2007年全国大学生电子设计大赛一等奖电动车跷跷板

第八届全国大学电子设计竞赛（2007年）电动车跷跷板摘要：本设计中的电动车跷跷板运动控制系统以AVR系列单片机为控制核心，带光电编码器的伺服电机作为受控执行机构，能够精确的控制速度，快速到达指定位置。

利用陀螺仪与SCA103T倾角传感器，能精确测量跷跷板的倾斜度。

采用红外对管检测地面及跷跷板上的引导线，确保电动车不偏离跷跷板。

同时还具有良好人机交互界面。

系统采用基于变速积分式PID控制理论的伺服电机控制算法。

本设计的算法简洁优化，电机控制稳定可靠，很好地完成了设计各项要求。

关键词：运动控制 AVR单片机伺服电机 PID算法倾角传感器Abstract:In this design electric car seesaw movement control system take the AVR series MPU as the control core,brings the increase type photoelectricity encoder the servo electricalmachinery achievement to receive controls the implementing agency, canthe precise control speed, fast arrive assigns the position. Using thegyroscope and the SCA103T inclination angle sensor, can the precisionmeasuring seesaw gradient. Uses infrared examines on the ground andthe seesaw to the tube . Simultaneously also has the goodman-machine interactive contact surface. The system uses based on thespeed change integral PID control theory servo electrical machinerycontrol algorithm. This design algorithm succinct optimization, theelectrical machinery control stable is reliable, completed well hasdesigned each request.Keywords: motion control ;AVR single chip; PID algorithm; servomotor ; algorithm inclination angle sensor（一）系统方案1.1 实现方法本设计以检测引导线的方式，使电动车不偏离跷跷板。

基于PID算法的电动车跷跷板系统设计聂晓凯中南大学信息科学与工程学院，长沙（410083）E-mail：kasaos@摘要：本系统采用P89V51RD2单片机作为控制系统的核心，采用步进电机作为电动车驱动电机，以L298为驱动芯片，配以舵机改变转向，使用角度传感器检测跷跷板的角度变化，在车的前后端设计了红外黑线检测模块保证电动车顺利驶上板以及在板上笔直行驶，红外光电码盘通过脉冲计数确定电动车在板上的位置，红外遥控键盘启动系统开始运行，液晶显示相关参数信息。

系统的平衡调节采用了数字PID控制算法，利用凑试法整定PID参数，通过角度传感器所测角度变化来控制步进电机的的转动实现跷跷板达到平衡状态。

关键词：P89V51RD2单片机，PID，角度传感器中图分类号：TP2712007年全国大学生电子设计竞赛的一道控制类的题目是电动车跷跷板问题，本系统设计要求电动车能够在规定时间内到达跷跷板的中心点C处，并保持平衡，随后电动车到达跷跷板的末端B处，停留之后返回始端A处。

另外，如果将跷跷板配重，则要求跷跷板在规定范围内驶上板，同时，也能实现平衡，如果再加一块重物之后跷跷板重新达到平衡。

本系统的设计在本文中采用了数字PID控制算法来实现。

1 系统方案设计、比较与论证1.1 总体方案设计论证本系统采用P89V51RD2单片机作为控制系统的主模块，实现系统控制与信号检测，如图1-1所示系统框图。

主要包括单片机模块，驱动电机模块，舵机模块，平衡检测模块，寻线模块，位置检测模块，液晶显示模块以及红外遥控模块。

图 1-1 系统框图系统通过平衡检测来判断电动车是否处于平衡状态，使电动车停留在C处附近，采用位置检测使电动车行驶至B处停止，采用寻黑线方法使电动车直线前行以及由末端B处能够直线后退到始端A处。

红外遥控启动系统，液晶显示各阶段用时以及温度时间。

在配重情况下通过黑线检测的方法使电动车在规定区域内的任意指定位置顺利驶上跷跷板。

摘要本设计采用两个凌阳SPCE061A 16位单片机作为控制核心。

其中一个安装在小车上，另一个持在使用者手中连接键盘和LCD，通过无线模块进行双机通讯，实现远程对小车运行状态的实时监测。

为了对小车的行为进行精确控制，采用步进电机进行驱动。

系统通过倾角传感器采集跷跷板的倾角变化后传给单片机。

程序控制方法采用PID算法，使小车通过一个二阶欠阻尼脉冲响应过程最后趋于动态平衡。

根据设计需要，车体采用有机玻璃与铝合金自制而成。

关键词：SPCE061A单片机，角度传感器，光电传感器，PID算法.Abstract：This system takes two SPCE061A 16 bit microprocessor as the control center, one fixed on the car and another connected with keyboard and LCD handed by the controller. In this system, wireless is used to complete the two processors` communication to acquire a perfect interface between the controller and the whole control system. The car with four wheels is driven by two stepper motors, and through the angle sensitive gathering the information about the teeterboard’s equinity condition and then send to the microprocessor. The system takes the PID as main control method, through a progress of two pulse damping response, the car and the teeterboard finally reach an equinity condition.Keywords: SPCE061A microprocessor, angle sensor, light sensor, PID.1．系统方案设计1.1实现方法采用倾角传感器检测跷跷板与水平面的夹角，通过PID算法控制小车寻找平衡位置。

四天三夜的“信号发生器”—记2007年全国大学生电子设
计大赛“索尼杯”作品
王斌;高茂光;叶俊辉
【期刊名称】《电子制作》
【年(卷),期】2008(000)001
【摘要】在2007年全国大学生电子设计大赛中，我们三人组成的参赛队选择了高职高专组H题-信号发生器。

题目要求制作一台信号发生器，能产生正弦波、方波和三角波信号，可通过按键对其频率和幅度进行调整，并对调整及输出精度有一定要求。

通过四天三夜的紧张努力，我们最终以基本要求和发挥要求完全实现，并有多方面自主发挥及创新点，
【总页数】3页(P48-50)
【作者】王斌;高茂光;叶俊辉
【作者单位】郑州铁路职业技术学院
【正文语种】中文
【中图分类】TN911.6
【相关文献】
1.略论2007年全国大学生电子设计大赛E题-开关电源设计 [J], 王龙;蒋燕华;艾志军
2.程控滤波器（D题）设计报告—2007年全国大学生电子设计竞赛索尼杯奖 [J], 李清江;肖志斌;银庆宏;高吉祥;李楠;库锡树
3.2007年全国大学生电子设计大赛一等奖：电动车跷跷板 [J], 王鹏;胡德波;石耀良;姚福安;万鹏
4.2007年全国大学生电子设计大赛“全国一等奖”基于51单片机的“电动车跷跷板” [J], 王龙江;戴大云;李耀军
5.第十届“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛全国终审决赛落幕西安外事学院两件作品均获三等奖 [J],
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具有自平衡装置的电动车跷跷板摘要：电动车跷跷板是第八届全国大学生电子设计大赛的题目之一，本设计在四川赛区获得了一等奖，在全国竞赛中获得了二等奖。

本制作是一种能在跷跷板上行驶，并且可以在跷跷板上自动找到平衡点的电动车。

它以MC9S12DG128单片机作为控制核心，由驱动调速模块、路面检测模块、显示模块、电源模块等几部分组成。

本制作设计了平衡杆力矩补偿装置，使调节跷跷板的平衡精度更高。

关键词：MC9S12DG128单片机单轴倾角传感器SCA61T 摄像头 PWM调速Abstract: The electric car seesaw is one of eighth session of national university student electron design big game topics, this design has won the first award in the Sichuan contest area, has won the second prize in the national competition. This manufacture is one kind can go on the seesaw, and may find the balance point automatically on the seesaw the electric car.It by the MC9S12DG128 monolithic integrated circuit took the control core, by the actuation velocity modulation module, the road surface examination module, the demonstration module, the power source module and so on several parts is composed. This manufacture has designed the equalizing bar moment of force compensation system, causes the adjustment seesaw the balanced precision to be higher.Key word: MC9S12DG128 monolithic integrated circuit Single axle inclination angle sensor SCA61T camera PWM velocity modulation汽车作为人们交通的工具，随着计算机技术、通信技术、传感器技术等的发展，智能汽车的研究成为汽车发展的一大趋势。

基于ＡＴ８９Ｓ５２单片机的电动车跷跷板系统设计作者：张建化陈跃熊永超来源：《现代电子技术》2008年第24期摘要：介绍电动车跷跷板系统的设计与实现。

该系统包括单片机系统电路、寻迹检测电路、平衡检测电路、步进电机驱动电路、数码显示电路等。

在系统中，以AT89S52单片机为电动小车控制核心，使用反射式红外发射接收器来检测轨迹，步进电机作为动力源实现小车前进后退和转向控制，用2个水银开关控制完成平衡状态的检测，用数码管分阶段实时显示电动车行驶所用时间。

3次实验数据表明，这里所提出的平衡检测方案是有效可行的。

关键词：寻迹检测电路；步进电机；跷跷板系统；平衡检测电路中图分类号：TP271.4文献标识码：B文章编号：1004-373X(2008)24-163-03Design of Seesaw System with Electric Vehicle Based on AT89S52 Single Chip ComputerZHANG Jianhua,CHEN Yue,XIONG Yongchao(Xuzhou Institute of Technology,Xuzhou,221008,China)Abstract：Design and implementation of seesaw system based on electric vehicle are introduced.The control system consists of AT89S52 single chip computer system,autonomous tracing circuit,balance detection circuit,driving circuit of stepping motor and LED display circuit.Centering on AT89S52,the track detection is realized by reflective infrared emitter and receiver and the steering of the vehicle is driven by stepping motor.The detection of balance state is implemented by two mercury switches and the travel time is displayed with LED separately.The scheme is proved to be effective and practical by experimental results during three tests.Keywords：autonomous tracing circuit;stepping motor;seesaw;balance detection circuit1 引言2007年全国大学生电子设计大赛的F题目是“电动车跷跷板”［1］；题目要求设计并制作一个电动车跷跷板，使得电动小车从图1所示跷跷板起始端A出发在30 s内到达中心点C并保持平衡5 s，之后在30 s内到达跷跷板末端B并停留5 s，最后在1 min内退回到起始端A。

自动泊车系统的实现r——2017全国电子设计竞赛L题解析苗鹏;王聪;陈燕凤
【期刊名称】《高师理科学刊》
【年(卷),期】2018(038)002
【摘要】根据2017年全国电子设计竞赛L题的命题要求,设计并制作了一款自动泊车系统.该系统选用STC15F系列单片机作为控制核心,采用超声波传感器作为定位、距离检测元件,步进电机作为小车驱动机构,结合无线通信技术,实现小车的自动入库与出库控制.测试结果表明,系统稳定、定位准确、反应灵敏,达到赛题所设定的设计要求.
【总页数】5页(P29-33)
【作者】苗鹏;王聪;陈燕凤
【作者单位】汕尾职业技术学院海洋工程系,广东汕尾 516600;汕尾职业技术学院海洋工程系,广东汕尾 516600;汕尾职业技术学院海洋工程系,广东汕尾 516600【正文语种】中文
【中图分类】TP273+.5
【相关文献】
1.小球滚动控制系统的实现——2015年全国大学生电子设计竞赛项目解析 [J], 李晓军;陈卫兵;赵青
2.帆板控制系统的设计与制作——2011年全国大学生电子设计竞赛F题 [J], 贾函龙;马英庆
3.基于自由摆的平板控制系统——2011年全国大学生电子设计竞赛本科组B题
[J], 郭九源;包宇洋;吕佳徽
4.电动车跷跷板自动控制系统—2007年全国大学生电子设计竞赛F题作品 [J], 张杰;黄凯;刘炳尧;李飞（指导教师）
5.基于单片机的简易多功能液体检测容器设计与实现
——2019年全国电子设计竞赛K题解析 [J], 林家铸;陈惠静;李焕洲
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电动车跷跷板的设计与制作摘要：本系统采用80C51单片机作为电动车行进系统、跷跷板平衡系统的监测和控制核心，通过机界面对电动车所作运动进行设定。

利用水银开关检测跷跷板两端位置实现对跷跷板平衡的测定；无线控制模块控制电动车行进，实现电动车行进系统与跷跷板平衡系统的协调一致；通过LCD实现显示电动车行进时间。

在符合题目要求基础上本系统还具有可自动寻迹实现稳定行进、语音提示等功能。

关键词：80C51单片机、水银开关、无线控制模块、LCD、自动寻迹、语音提示1.前言创新是科技发展的动力，我们认为一项成功的制作，必须在符合题目要求的基础上有所创新。

而“符合要求”主要是指在精度上。

要符合精度的要求，不一定要用昂贵的电子元件。

使用巧妙的方法用廉价的电子元件同样可以实现对精度的要求。

用更少的成本实现同样的功能，既是智慧的体现又能为使用将来适应市场经济打下基础。

所以我们的追求就是创新、精确与追求方法。

2.方案论证由：控制器模块、信息传输模块、电源模块、寻迹传感器模块、平衡测定模块、末端距离测定模块、电机驱动模块、计时模块、数据显示模块、语音提示模块构成。

本系统的结构图如图1所示：为最好的实现各模块的功能，满足设计要求。

我们分别设计了几种方案并分别进行了论证。

图1 系统结构图2.1控制器模块方案1：采用凌阳公司的16位单片机，它是16位控制器，当凌阳单片机应用语音处理和辨识时，由于其占用的CPU资源较多而使得凌阳单片机同时处理其它任务的速度和能力降低。

方案2：采用STC89C51单片机作为主控制器。

STC89C51是一个低功耗，高性能的51内核的CMOS 8位单片机，片内含8k空间的可反复擦些1000次的Flash只读存储器，具有128 bytes的随机存取数据存储器（RAM），32个IO口，2个16位可编程定时计数器。

且该系列的51单片机可以不用烧写器而直接用串口或并口就可以向单片机中下载程序。

我们自己制作51最小系统板，体积很小，下载程序方便，放在车上不会占用太多的空间。

电动车跷跷板 电动车跷跷板方案设计报告方案设计报告指导老师指导老师赵建队员队员周天（05级） 郭世忠 刘东林 王康学校院系学校院系西安电子科技大学 测控技术与仪器摘要摘要本作品以07年全国电子设计大赛中的题目“电动车跷跷板”为目标，完成其基本要求和发挥部分。

小车设计成以MSP430单片机作为主控芯片，结合外围传感器，使小车在跷跷板上完成寻找平衡点、往返等任务。

方案设计与论证方案设计与论证通过车载倾角传感器对跷跷板倾角的高精度测量，实时的向控制系统反馈倾斜状态，系统根据跷跷板状态做出前进或后退动作，使跷跷板保持平衡及实现所要求的其他功能。

为保证小车在板上平稳行使，以及从地面任意位置找到跷跷板起点，在小车的前后四角各安装了一对红外发射接收传感器，通过设定合适的光强和角度，可以探测板边界的位置，配合上软件分析引导小车行驶。

根据题目要求系统可分为五部分，分别为控制模块、光电检测模块、平衡检测模块、电机驱动模块、显示模块，如下图所示。

1、小车硬件小车硬件平台平台平台选择选择选择方案一：使用自制的PCB 板小车，后两轮双轴驱动，前轮使用万向轮，左右两轮差动控制，可原地转弯。

方案二：购买市场上的玩具合适的遥控车模进行改装，后轮驱动，前轮使用舵机，使其能精确控制转弯角度，或者使用坦克车，左右两轮差动控制。

考虑方案二省去了制作的麻烦，且稳定性和各种性能均优于自制小车，所以这里采用成品玩具四驱车，移动控制更为平滑，且前轮使用舵机可更精确的控制方向。

2、控制芯片选择芯片选择本小车采用MSP430F149低功耗单片机主控芯片，该单片机IO接口数量多，内部资源丰富，如包涵12位AD转换、16位定时器、PWM控制、USART接口等，处理能力强大，能够轻松胜任此任务。

3、驱动电机选择方案一：使用步进电机，控制精确且可测量行进距离。

方案二：使用减速电机。

考虑步进电机驱动复杂，体积大成本高，故使用减速电机外加普通直流电机驱动芯片，由MSP430产生PWM信号控制转速。

音频信号分析仪（A题）【本科组】一、任务设计、制作一个可分析音频信号频率成分，并可测量正弦信号失真度的仪器。

二、要求1．基本要求（1）输入阻抗：50Ω（2）输入信号电压范围（峰-峰值）：100mV～5V（3）输入信号包含的频率成分范围：200Hz～10kHz（4）频率分辨力：100Hz（可正确测量被测信号中，频差不小于100Hz的频率分量的功率值。

）（5）检测输入信号的总功率和各频率分量的频率和功率，检测出的各频率分量的功率之和不小于总功率值的95%；各频率分量功率测量的相对误差的绝对值小于10%，总功率测量的相对误差的绝对值小于5%。

（6）分析时间：5秒。

应以5秒周期刷新分析数据，信号各频率分量应按功率大小依次存储并可回放显示，同时实时显示信号总功率和至少前两个频率分量的频率值和功率值，并设暂停键保持显示的数据。

2．发挥部分（1）扩大输入信号动态范围，提高灵敏度。

（2）输入信号包含的频率成分范围：20Hz～10kHz。

（3）增加频率分辨力20Hz档。

（4）判断输入信号的周期性，并测量其周期。

（5）测量被测正弦信号的失真度。

（6）其他。

三、说明1．电源可用成品，必须自备，亦可自制。

2．设计报告正文中应包括系统总体框图、核心电路原理图、主要流程图、主要的测试结果。

完整的电路原理图、重要的源程序、和完整的测试结果用附件给出。

无线识别装置（B 题）【本科组】一、任务设计制作一套无线识别装置。

该装置由阅读器、应答器和耦合线圈组成，其方框图参见图1。

阅读器能识别应答器的有无、编码和存储信息。

图1 无线识别装置方框图装置中阅读器、应答器均具有无线传输功能，频率和调制方式自由选定。

不得使用现有射频识别卡或用于识别的专用芯片。

装置中的耦合线圈为圆形空芯线圈，用直径不大于1mm 的漆包线或有绝缘外皮的导线密绕10圈制成。

线圈直径为6.6±0.5 cm （可用直径6.6 cm 左右的易拉罐作为骨架，绕好取下，用绝缘胶带固定即可）。