一种基于ATmega16L单片机电动车跷跷板制造技术

本发明专利技术涉及一种基于ATmega16L单片机电动车跷跷板，本发明专利技术是以Atmel公司的ATmega16L单片机为控制核心，由直流减速电机及驱动模块、灰度检测模块和自制角度传感器、电源电路以及液晶显示模块等部分组成。本发明专利技术由直流减速电机控制小车的前进和后退，由灰度检测模块实现行驶路径的修正和跷跷板边缘的寻迹，自制角度传感器用于跷跷板平衡点的捕捉，并具有声光报警、时间显示等功能。本发明专利技术的程序设计采用C语言编程的方式，在RoboExp 3.3软件编译环境中实现。

【技术实现步骤摘要】
一种基于ATmega16L单片机电动车跷跷板
本专利技术专利涉及机电设计
，尤其涉及一种基于ATmega16L单片机电动车跷跷板。
技术介绍
随着我国私家小汽车的普及，汽车的悬架吸能能力和避震能力消费者尤为关注，汽车跷跷板正是测试汽车的这些性能的。在此背景下，设计了一种基于ATmega16L单片机电动车跷跷板，该电动车结合外围传感器，可根据跷跷板状态做出前进或后退动作，也可以在规定时间内完成寻找平衡点、往返等任务。专利技术专利内容本专利技术专利涉及一种基于ATmega16L单片机电动车跷跷板，本专利技术是以铁板为车架，msp430单片机为控制核心，加以直流减速电机、LN298驱动电路、mpu6050陀螺仪、红外光电传感器、N5100液晶、NRF24L01无线模块以及稳压电源电路以及其他电路构成；本专利技术由msp430通过IO口控制小车的前进后退停止平衡以及转向，并通过NRF24L01把小车同电脑上位机连接，进行命令控制和数据发送；寻迹由CTRT5000型红外光电对管完成，平衡由mpu6050陀螺仪完成，用L298N驱动直流减速电机，同时本专利技术采用N5100液晶显示，以显示当前电动车的运动状态以及各部分运行时间。附图说明图1：起始状态示意图。图2：平衡状态示意图。图3：系统的结构框图。图4：电源电路图。图5：光电检测电路图。图6：H桥驱动电路图。图7：电机驱动电路图。图8：灰度测量模块图。图9：角度检测模块图。图10：主程序流程图。图11：复位电路及声光提示电路图。图12：灰度检测处理子程序流程图。图13：平衡控制子程序流程图。具体实施方式为了使本专利技术专利的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术专利进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术专利，并不用于限定本专利技术专利。本专利技术专利涉及一种基于ATmega16L单片机电动车跷跷板，本专利技术是以铁板为车架，msp430单片机为控制核心，加以直流减速电机、LN298驱动电路、mpu6050陀螺仪、红外光电传感器、N5100液晶、NRF24L01无线模块以及稳压电源电路以及其他电路构成。进一步的，本专利技术由msp430通过IO口控制小车的前进后退停止平衡以及转向，并通过NRF24L01把小车同电脑上位机连接，进行命令控制和数据发送。进一步的，本专利技术的寻迹由CTRT5000型红外光电对管完成，平衡由mpu6050陀螺仪完成，用L298N驱动直流减速电机，同时本专利技术采用N5100液晶显示，以显示当前电动车的运动状态以及各部分运行时间。进一步的，本专利技术要设计并制作一个电动车跷跷板，要求跷跷板起始端一侧装有可移动的配重物体，配重物体位置可调范围不小于400mm。电动车从起始端出发，按要求自动在跷跷板上行驶。电动车跷跷板起始状态和平衡状态示意图分别如图1和图2所示。进一步的，本专利技术的基本要求：（1）先将跷跷板固定为水平状态，电动车从起始端A位置出发，行驶跷跷板的全程（全程的含义：电动车从起始端A出发至车头到达跷跷板顶端B位置）。停止5秒后，电动车再从跷跷板的B端倒退回至跷跷板的起始端A，电动车能分别显示前进和倒退所用的时间。前进行驶在1分钟内、倒退行驶在1.5分钟内完成；（2）跷跷板处在图1所示的状态下（配重物体位置不限制），电动车从起始端A出发，行驶跷跷板的全程。停止5秒后，电动车再从跷跷板的B端倒退回至跷跷板的起始端A，电动车能分别显示前进和倒退所用的时间。前进行驶在1.5分钟内、倒退行驶在2分钟内完成。进一步的，本专利技术的车体采用单面敷铜板手工制作。进一步的，本专利技术采用ATmage16L单片机作为主控制器。进一步的，本专利技术采用10.8V锂电池直接为直流减速电机供电，将10.8V电压经7806降压、稳压后为单片机系统和其他部分供电。进一步的，本专利技术采用红外检测模块对小车的实现行驶路径的修正和跷跷板边缘的寻迹。进一步的，本专利技术采用自制角度传感器用于跷跷板平衡点的捕捉。进一步的，本专利技术采用L298N作为直流电机的驱动芯片。进一步的，本专利技术的结构框图如图3所示，本专利技术选用了ATMEL公司AVR单片机做为本设计的主控制器。AVR单片机是ATMEL公司1997年推出的精简指令集（RISC）单片机系列。ATMEL公司通过AVR把RISC技术带到了8位单片机世界，这种全新的结构带来了很多优势。该系列的程序存储器是在片内的Flash存储器，可以反复修改上千次。这对新产品开发、产品升级都是很方便的。单片机的指令基本上都是单个晶振周期的，能够达到1MIPS/MHZ的性能。该系列单片机针对应用C语言编程做了优化；很多型号都是宽电压工作的，同时各种睡眠模式有利于降低系统功耗；再加上内部的振荡器、看门狗、上电复位、A/D输入、PWM输出等功能，使其可以被称为“零外设”的单片机，具有片上系统的雏形。进一步的，本专利技术选用了10.8V锂电池直接为直流减速电机供电，将10.8V电压经7805降压、稳压后为单片机系统和其他部分供电，这样就解决了本设计的供电问题。电源电路如图4所示。进一步的，对于小车的寻迹，本专利技术采用的是红外检测管，单光束反射取样式光电传感器ST188。它由红外发射器和感光器组成，通常这两个部分是封装在一起的。利用ST188构成的检测电路如图5所示。ST188正常工作时，红外线光二极管发出红外线。如果检测面表面光洁度凭证，发出的红外线经检测面发射后在光敏三极管产生光电效应。产生的电流经过放大后输出电信号。图5中比较器LM311的同相输入端在没有检测到发射信号（不在白线区）时固定为高电平，而反相输入端的电压由电阻分压提供（一般在1.5V左右，由可变电阻器改变电压值）。LM311比较同相端和反相端的输入电压。当在白线区时，反射的红外线导致光敏三极管导通，同相端输入低电平，比较的结果为输出端为低电平，发光二极管亮；当不在白线区时，光敏三极管截止，同相端输入高电平，比较的结果为输出端为低电平，发光二极管灭。进一步的，本专利技术采用了L298N来驱动直流电机。由L298N构成的电机驱动电路如图7所示。进一步的，在角度检测电路设计中根据设计需要，本专利技术选用普通电位器自制角度传感器。在普通电位器的轴上悬挂一个重物，由于重物始终处于垂直状态，小车上下坡会改变电位器的阻值，电位器阻值的变化将转换成电压的变化送入单片机进行A/D转换。在小车调试之前先将水平状态下的AD转换值先测量出，并写入到程序中，这样根据AD值就可以判断出小车的倾角了，该方案成本比较低，而且也能满足实际的控制需求。自制角度检测模块如图9，在普通电位器的轴上悬挂一个重物，利用重物始终处于垂直状态从而改变电位器的阻值，将电位器阻值的变化转换成电压的变化，将变化的电压送入单片机进行AD转换，在小车调试之前先将水平状态下的AD转换值先测量出，并写入到程序中，这样根据AD值就可以判断出小车的倾角了。在实验过程中，我们测出小车在水平位置时和放在跷跷板上最大倾角时AD转换值相差4～5左右，该差值在系统检测角度变化的过程中已经能够满足题目的要求，并且在实验过程中电位器轴的旋转能够及时反映出倾角的变化，因此，利用电位器自制角度传感器在该系统中是完全可行的。进一步的，本专利技术采用发光二极管和蜂鸣器，发光二极管安本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.本专利技术专利涉及一种基于ATmega16L单片机电动车跷跷板，本专利技术是以Atmel公司的ATmega16L单片机为控制核心，由直流减速电机及驱动模块、灰度检测模块和自制角度传感器、电源电路以及液晶显示模块等部分组成。

【技术特征摘要】
1.本发明专利涉及一种基于ATmega16L单片机电动车跷跷板，本发明是以Atmel公司的ATmega16L单片机为控制核心，由直流减速电机及驱动模块、灰度检测模块和自制角度传感器、电源电路以及液晶显示模块等部分组成。2.根据权利要求1所述的一种基于ATmega16L单片机电动车跷跷板，其特征在于，本发明由直流减速电机控制小车的前进和后退，由灰度检测模块实现行驶路径的修正和跷跷板边缘的寻迹，自制角度传感器用于跷跷板平衡点的捕捉，并具有声光报警、时间显示等功能。3.根据权利要求1所述的一种基于ATmega16L单片机电动车跷跷板，...

【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：长沙乐昌林电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43