本文關鍵詞：基于CCD的自平衡小車的設計

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【摘要】：兩輪自平衡小車是一種利用動態(tài)平衡原理為基礎的控制對象，它的原理主要是建立在一種被稱為“動態(tài)穩(wěn)定”[1]的基本原理上，也就是車輛本身的自動平衡能力。以內(nèi)置的陀螺儀ENC-03MB來采集兩輪車的角速度，加速度計MMA7361來采集兩輪車的角度，然后將角度融合得出兩輪車所處的姿勢狀態(tài)，透過精密且高速的中央微處理器MC9S12G128計算出適當?shù)闹噶詈螅ㄟ^PWM模塊驅(qū)動馬達來做到平衡的效果。隨著兩輪車車身的傾斜，微控制器可以隨心所欲地控制兩輪車的行駛速度及前進方向。由此開發(fā)出來的智能平衡車“賽格威”不僅非常的輕巧、靈活、安全并且攜帶方便，而且極大地擴展視野，也帶給您不一般的駕駛體驗。兩輪自平衡電動車具有智能控制、運動靈活、節(jié)省能源、操作簡單、綠色環(huán)保、轉(zhuǎn)彎半徑為0等優(yōu)點。因此把它運用在狹小空間內(nèi)運行，比如體育場館、大型公園及廣場、國際性會議或展覽場所、大型購物中心、生態(tài)旅游風景區(qū)、辦公大樓、城市中的生活住宅小區(qū)等各種室內(nèi)或室外場合中作為人們的中、短距離代步工具是非常合適的。本來因為兩輪車的兩輪結構，導致兩輪車的重心在上、支點在下，所以它本身為一個不穩(wěn)定系統(tǒng)。但是，我們可以利用倒立擺[2]的原理，通過微控制器來保證它的平衡。并且能夠在平衡的基礎上，按照我們的意思辦事。形象地說，兩輪平衡車的工作原理就像人行走的過程。在人行走的過程當中，如果人體的重心往前傾斜并要失去平衡的時候，人會通過自己的眼睛觀察到自己身體的傾斜，于是人就會做出相應的反應來防止自己摔倒。反之，如果人體的重心往后傾斜，人體會做出相反地動作來防止自己摔倒在地。因此，如果將兩輪車的車輪比作是人的兩條腿，，再加上可以測量小車的角速度和傾斜角度，最后通過微控制器的控制便可以實現(xiàn)車體自平衡的效果�！百惛裢弊云胶廛嚲哂醒h(huán)儲能設計，采用重心控制方式，剎車，停車都是靠檢測重心來實現(xiàn)的，并沒有專門的摩擦剎車系統(tǒng)，因此減速過程中，動能并沒有因為摩擦轉(zhuǎn)化為熱能而浪費掉，而是又轉(zhuǎn)化成電能儲存到電池中。中國智能平衡車的出現(xiàn)，無疑是讓人們在越來越擁堵的城市里，自由靈活的出行。 CCD稱為電荷耦合器件，也可以把它稱之為CCD圖像傳感器。它是一種可以把光學影像轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號的半導體器件。CCD上分布整齊的光電二極管稱為像素。CCD的分辨率與它的像素成正比，CCD模塊傳感器通過其上面的光電二極管感應光線，然后把光信號轉(zhuǎn)換成電信號。我們在兩輪電動平衡小車上面安裝了一個CCD模塊，讓它檢測賽道上的黑條，從而判斷其前進的方向。最后CCD模塊上的外圍電路將檢測的結果傳送給單片機AD采集端口，讓單片機做出合理的判斷，然后通過單片機MC9S12G128的PWM模塊控制電機的差速轉(zhuǎn)動來控制前進的方向，以至于不讓兩輪電動平衡小車跑出賽道。
【關鍵詞】：CCD 自平衡 控制 設計
【學位授予單位】：河南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TP23
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-8
• 目錄8-11
• 第一章 緒論11-15
• 1.1 平衡車課題研究意義11-13
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀對比13
• 1.3 平衡車課題研究內(nèi)容13-15
• 第二章 CCD15-19
• 2.1 CCD 的概念15
• 2.2 CCD 工作原理15
• 2.3 CCD 功能特性15
• 2.4 關于 TSL140115-17
• 2.4.1 與攝像頭 CCD 的區(qū)別15-16
• 2.4.2 TSL1401 功能描述16
• 2.4.3 積分時間 OR 曝光時間16-17
• 2.4.4 關于曝光時間長短討論17
• 2.5 線性 CCD 常見問題17-19
• 2.5.1 鏡頭選配問題17
• 2.5.2 輸出放大問題17
• 2.5.3 調(diào)焦問題17-19
• 第三章 自平衡小車的簡要介紹19-21
• 3.1 基本原理19
• 3.2 運動機理19-20
• 3.3 自平衡小車的發(fā)展20-21
• 第四章 兩輪直立小車的主控制器軟硬件設計21-31
• 4.1 飛思卡爾單片機 MC9S12G128 的概述21-22
• 4.2 G128 的主要資源應用22-23
• 4.3 G128 最小系統(tǒng)原理圖及實物圖23-24
• 4.4 倍頻控制算法24-25
• 4.5 AD 信號采集25-28
• 4.6 單片機中斷服務函數(shù)28-31
• 第五章 關于陀螺儀模塊的設計31-35
• 5.1 陀螺儀的介紹31
• 5.1.1 陀螺儀的定義31
• 5.1.2 陀螺儀的主要參數(shù)31
• 5.1.3 陀螺儀的特性31
• 5.2 陀螺儀的原理及應用31-32
• 5.2.1 陀螺儀的原理31-32
• 5.2.2 陀螺儀的應用32
• 5.3 陀螺儀模塊的原理圖和實物圖32-35
• 第六章 加速度計模塊的設計35-39
• 6.1 加速度計的介紹35-36
• 6.1.1 加速度計的定義35
• 6.1.2 加速度計的主要參數(shù)35
• 6.1.3 加速度計的特性35-36
• 6.2 加速度計的原理及應用36
• 6.2.1 加速度計的原理36
• 6.2.2 加速度計的應用36
• 6.3 加速度計模塊的原理圖及實物圖36-39
• 第七章 電機驅(qū)動模塊的設計39-45
• 7.1 電機驅(qū)動的概要39
• 7.2 L298 的原理及應用39-40
• 7.2.1 L298 的應用原理39-40
• 7.2.2 L298 的引腳功能說明40
• 7.3 L298 的原理圖及實物圖40-41
• 7.4 電機控制輸入41-42
• 7.5 電機控制輸出42-45
• 第八章 車模的機械設計45-51
• 8.1 車身的改裝45-46
• 8.2 平衡桿的安裝46
• 8.3 光電編碼器46-48
• 8.3.1 光電編碼器的介紹46-47
• 8.3.2 光電編碼器的主要參數(shù)47-48
• 8.3.3 光電編碼器的安裝實物圖48
• 8.4 電機的安裝48-49
• 8.5 陀螺儀和加速度計的安裝49-51
• 第九章 總結與展望51-53
• 9.1 工作總結51
• 9.2 展望51-53
• 參考文獻53-55
• 致謝55-56

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 胡思明;一種減小積分零漂的方法[J];電子技術;1996年02期

2 許俊巧,李建,金晶,黃正烈;利用單片機形成的速度閉環(huán)控制系統(tǒng)[J];自動化與儀器儀表;2005年04期

本文編號：708407