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。
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:
电路图和PCB文件及程序：
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