Thiết kế hệ thống của Seesaw xe điện dựa trên AT89S52

1.1 Thiết kế tổng thể

    Hệ thống này sử dụng một máy vi tính đơn chip làm mô đun chính của hệ thống điều khiển để thực hiện điều khiển hệ thống và phát hiện tín hiệu. Nó chủ yếu bao gồm mô-đun máy vi tính chip đơn, mô-đun ổ đĩa động cơ, động cơ bước, mô-đun phát hiện cân bằng, mô-đun phát hiện quang điện, mô-đun hiển thị tinh thể lỏng và mô-đun điều khiển từ xa hồng ngoại.

    Hệ thống đánh giá xem xe điện có ở trạng thái cân bằng thông qua phát hiện cân bằng hay không, làm cho xe điện ở gần C, sử dụng mô-đun phát hiện quang điện để khiến xe điện dừng lại ở B và sử dụng phương pháp đường đen để làm cho xe điện đi thẳng và từ cuối B Bạn có thể lùi thẳng về đầu A. Điều khiển từ xa hồng ngoại khởi động hệ thống và tinh thể lỏng hiển thị thời gian và nhiệt độ của từng giai đoạn. Trong trường hợp đối trọng, phương pháp phát hiện đường màu đen cho phép xe điện lái trơn tru trên bập bênh tại bất kỳ vị trí được chỉ định nào trong khu vực được chỉ định. Giải pháp này sử dụng mô-đun phát hiện cân bằng để đạt được cân bằng hệ thống và sử dụng đường màu đen để điều chỉnh thân và bập bênh theo cùng một hướng. Thiết kế tổng thể đáp ứng đầy đủ các yêu cầu của vấn đề và tính khả thi là rất cao.

1.2 Lựa chọn phần cứng

    Thông qua việc so sánh và kết hợp các lợi thế của riêng mình, vi điều khiển AT89S52 cuối cùng đã được chọn làm phần cốt lõi của hệ thống. MCU này hoàn toàn tương thích với dòng MCS51 và dễ dàng phát triển và gỡ lỗi. Con chip này có bộ nhớ FLASH và có thể tải xuống các chương trình trực tuyến, và các tài nguyên khác nhau trên chip có thể đáp ứng đầy đủ các yêu cầu của hệ thống này.

    Trong sơ đồ này, một công tắc quang điện hồng ngoại phản xạ thông thường được sử dụng để phát hiện đường màu đen trên bập bênh. Khi đường màu đen không được phát hiện, đầu ra của đầu dò luôn giữ mức thấp. Khi phát hiện đường màu đen, đầu ra ngay lập tức nhảy từ mức thấp đến mức cao. Tín hiệu được gửi bởi công tắc quang điện hồng ngoại được khuếch đại và định hình và sau đó được gửi đến máy vi tính đơn chip để phân tích và xử lý.

    Để đảm bảo xe đẩy có thể di chuyển tiến và lùi một cách nghiêm ngặt dọc theo đường màu đen trên bập bênh, giải pháp này sử dụng tổng cộng 8 đầu dò ở phía trước và 2 đầu dò ở phía sau. 8 đầu dò ở phía trước có thể giữ xe hoàn toàn bên trong bảng khi di chuyển về phía trước. Tay lái có độ chính xác cao làm cho xe di chuyển nghiêm ngặt trong vòng 4 cm từ mép bảng. Xem xét yêu cầu của xe để rút lui là tương đối đơn giản, sau khi thử nghiệm và kiểm tra, có 2 ở phía sau Đầu dò là đủ để giữ giỏ hàng trong bảng.

1.3 Thiết kế phần mềm

1.3.1 Sơ đồ thiết kế mô đun phát hiện cân bằng

    Giải pháp 1: Cảm biến góc được sử dụng để đo trực tiếp sự thay đổi góc của hệ thống. Khi thay đổi góc không vượt quá phạm vi thiết lập, nó được coi là đạt được sự cân bằng. Đo góc là chính xác, độ nhạy cao, hiệu suất thời gian thực mạnh mẽ và cấu trúc đơn giản.

    Giải pháp 2: Đặt một bể chứa nước nhỏ với một lượng nước thích hợp trên xe. Khi đi lên dốc, thân nước nghiêng và khi đạt đến trạng thái cân bằng, thân nước gần như ở mức. Cảm biến mức chất lỏng được sử dụng để phát hiện mức chất lỏng để đạt được sự cân bằng hệ thống. Sơ đồ này là khả thi, nhưng nó sẽ làm tăng trọng lượng của xe điện, độ nhạy không cao lắm, và yêu cầu chất lỏng không dao động.

    So sánh hai sơ đồ, sơ đồ một có lợi thế rõ ràng, vì vậy sơ đồ một được chọn.

1.3.2 Sơ đồ thiết kế động cơ truyền động

    Giải pháp 1: Động cơ DC, nghĩa là sử dụng mạch điều khiển PWM loại H để điều khiển động cơ DC, thay đổi cực tính của điện áp động cơ để đạt được vòng quay dương và âm, chu kỳ nhiệm vụ của PWM điều khiển tốc độ, vì điện áp khó đạt được độ chính xác cao, tốc độ không thể đạt được mức ban đầu Độ chính xác của hệ thống.

    Sơ đồ 2: Động cơ bước điều khiển số bước theo số xung nhận được và trực tiếp điều khiển chuyển động của động cơ bước theo trình tự bước và số bước đã cho, có thể cải thiện độ chính xác và phù hợp để phát hiện trạng thái cân bằng và vị trí.

    So sánh hai tùy chọn, chọn tùy chọn hai.

1.3.3 Thiết kế sơ đồ phát hiện đường đen

    Sơ đồ 1: Một mạch thu - phát gồm các điốt phát quang và điốt phát quang. Nhược điểm của sơ đồ này là dễ bị nhiễu từ nguồn sáng của môi trường bên ngoài, dễ gây ra đánh giá sai và có độ chính xác thấp.

    Sơ đồ 2: Máy thu-phát hồng ngoại phản xạ điều chế xung. Tín hiệu điều chế thành phần AC được sử dụng để giảm nhiễu, nhưng tỷ lệ nhiệm vụ cần phải được kiểm soát, và cần có dòng điện lớn hơn, điều không mong muốn trong hệ thống này.

    Sơ đồ 3: Máy thu-phát hồng ngoại phản xạ không điều biến. Ít nhiễu bên ngoài và độ nhạy cao.

    So sánh ba sơ đồ, độ chính xác của sơ đồ ba là cao và rõ ràng tốt hơn so với hai sơ đồ kia, vì vậy sơ đồ ba được chọn.

1.3.4 Thiết kế sơ đồ phát hiện vị trí

    Giải pháp 1: Từ đầu đến cuối, dây hằng số được đặt nằm ngang ở bên cạnh bảng và giá trị điện áp được lấy mẫu để phát hiện xem nó có đi đến đầu B của bập bênh hay không.

    Giải pháp 2: Sử dụng bộ mã hóa quang điện để đo xem khoảng cách di chuyển có gần với chiều dài bảng theo nguyên tắc làm việc của chuột hay chuyển đổi chiều dài của bảng thành số xung đếm được nhận, để phát hiện xem xe điện có đạt đến điểm cuối hay không.

    So sánh hai sơ đồ, sơ đồ hai là đơn giản và khả thi, và hiệu quả đo lường tốt hơn, vì vậy sơ đồ hai được chọn.

1.3.5 Thiết kế chương trình

    Chương trình cần hoàn thành các chức năng sau:

    (1) Tốc độ lái khác nhau được đặt ở các giai đoạn khác nhau. Tốc độ khác nhau phải được yêu cầu khi xe đẩy đi lên dốc và tìm kiếm sự cân bằng ở giữa. Nó đã đạt được sự cân bằng của bập bênh tại thời điểm xác định. Phát hiện và điều chỉnh phần mềm được sử dụng để làm cho xe đẩy có các đặc điểm khác nhau ở các giai đoạn khác nhau. tốc độ.

    (2) Đa cảm biến được tích hợp để cải thiện độ chính xác của phép đo và đảm bảo rằng xe đẩy có trạng thái tương đối ổn định trên bập bênh.

    (3) Sử dụng bộ lọc phần mềm để loại bỏ vấn đề đầu ra điện áp không ổn định gây ra bởi jitter của xe khi đang di chuyển.