基于Sunplus SPCE061A控制核心的電動車蹺蹺板設計及實現(xiàn)

2．4 引導模塊
該系統(tǒng)采用黑線引導法，在地面和蹺蹺板上均畫有黑線，用尋跡的方式引導電動車。尋跡采用RG149A光電對管。RG149A通過檢測反射信號的不同來區(qū)分黑白，信號經(jīng)LM324整形后傳輸給控制器。LM324需外接一個滑動變阻器，以找到合適的阻值，使得輸出高低電平信號能被正確識別。經(jīng)過反復試驗，尋線效果良好，在直線和彎道都能很準確地實現(xiàn)尋線，而且該管市面上容易購得。其硬件電路圖見圖5。

2．5 語音模塊
在語音模塊設計中直接使用凌陽61A板自帶語音模塊。正如前文介紹，61板具有強大的語音處理功能，擁有語音的MIC輸入端，自帶自動增益(AGC)控制，具有語音輸出接口，可外接喇叭。根據(jù)音頻處理模塊功能的強弱，在錄制語音時，需要選擇采樣率和音頻格式，同時還要注意音頻文件的大小。
2．6 顯示模塊
該系統(tǒng)設計采用凌陽公司生產(chǎn)的64×128液晶顯示屏模塊，該模塊自帶液晶顯示驅動，只需在程序中建立相應字庫即可實現(xiàn)顯示。因為在顯示模塊上的工作可以近似認為是一種實時性的，并且數(shù)據(jù)量大，這就需要在軟件的編寫上進行合理的安排，以使CPU及時響應和協(xié)調各功能子模塊的正常工作。
2．7 平衡模塊
該設計使用無觸點磁敏電位器自制重錘角度傳感器。在電位器上加一重錘，通過重錘的擺動角度帶來電位器角度的變化，以實現(xiàn)對角度的測量。該角度傳感器安裝在電動車上，當蹺蹺板處在非平衡狀態(tài)時，車體的傾斜角度反映在重錘的轉角上，再通過A／D轉換將角度信號采集到處理器中進行相關的處理。在本設計中，有三個關鍵角度值，即蹺蹺板上平衡區(qū)間的兩端點角度值和平衡區(qū)間中的實際中點值。小車在自動找平衡時，是根據(jù)平衡區(qū)間的端點值判斷自己是否處于平衡區(qū)，是則調用平衡區(qū)功能函數(shù)進行工作，直到最終找到真正平衡點。經(jīng)過多次試驗論證，小車能夠快速準確地尋找到平衡點。原理圖及實物圖見圖6。

3 程序設計
軟件設計與工作流程圖如圖7所示。

4 理論分析與計算
4．1 角度傳感器原理
當電動車處于水平狀態(tài)時(此時蹺蹺板平衡)，角度傳感器重錘成自然下垂狀態(tài)，此時得到一電壓值作為基準電壓；而當電動車處于非水平狀態(tài)時(此時蹺蹺板失衡)，重錘會隨著蹺蹺板的傾斜角度而偏離原位置一定角度，從而產(chǎn)生電壓信號的變化，控制器根據(jù)電壓信號變化及趨勢來控制電機。
在本系統(tǒng)中當角度傳感器的工作電壓為3．3 V時，則應用角度傳感器關鍵值可以參照表1。

4．2 過程邏輯計算
在不加配重情況下，電動車從起始A出發(fā)到中心平衡點C的過程中，小車從A點快速前行至超過平衡點的下降點處，會檢測到傾斜角度電壓值有突然減小趨勢。此時，小車停止使角度傳感器穩(wěn)定，之后小車根據(jù)傾角傳感器的電壓值倒車至平衡點附近，然后以小速度不斷調整尋找實際平衡點，直至平衡。