基于Sunplus SPCE061A控制核心的電動(dòng)車蹺蹺板設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)

在多次全國(guó)電子設(shè)計(jì)大賽中，電動(dòng)車的設(shè)計(jì)一直都是熱點(diǎn)，從歷屆的電動(dòng)車設(shè)計(jì)作品來(lái)看，電動(dòng)車的車體往往做得大而重，且常常需要依靠車體以外的模塊輔助才能完成，這對(duì)于車來(lái)說(shuō)就不夠智能化了。本文中電動(dòng)車設(shè)計(jì)所采用的方案，車體小巧靈活，不需借助任何的附加設(shè)備即可工作，而且對(duì)蹺蹺板的要求很低。

1 總方案設(shè)計(jì)
系統(tǒng)可以劃分為控制部分和信號(hào)檢測(cè)部分。其中，控制部分由控制器模塊、電源模塊、電機(jī)模塊、顯示模塊、語(yǔ)音模塊等模塊構(gòu)成；信號(hào)檢測(cè)部分由平衡檢測(cè)模塊、引導(dǎo)模塊構(gòu)成。采用單控制器，控制器和角度傳感器直接安裝在車體上，角度傳感器的角度信號(hào)傳送給控制器，控制器根據(jù)信號(hào)來(lái)判斷電動(dòng)車當(dāng)前的狀態(tài)，做出相應(yīng)的反應(yīng)(前進(jìn)、后退、停車、平衡指示等)。采用單控制器使小車能夠更加靈活的行駛，避免了長(zhǎng)信號(hào)線或者無(wú)線通信帶來(lái)的信號(hào)采集不準(zhǔn)確問(wèn)題。經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)，證明車體能夠輕松找到平衡點(diǎn)。系統(tǒng)方框圖如圖1所示。

該設(shè)計(jì)電動(dòng)車蹺蹺板實(shí)物圖如圖2所示，從中可以看到，現(xiàn)在電動(dòng)小車的狀態(tài)為平衡點(diǎn)附近，這是因?yàn)?a class="contentlabel" href="http://butianyuan.cn/news/listbylabel/label/蹺蹺板">蹺蹺板的平衡是一種絕對(duì)的動(dòng)態(tài)平衡，即平衡時(shí)，小車在板上平衡點(diǎn)做振動(dòng)運(yùn)動(dòng)，因?yàn)檫@樣的運(yùn)動(dòng)幅度非常小，可以認(rèn)為是一種偽靜態(tài)。

2 各模塊具體實(shí)現(xiàn)方案及硬件電路
2．1 車體設(shè)計(jì)及電機(jī)控制模塊
該設(shè)計(jì)采用的車體由鋁合金車架及兩個(gè)直流電機(jī)組成，具有堅(jiān)固穩(wěn)定的特點(diǎn)，并且直流電機(jī)帶有驅(qū)動(dòng)電路及減速箱，減速箱的減速比為64：1。設(shè)計(jì)中使用L298搭建了驅(qū)動(dòng)電路，經(jīng)過(guò)調(diào)試車速可以分級(jí)控制。硬件電路圖如圖3所示。

2．2 控制器模塊
該設(shè)計(jì)采用凌陽(yáng)公司的SPCE061A單片機(jī)，SPCE061A是16位結(jié)構(gòu)的微控制器。該單片機(jī)具有驅(qū)動(dòng)能力高和集成度高，易擴(kuò)展，可靠性高，功耗低，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，中斷處理能力強(qiáng)等特點(diǎn)。SPCE061A的CPU時(shí)鐘為0．32～49．152 MHz，內(nèi)置32 KB FLASH和2 KWords的SRAM，速度可以滿足電機(jī)控制對(duì)實(shí)時(shí)性的要求；SPCE061A還可以通過(guò)在線調(diào)試器：Probe和EZ Probe實(shí)現(xiàn)在線程序下載和調(diào)試，極大地提高開(kāi)發(fā)效率；另外SPCE061A尤其適用于語(yǔ)音處理和識(shí)別等領(lǐng)域，可方便地用來(lái)實(shí)現(xiàn)聲音錄制、播放，只要調(diào)用庫(kù)函數(shù)即可實(shí)現(xiàn)音頻編程，可以實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音播放功能，比別的單片機(jī)更有特色。因此選擇此方案。