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)

2．4 引導(dǎo)模塊
該系統(tǒng)采用黑線引導(dǎo)法，在地面和蹺蹺板上均畫(huà)有黑線，用尋跡的方式引導(dǎo)電動(dòng)車。尋跡采用RG149A光電對(duì)管。RG149A通過(guò)檢測(cè)反射信號(hào)的不同來(lái)區(qū)分黑白，信號(hào)經(jīng)LM324整形后傳輸給控制器。LM324需外接一個(gè)滑動(dòng)變阻器，以找到合適的阻值，使得輸出高低電平信號(hào)能被正確識(shí)別。經(jīng)過(guò)反復(fù)試驗(yàn)，尋線效果良好，在直線和彎道都能很準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)尋線，而且該管市面上容易購(gòu)得。其硬件電路圖見(jiàn)圖5。

2．5 語(yǔ)音模塊
在語(yǔ)音模塊設(shè)計(jì)中直接使用凌陽(yáng)61A板自帶語(yǔ)音模塊。正如前文介紹，61板具有強(qiáng)大的語(yǔ)音處理功能，擁有語(yǔ)音的MIC輸入端，自帶自動(dòng)增益(AGC)控制，具有語(yǔ)音輸出接口，可外接喇叭。根據(jù)音頻處理模塊功能的強(qiáng)弱，在錄制語(yǔ)音時(shí)，需要選擇采樣率和音頻格式，同時(shí)還要注意音頻文件的大小。
2．6 顯示模塊
該系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用凌陽(yáng)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(qū)動(dòng)，只需在程序中建立相應(yīng)字庫(kù)即可實(shí)現(xiàn)顯示。因?yàn)樵陲@示模塊上的工作可以近似認(rèn)為是一種實(shí)時(shí)性的，并且數(shù)據(jù)量大，這就需要在軟件的編寫(xiě)上進(jìn)行合理的安排，以使CPU及時(shí)響應(yīng)和協(xié)調(diào)各功能子模塊的正常工作。
2．7 平衡模塊
該設(shè)計(jì)使用無(wú)觸點(diǎn)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(guò)重錘的擺動(dòng)角度帶來(lái)電位器角度的變化，以實(shí)現(xiàn)對(duì)角度的測(cè)量。該角度傳感器安裝在電動(dòng)車上，當(dāng)蹺蹺板處在非平衡狀態(tài)時(shí)，車體的傾斜角度反映在重錘的轉(zhuǎn)角上，再通過(guò)A／D轉(zhuǎn)換將角度信號(hào)采集到處理器中進(jìn)行相關(guān)的處理。在本設(shè)計(jì)中，有三個(gè)關(guān)鍵角度值，即蹺蹺板上平衡區(qū)間的兩端點(diǎn)角度值和平衡區(qū)間中的實(shí)際中點(diǎn)值。小車在自動(dòng)找平衡時(shí)，是根據(jù)平衡區(qū)間的端點(diǎn)值判斷自己是否處于平衡區(qū)，是則調(diào)用平衡區(qū)功能函數(shù)進(jìn)行工作，直到最終找到真正平衡點(diǎn)。經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)論證，小車能夠快速準(zhǔn)確地尋找到平衡點(diǎn)。原理圖及實(shí)物圖見(jiàn)圖6。

3 程序設(shè)計(jì)
軟件設(shè)計(jì)與工作流程圖如圖7所示。

4 理論分析與計(jì)算
4．1 角度傳感器原理
當(dāng)電動(dòng)車處于水平狀態(tài)時(shí)(此時(shí)蹺蹺板平衡)，角度傳感器重錘成自然下垂?fàn)顟B(tài)，此時(shí)得到一電壓值作為基準(zhǔn)電壓；而當(dāng)電動(dòng)車處于非水平狀態(tài)時(shí)(此時(shí)蹺蹺板失衡)，重錘會(huì)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(hào)的變化，控制器根據(jù)電壓信號(hào)變化及趨勢(shì)來(lái)控制電機(jī)。
在本系統(tǒng)中當(dāng)角度傳感器的工作電壓為3．3 V時(shí)，則應(yīng)用角度傳感器關(guān)鍵值可以參照表1。

4．2 過(guò)程邏輯計(jì)算
在不加配重情況下，電動(dòng)車從起始A出發(fā)到中心平衡點(diǎn)C的過(guò)程中，小車從A點(diǎn)快速前行至超過(guò)平衡點(diǎn)的下降點(diǎn)處，會(huì)檢測(cè)到傾斜角度電壓值有突然減小趨勢(shì)。此時(shí)，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(diǎn)附近，然后以小速度不斷調(diào)整尋找實(shí)際平衡點(diǎn)，直至平衡。