Diseño del sistema de balancín de vehículos eléctricos basado en AT89S52 de un solo chip

1.1 Diseño general

    Este sistema utiliza un microordenador de un solo chip como módulo principal del sistema de control para realizar el control del sistema y la detección de señales. Incluye principalmente módulo de microordenador de chip único, módulo de accionamiento de motor, motor paso a paso, módulo de detección de equilibrio, módulo de detección fotoeléctrica, módulo de pantalla de cristal líquido y módulo de control remoto por infrarrojos.

    El sistema juzga si el automóvil eléctrico está en un estado equilibrado a través de la detección de equilibrio, hace que el automóvil eléctrico permanezca cerca de C, usa el módulo de detección fotoeléctrica para hacer que el automóvil eléctrico se detenga en B y usa el método de línea negra para hacer el coche eléctrico siga recto y desde el final B Puede retroceder directamente hasta el principio A. El control remoto por infrarrojos inicia el sistema y el cristal líquido muestra el tiempo y el tiempo de temperatura de cada etapa. En el caso del contrapeso, el método de detección de línea negra permite que el vehículo eléctrico se mueva suavemente en el balancín en cualquier posición designada en el área especificada. Este esquema utiliza el módulo de detección de equilibrio para lograr el equilibrio del sistema y utiliza la línea negra para ajustar el cuerpo y el balancín en la misma dirección. El diseño general cumple completamente con los requisitos del problema y la viabilidad es muy alta.

1.2 Selección de hardware

    Mediante la comparación y la combinación de sus propias ventajas, el microcontrolador AT89S52 finalmente se selecciona como la parte central del sistema. Este microordenador de un solo chip es totalmente compatible con la serie MCS51 y es fácil de desarrollar y depurar. El chip tiene memoria FLASH y puede descargar programas en línea, y varios recursos en el chip pueden cumplir completamente con los requisitos de este sistema.

    En este esquema, se utiliza un interruptor fotoeléctrico infrarrojo reflectante ordinario para detectar la línea negra en el balancín. Cuando no se detecta la línea negra, la salida de la sonda siempre mantiene un nivel bajo. Cuando se detecta la línea negra, la salida salta inmediatamente de nivel bajo a nivel alto. La señal enviada por el interruptor fotoeléctrico de infrarrojos se amplifica y da forma y luego se envía a la microcomputadora de un solo chip para su análisis y procesamiento.

    Para garantizar que el carro pueda moverse hacia adelante y hacia atrás estrictamente a lo largo de la línea negra del balancín, este esquema utiliza un total de 8 sondas en la parte delantera y 2 sondas en la parte posterior. Las ocho sondas en la parte delantera pueden mantener la carrocería completamente dentro del tablero cuando se está moviendo hacia adelante. La dirección de alta precisión hace que el automóvil se mueva estrictamente dentro de los 4 cm del borde del tablero; considerando que el automóvil tiene un requisito de respaldo simple , hay dos en la parte posterior después de la prueba y la prueba. La sonda es suficiente para mantener el carro dentro del tablero.

1.3 Diseño de software

1.3.1 Diseño del esquema del módulo de detección de equilibrio

    Solución 1: El sensor de ángulo se utiliza para medir directamente el cambio de ángulo del sistema, cuando el cambio de ángulo no supera el rango establecido, se considera que se ha alcanzado el equilibrio. La medición del ángulo es precisa, la sensibilidad es alta, el rendimiento en tiempo real es fuerte y la estructura es simple.

    Solución 2: Coloque un pequeño tanque de agua con una cantidad adecuada de agua en el automóvil. Al subir cuesta arriba, el agua se inclina y cuando alcanza el estado de equilibrio, el agua está casi nivelada. El sensor de nivel de líquido se usa para detectar el altura del líquido para lograr el equilibrio del sistema. Este esquema es factible, pero aumentará el peso del vehículo eléctrico, la sensibilidad no es muy alta y se requiere que el líquido no oscile.

    Al comparar los dos esquemas, el esquema uno tiene ventajas obvias, por lo que se elige el esquema uno.

1.3.2 Diseño del esquema del motor de accionamiento

    Solución 1: motor de CC, es decir, utilice un circuito de accionamiento PWM de tipo H para impulsar el motor de CC, cambie la polaridad del voltaje del motor para lograr una rotación positiva y negativa, el ciclo de trabajo PWM controla la velocidad, porque el voltaje es difícil de alcanzar alto precisión, la velocidad no puede alcanzar el original La precisión del sistema.

    Esquema 2: el motor paso a paso controla el número de pasos de acuerdo con el número de pulsos recibidos y controla directamente el movimiento del motor paso a paso de acuerdo con la secuencia de pasos y el número de pasos dados, lo que puede mejorar la precisión y es adecuado para el estado de equilibrio y detección de posición.

    Compare las dos opciones, elija la opción dos.

1.3.3 Diseño del esquema de detección de líneas negras

    Esquema 1: Un circuito de transmisión-recepción compuesto por fotodiodos y diodos emisores de luz visible. La desventaja de esta solución es que es susceptible a la interferencia de la fuente de luz del entorno externo, lo que puede provocar errores de cálculo fácilmente y la precisión no es alta.

    Esquema 2: Transmisor-receptor infrarrojo reflectante modulado por pulsos. El uso de señal de modulación de componente de CA para reducir la interferencia, pero necesita controlar el ciclo de trabajo y requiere una corriente mayor, lo que no es aconsejable en este sistema.

    Esquema 3: Transmisor-receptor infrarrojo reflectante no modulado. Baja interferencia externa y alta sensibilidad.

    Al comparar los tres esquemas, la precisión del esquema tres es alta, lo que obviamente es mejor que los otros dos esquemas, por lo que se elige el esquema tres.

1.3.4 Diseño del esquema de detección de posición

    Solución 1: Desde el principio hasta el final, el cable de Constantan se coloca horizontalmente en el costado de la placa y se muestrea el valor de voltaje para detectar si ha viajado hasta el extremo B del balancín. Esta solución requiere una conexión al coche y requiere un cierto tiempo de conversión.

    Solución 2: use el codificador fotoeléctrico para medir si la distancia de viaje está cerca de la longitud de la placa según el principio de funcionamiento del mouse, o convierta la longitud de la placa al número de pulsos de conteo recibidos, para detectar si el vehículo eléctrico tiene viajó hasta el final.

    Al comparar los dos esquemas, el esquema dos es simple y factible, y el efecto de medición es mejor, por lo que se elige el esquema dos.

1.3.5 Diseño del programa

    El programa debe completar las siguientes funciones:

    (1) Se establecen diferentes velocidades de conducción en diferentes etapas. Se deben requerir diferentes velocidades cuando el carro va cuesta arriba y busca el equilibrio en el medio. Ha alcanzado el equilibrio del balancín en el tiempo especificado. La detección y el ajuste del software se utilizan para Haga que el carro tenga diferentes diferencias en diferentes etapas de velocidad.

    (2) El multisensor está integrado para mejorar la precisión de la medición y garantizar que el carro tenga un estado relativamente estable en el balancín.

    (3) Utilice un filtro de software para eliminar el problema de la salida de voltaje inestable causado por la fluctuación del automóvil cuando está viajando.