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作者：武汉东湖学院 陈杰 陈裕通 余雪华
指导教师：左小琼 雷娟

　　作品简介

 
        平台选型说明       

        本小车系统主要基于两片IAP15F2K61S2单片机实现功能。整个系统分为两个部分，平衡控制部分、前进控制部分和辅助部分。

　　一、平衡控制部分涉及的模块：
　　(1)倾角检测模块
　　选用SCA100T倾角芯片,负责采集小车偏离水平位置的倾角，并将其转换为模拟量传给单片机。

　　(2)平衡控制模块
　　选用IAP15F2K61S2单片机，作为主控单片机。运行平衡程序，不断采集SCA100T芯片传来的模拟量，并通过自到的10位AD转换，转换为数字量，滤波后作为输入，运用PID控制算法，算出车轮转动所应有的方向和速度，并向直流电机驱动模块发出PWM信号。

　　(3)直流电机驱动模块
　　选用L289N芯片作为主要的驱动芯片，负责执行单片机发来的PWM信号，驱动直流电机运行。

　　(4)直流电机
　　选用12V带减速装置的直流电机两枚。接收直流驱动模块发来的驱动电流，并做出相应的动作。

　　二、前进控制部分涉及的模块：
　　(1)前进控制模块
　　选用IAP15F2K61S2单片机，作为主控单片机。监测无线接收模块发过来的信号并解码，做出相应的判断。当指令为启动时，触发主控单片机的中断，使主控单片机开始工作;当指令为停止时，触发单片机的另一个中断，使主控单片机停止工作;当指令为前进时，向步进电机发出相应前进指令;当指令为停止前进时，向步进电机发出相应停止前进指令。

　　(2)步进电机驱动模块
　　选用ULN2003芯片，接收单片机发来的指令，驱动步进电机做出相应的运动。

　　(3)步进电机
　　选用5V步进电机，带动支撑杆，给小车一个外力，使小车形成一个倾角。

　　三、辅助部分涉及的模块：
　　(1)无线发射、接收模块
　　选用HS2271C-L4芯片，通过电磁波传送相关按键信息。

　　(2)稳压芯片
　　选用LM78L05ACH芯片，将输出电压稳在5V供各模块使用。

        设计说明　　

 　　本小车采用了两块IAP15F2K61S2单片机，由于小车在前进的时候，平衡程序和前进程序是同时运行的，为了满足这个要求，小车使用了两片单片机配合控制。

　　当给小车上电，电源指示灯点亮，单片机处于待机状态，各个模块此时并未工作。

　　当按下遥控器上的启动按钮(A键)时，遥控接收模块接收到的信号，上传给辅助单片机，辅助单片机解码，并作出反应，触发平衡控制单片机的中断使其工作，保持小车的平衡，此时小车运行指示灯开始闪烁。如果小车发生偏转，倾角芯片SCA100T感应倾角，并输出模拟量和数字量，SCA100T输出的模拟量通过单片机自带的10位的AD转换将模拟量转换为数字量，由于AD转换后的数字不是很稳定，我们采用了加权平均算法滤波，得出一个相对较准确的值作为输入值，再通过PID控制算法，算出一个直流电机合适的速度来保持小车平衡，并通过PWM脉宽控制，控制直流电机的转速，从而使小车逐步平衡。

　　当按下遥控上的前进按钮(B键)时，遥控接收模块接收到的信号，上传给辅助单片机，辅助单片机解码，并驱动步进电机转动，从而带动支撑杆转动，使小车有一定的倾角，SCA100T芯片将感应的值传给平衡控制单片机，单片机通过运算，确定小车偏移的角度，控制直流电机的旋转速度，使小车朝着一个方向运动。

　　当按下遥控上的停止按钮(C键)时，遥控接收模块接收到的信号，上传给辅助单片机，辅助单片机解码，并驱动步进电机转动，使平衡杆复位，小车的倾角被撤销，小车停止前进，并自平衡。

　　当按键下遥控上的结束按钮(D键)时，遥控接收模块接收到的信号，上传给辅助单片机，辅助单片机解码，并作出反应，触发平衡控制单片机的中断使其停止工作，运行指示灯停止闪烁，此时小车由于重心不稳而倒下。

        作品特色

　　一、稳定性好
　　这款小车可以克服两轮小车重心不稳的缺点，能自行平衡稳定起来，推而不倒。

　　二、操作简单
　　通过车身的倾斜就可以使其前进，并且能根据倾角的不同调整小车的速度。

　　三、高灵活性，所占体积小
　　相比于其他车型，两轮小车行动起来更加灵便。作为代步车，在安保领域有很大的市场前景。

　　四、遥控控制
　　在小车中我们特别加入了无线模块，可以对小车进行遥控控制，操作起来非常便利。

　　五、有一定的趣味性。
　　对其进一步开发包装，可以开发为一款智能玩具。

系统演示视频：http://v.eepw.com.cn/video/play/id/2293