基于Sunplus SPCE061A控制核心的電動(dòng)車(chē)蹺蹺板設計及實(shí)現

在多次全國電子設計大賽中，電動(dòng)車(chē)的設計一直都是熱點(diǎn)，從歷屆的電動(dòng)車(chē)設計作品來(lái)看，電動(dòng)車(chē)的車(chē)體往往做得大而重，且常常需要依靠車(chē)體以外的模塊輔助才能完成，這對于車(chē)來(lái)說(shuō)就不夠智能化了。本文中電動(dòng)車(chē)設計所采用的方案，車(chē)體小巧靈活，不需借助任何的附加設備即可工作，而且對蹺蹺板的要求很低。

1 總方案設計
系統可以劃分為控制部分和信號檢測部分。其中，控制部分由控制器模塊、電源模塊、電機模塊、顯示模塊、語(yǔ)音模塊等模塊構成；信號檢測部分由平衡檢測模塊、引導模塊構成。采用單控制器，控制器和角度傳感器直接安裝在車(chē)體上，角度傳感器的角度信號傳送給控制器，控制器根據信號來(lái)判斷電動(dòng)車(chē)當前的狀態(tài)，做出相應的反應(前進(jìn)、后退、停車(chē)、平衡指示等)。采用單控制器使小車(chē)能夠更加靈活的行駛，避免了長(cháng)信號線(xiàn)或者無(wú)線(xiàn)通信帶來(lái)的信號采集不準確問(wèn)題。經(jīng)過(guò)多次試驗，證明車(chē)體能夠輕松找到平衡點(diǎn)。系統方框圖如圖1所示。

該設計電動(dòng)車(chē)蹺蹺板實(shí)物圖如圖2所示，從中可以看到，現在電動(dòng)小車(chē)的狀態(tài)為平衡點(diǎn)附近，這是因為蹺蹺板的平衡是一種絕對的動(dòng)態(tài)平衡，即平衡時(shí)，小車(chē)在板上平衡點(diǎn)做振動(dòng)運動(dòng)，因為這樣的運動(dòng)幅度非常小，可以認為是一種偽靜態(tài)。

2 各模塊具體實(shí)現方案及硬件電路
2．1 車(chē)體設計及電機控制模塊
該設計采用的車(chē)體由鋁合金車(chē)架及兩個(gè)直流電機組成，具有堅固穩定的特點(diǎn)，并且直流電機帶有驅動(dòng)電路及減速箱，減速箱的減速比為64：1。設計中使用L298搭建了驅動(dòng)電路，經(jīng)過(guò)調試車(chē)速可以分級控制。硬件電路圖如圖3所示。

2．2 控制器模塊
該設計采用凌陽(yáng)公司的SPCE061A單片機，SPCE061A是16位結構的微控制器。該單片機具有驅動(dòng)能力高和集成度高，易擴展，可靠性高，功耗低，結構簡(jiǎn)單，中斷處理能力強等特點(diǎn)。SPCE061A的CPU時(shí)鐘為0．32～49．152 MHz，內置32 KB FLASH和2 KWords的SRAM，速度可以滿(mǎn)足電機控制對實(shí)時(shí)性的要求；SPCE061A還可以通過(guò)在線(xiàn)調試器：Probe和EZ Probe實(shí)現在線(xiàn)程序下載和調試，極大地提高開(kāi)發(fā)效率；另外SPCE061A尤其適用于語(yǔ)音處理和識別等領(lǐng)域，可方便地用來(lái)實(shí)現聲音錄制、播放，只要調用庫函數即可實(shí)現音頻編程，可以實(shí)現語(yǔ)音播放功能，比別的單片機更有特色。因此選擇此方案。