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1、10申请公布号CN101957250A43申请公布日20110126CN101957250ACN101957250A21申请号201010195762322申请日20100609G01M1/00200601G05D1/0220060171申请人天津职业技术师范大学地址300222天津市河西区大沽南路1310号72发明人吴兴利田立国54发明名称电动车跷跷板运动平衡检测系统57摘要一种电动车跷跷板运动平衡检测系统由6个部分组成电动车驱动模块、轨迹探测模块、平衡检测模块、电动车控制模块、控制部分以及输入输出模块等。电动车驱动电路完成电动车的转向和速度控制；轨迹探测模块控制电动车行进方向，使电动车准确。
2、找到跷跷板并在其上面按照给定的轨迹运动，完成预定任务；平衡检测模块达到给定预定位置使电动车与平衡块平衡并检测该平衡是否达到要求；控制部分功能主要是启动电动车、计时行驶时间、并且负责和检测控制系统通信；输入输出模块完成人机接口，完成指令的输入和输出。检测控制系统通过各传感器检测电动车预定轨迹和跷跷板的倾斜角度等，并将信号送入单片机，经处理后，控制电动车运行，使电动车能够准确找到跷跷板，并使跷跷板达到平衡。从而使本发明电动跷跷板运动平衡检测系统将准确控制、安全性好等性能集于一体，具有信息化程度高，使于使用等特点。51INTCL19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书3页。
3、附图6页CN101957250A1/1页21一种电动车跷跷板运动平衡检测系统，具有控制器1，其特征在于，还包括有与控制器1的输入端相连用于向控制器1提供路面检测模块3；与控制器1的输入端相连用于向控制器1提供跷跷板平衡模块4；与控制器1的输出端相连用于将控制器1所处理的信号去控制控制器2；以及与控制器1的输出端相连用于将控制器1所处理的信息去控制电机驱动模块8。2根据权利要求1所述的电动车跷跷板运动平衡检测系统，其特征在于，所述的跷跷板平衡模块4包括于双轴倾角传感器通过RS485通信接口10与控制器1相连，完成电动车平衡检测的密集采集，得到完整的运动轨迹。3根据权利要求1所述的电动车跷跷板运动。
4、平衡检测系统，其特征在于，所述的路面检测模块3包括于光电对管检测电路图5与控制器1相连。4根据权利要求1所述的电动车跷跷板运动平衡检测系统，其特征在于，所述的电机驱动模块8包括有L298N电机驱动电路原理图4与控制器1相连，完成左右电机的驱动。5根据权利要求1所述的电动车跷跷板运动平衡检测系统，其特征在于，所述的控制器1的输出还设置有控制器2。6根据权利要求1所述的电动车跷跷板运动平衡检测系统，其特征在于，所述的控制器2的输出还设置有显示模块7完成显示功能。7根据权利要求1所述的电动车跷跷板运动平衡检测系统，其特征在于，所述的控制器1上还设置有启动和停止按钮6。8根据权利要求1所述的电动车跷跷。
5、板运动平衡检测系统，其特征在于，所述的控制器1上还设置有RS485通信接口10。权利要求书CN101957250A1/3页3电动车跷跷板运动平衡检测系统技术领域0001本发明涉及一种运动平衡检测系统，特别是一种将方便、准确、安全性好等性能集于一体的电动车跷跷板运动平衡检测系统。背景技术0002当今社会随着生活质量的提高，对娱乐从最简单的手工玩具到现在的高科技玩具，例如在农村自己做的小木车到现在的智能遥控制电动车和遥控小飞机，使现在的孩子从小就有一种高科技的存在，使孩子的大脑从小就得到锻炼。当今具有自动完成电动车跷跷板运动平衡检测玩具的很少，要么控制复杂，要么价格比较贵，并且要借助一些外围信号才。
6、能得到很好的完成电动车跷跷板运动平衡。0003本发明在现在存在的电动车跷跷板运动平衡检测系统给予了改正，不需要借助外围信号就能很好的实现电动车跷跷板运动平衡。提高了孩子传统的游戏智能水平，容易实现及推广，经实验证明，改系统运动性能好。发明内容0004本发明所要解决的技术问题是，提供一种运动性能程度高、易于推广，便于使用的电动车跷跷板运动平衡检测系统。0005本发明所采用的技术方案是0006本发明的电动车跷跷板运动平衡检测系统，是将路面检测到的信息传给控制器1使小车自动寻迹找到A点，这时小车继续前进到达平衡点C时，由双轴倾角传感器通过角度传感器与单片机RS485通信接口将小车的左右倾角信息采集到。
7、控制器1使小车在规定时间内保持平衡，小车能够实现在跷跷板上180度旋转，将小车在跷跷板停流的时间用控制器2将信息通过液晶显示模块显示出来，当规定时间到时小车自动寻找到A点返回到初始位置。经实验证明，平衡时A、B两端与地面的距离差D|DADB|10MM，构成一个完整的电动车跷跷板运动平衡检测系统，从而使本电动车跷跷板运动平衡装置把方便、准确、安全性好等性能集于一体。具有信息化程度高、成本低廉、易于推广，便于使用的特点。附图说明0007图1是本发明的整体框图；0008图2是本发明控制器MEGA16的电路原理图；0009图3是本发明控制器MEGA48的电路原理图；0010图4是本发明L298N电机驱。
8、动电路原理图；0011图5是本发明光电对管检测电路图；0012图6是本发明的报警电路；0013图7是本发明的角度传感器与单片机连接的RS485通信接口；0014图8是本发明的电源电路原理图；说明书CN101957250A2/3页40015图9是本发明的液晶显示模块的接口；0016图10是本发明的系统程序流程；图11是本发明的电动车跷跷板运动轨迹。0017其中00181控制器MEGA482控制器MEGA1600193路面检测模块4跷跷板平衡模块00206启动输入按钮7液晶显示模块00218电机驱动模块9左右轮电机具体实施方式0022下面结合附图给出具体实施例，进一步说明本发明的电动车跷跷板运动平。
9、衡检测装置是如何实现的。0023本发明的电动车跷跷板运动平衡检测系统，由路面检测模块、跷跷板平衡模块、各点位置检测模块、启动输入按钮、液晶显示模块、电机驱动模块、左右轮电机及控制器1和控制器2组成，构成一个完整电动车跷跷板运动平衡检测系统。0024如图1所示，本发明的电动车跷跷板运动平衡检测系统，具有控制器1，还包括有与控制器1的输入端相连用于向控制器1提供路面检测的运动轨迹图5；与控制器1的输入端相连用于向控制器1提供小车运动平衡的通信模块图7，本作品的难点在于电动车以最快的速度达到平衡，因此对其双轴倾角传感器信号的处理采用数字PI控制算法。连续形式的PI控制器的数学模型可以表示为0025式。
10、110026式11中ETYRYT称为输出误差0027由于采用单片机对其数据处理，因此采用离散形式的PI算法0028式120029通过PI调节之后，电动车达到平衡的时间明显变短了，达到设计的效果；与控制器1的输出端相连用于将控制器1的状态信息通过控制器2采用液晶显示模块7显示出来，与控制器1的输出端相连用于控制左右电机9的电机驱动模块8。所述的液晶显示模块7选用C系列中文液晶显示模块，最终经过采集处理后用中文液晶显示出来。0030所述的跷跷板平衡模块4中的双轴倾角传感器采用型号为ZCT245AL485传感器，使用该种传感器来测量车体水平方向和铅垂方向的角度，传感器灵敏度较高小于01度、测量范围较。
11、宽45度、体积较小、响应速度较快、性能稳定、可靠性高、提供多种信号输出以及工作温度宽等一系列优点。是一款低成本平面数字双轴倾角传感器，它以半双工通讯方式RS485与上位机进行通讯，安放于小车的底车面上。0031如图2所述，本发明的控制器2采用单片机MCU，选用型号为MEGA16的单片机。包括有启动和停止按钮6。控制器1将目前状态信息传递给控制器2，最终通过控制器2完成显示功能。0032如图3所述，本发明的控制器1采用单片机MCU，选用型号为MEGA48的单片机。包括有单片机复位开关REST。主要完成对各种反馈信号的处理、控制电动车的行驶方向和说明书CN101957250A3/3页5速度以及当前。
12、状态的显示和通信功能。其实现方法如下首先利用光电传感器识别预定的行车路线，根据双轴倾角传感器反馈信号判断小车行驶的方向，经过单片机分析处理后，控制左轮驱动电机和右轮驱动电机，使电动车系统能够准确找到跷跷板并达到平衡状态。0033所述的控制器1上还设置有双轴倾角传感器与单片机连接的RS485通信接口10。0034图4所示是本发明的L298N电机驱动电路原理图，本发明所述的左右轮电机9采用永磁励磁方式的直流减速电机型号为37RG240，安装于小车两后轮的左右车体上。将两直流减速电机与芯片L298N的输出端相连，芯片L298N的输入端与控制器1的输出端相连。0035如图5是本发明的光电对管检测电路图。
13、，所述的路面检测模块3均是通过此光电对管检测电路将信号转换为单片机所执行的电压信号进入由单片机MCU构成的控制器1。利用黑白纸反射系数不同的特点，应用光电传感器实现对场地中引导线/边界线的检测。共选择四套光电传感器有效距离052CM，其中两个居中的光电传感器用于探测引导线，两侧光电传感器用于探测小车是否触及场地边界。所述的此电路中可调电阻R3可以调节比较器的门限电压。0036如图6是本发明的报警电路，当电动车到达点C时，即跷跷板处于平衡状态时，报警红灯长亮，蜂鸣器发出连续长鸣音报警。图中的PC2端与控制器1的输出端相连。0037图8是本发明的电源电路原理图，所述的电源包括两块镍氢电池组串联达到。
14、12V电压给驱动电路供电，采用稳压模块产生5V电压为单片机供电。0038图10是本发明的系统程序流程图，所述电动车跷跷板运动平衡检测系统的软件主要完成双直流电机的控制、对传感器信号的处理和显示。其关键部分在于对直流电机的控制，右轮电机的正转和反转分别决定小汽车方向的左拐弯、右拐弯及直线行驶，左轮电机的正转和反转则分别决定小汽车的右拐弯和左拐弯，在寻迹过程中，单片机始终使用增量控制的方案，即在调整拐弯或速度控制以及纠偏寻迹的过程中，路面信号采样速度、行驶速度、方向调整幅度等都是需要随时调整的，而且都是以一定步进值连续增加或者连续减少这些参数值。传感器部分的控制主要负责从外界采集信息，不同的信息对应不同的处理方案。0039由上所述，本发明的电动车跷跷板运动平衡检测系统，在使用时即可提高运动平衡精度及避免误操作。说明书CN101957250A1/6页6图1图2说明书附图CN101957250A2/6页7图3图4说明书附图CN101957250A3/6页8图5图6说明书附图CN101957250A4/6页9图7图8说明书附图CN101957250A5/6页10图9图10说明书附图CN101957250A6/6页11图11说明书附图。