更为平滑,且前轮使用舵机可更精确的控制方向。

2、控制芯片选择

本小车采用MSP430F149 低功耗单片机主控芯片,该单片机IO 接口数量多,内部资 源丰富,如包涵12位AD转换、16位定时器、PWM控制、USART接口等,处理能力强大, 能够轻松胜任此任务。

3、驱动电机选择

方案一:使用步进电机,控制精确且可测量行进距离。

方案二:使用减速电机。

考虑步进电机驱动复杂,体积大成本高,故使用减速电机外加普通直流电机驱动芯 片,由MSP430产生PWM信号控制转速。

4、平衡检测方案

方案一:使用自制的传感器,如平衡杆、悬挂重锤、检测气泡位置等方案。

方案二:使用成品的倾角传感器,由单片机处理传感器输出的数据。

考虑自制传感器基本只能得出开关量结果,但倾角传感器能精确的反映出角度,便 于应用算法使小车最快最稳的找到平衡点,故使用方案二。

5、倾角传感器选择

方案一:采用SCA60C倾角传感器,此芯片只有模拟输出,所以结合MSP430内部AD 模块或者采用专用AD 芯片采样如ADS7813 来采集传感器信号,并转换为倾斜角度送给 单片机处理。

方案二:采用SCA100T 高精度双轴倾角传感器,此传感器为数字SPI 输出模式,测 量分辨力可达0.003 度 ,具有灵敏度极高,抗冲击,抗震动等诸多优点。

比较得方案二精度高,且省去模拟量的采样,简化了系统结构,故采用方案二。

6、小车引导方式选择

为了使小车不至于掉下跷跷板且能平稳的走直线,有两种引导方式。 方案一:在跷跷板面上描绘黑线,使用红外对射传感器探测黑线,引导小车走过跷 跷板。

方案二:在小车边缘设置数个光电探测传感器对木板边沿定位,使小车沿中线前进 保证不跌落板面。

虽然方案一实现比较简单,但对跷跷板的要求方案二较为通用,只需使用普通木板 或颜色较浅的板面即可,故采用方案二。

7、光电探测模块

方案一:使用电探测器光成品,如微型红外传感器TCRT 或ST 系列,体积小且开关 量输出,但有效距离一般不超过10mm;而工业上使用的光电开关距离较长但体积过大。

方案二:使用红外发光二极管和一体化接收器自制反射式或对射型的传感器。

小车到板边沿需要距离为100mm 左右的探测,且为了避免环境光以及杂讯干扰故用 方案二。

8、显示模块

方案一:采用多位LED显示当前状态与时间等信息,并安装蜂鸣器指示状态。

方案二:使用LCD1602 液晶显示屏显示当前状态与时间等信息,并安装蜂鸣器指示 状态。

使用LED 只能显示几位数字,其信息量有限,故采用方案二。

9、电源模块

方案一:单电源供电,由于小车体积和重量的限制,只使用单电池组。

方案二:采用控制、驱动两部分分离供电,中间采用光耦隔离,最大限度降低信号 干扰。

通过体积、重量、系统功耗、电压稳定性等多方面研究,一组电池供电已经可以满 足设计需要,故采用方案一。

系统总体设计:

系统总体设计.jpg 

电路图和PCB文件及程序:


      ——回复可见内容——



菜鸟
2015-07-02 20:50:29    评分
2楼

后半部分呢?



助工
2015-07-22 09:07:16    评分
3楼
看看

菜鸟
2015-07-31 12:08:53    评分
4楼

不会又是坑吧



菜鸟
2015-08-02 23:03:47    评分
5楼
看看

菜鸟
2015-08-09 11:10:10    评分
6楼
凤飞飞

菜鸟
2016-07-11 10:31:50    评分
7楼
。。。。。。。。。。。。。。。。。

菜鸟
2016-07-20 12:01:08    评分
8楼
.....................

菜鸟
2017-04-30 18:40:07    评分
9楼
23333

菜鸟
2017-06-05 08:43:52    评分
10楼
手动噶三个

共12条 1/2 1 2 跳转至

回复

匿名不能发帖!请先 [ 登陆 注册 ]