為使電動(dòng)車在蹺蹺板上按要求準(zhǔn)確運(yùn)行采用了單片機(jī)AT89C51最小系統(tǒng)作為電動(dòng)車的檢測(cè)和控制系統(tǒng)。通過紅外發(fā)射接收一體探頭檢測(cè)路面黑色尋跡線，使小車按預(yù)定軌道行駛，根據(jù)角度傳感器檢測(cè)

　　本設(shè)計(jì)為使電動(dòng)車在蹺蹺板上按要求準(zhǔn)確運(yùn)行采用了單片機(jī)AT89C51最小系統(tǒng)作為電動(dòng)車的檢測(cè)和控制系統(tǒng)。通過紅外發(fā)射接收一體探頭檢測(cè)路面黑色尋跡線，使小車按預(yù)定軌道行駛，根據(jù)角度傳感器檢測(cè)蹺蹺板的平衡狀態(tài)控制電動(dòng)車使其在蹺蹺板上達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡。再加上基于AT89C51單片機(jī)的鍵盤、液晶顯示電路，構(gòu)成了整個(gè)系統(tǒng)的硬件總電路。最后通過軟件設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了按預(yù)定軌道行駛、保持平衡等功能。

　　根據(jù)題目的基本要求，設(shè)計(jì)任務(wù)主要完成電動(dòng)車在規(guī)定時(shí)間內(nèi)按規(guī)定路徑穩(wěn)定行駛，并能具有保持平衡功能，同時(shí)對(duì)行程中的有關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理顯示。為完成相應(yīng)功能，系統(tǒng)可以劃分為以下幾個(gè)基本模塊：電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、尋跡線探測(cè)模塊、平衡狀態(tài)檢測(cè)模塊、信息顯示模塊。

　　1.1尋跡線探測(cè)模塊

　　探測(cè)路面黑色尋跡線的原理：光線照射到路面并反射，由于黑線和白紙的反射系數(shù)不同，可根據(jù)接受到反射光強(qiáng)弱由傳感器產(chǎn)生高低電平并最終通過單片機(jī)判斷是否到達(dá)黑線偏離跑道。

　　方案一：由可見光發(fā)光二極管與光敏二極管組成的發(fā)射－接收電路。該方案成本較低，易于制作，但其缺點(diǎn)在于周圍環(huán)境光源會(huì)對(duì)光敏二極管的工作產(chǎn)生很大干擾，一旦外界光亮條件改變，很可能造成誤判和漏判；如果采用超高亮發(fā)光管和高靈敏度光敏管可以降低一定的干擾，但又將增加額外的功率損耗。

　　方案二：自制紅外探頭電路。此種方法簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜，靈敏度可調(diào)，但易受到周圍環(huán)境影響，特別是較強(qiáng)光照對(duì)檢測(cè)信號(hào)的影響，會(huì)造成系統(tǒng)不穩(wěn)定。再加上時(shí)間有限，制作分立電路較繁瑣。

　　方案三：集成式紅外探頭?？梢圆捎眉蓴嗬m(xù)式光電開關(guān)探測(cè)器，它具有集成度高、工作性能可靠的優(yōu)點(diǎn)，只須調(diào)節(jié)探頭上的一個(gè)旋鈕即可以控制探頭的靈敏度。此種探頭還能有效地防止普通光源（如日光燈等）的干擾。（其實(shí)物圖見附錄）

　　基于上述考慮，為了提高系統(tǒng)信號(hào)采集檢測(cè)的精度，我們采用方案三。

　　1.2平衡狀態(tài)檢測(cè)模塊

　　方案一：斷續(xù)式光電開關(guān)。在蹺蹺板兩頭的地面上各放置一個(gè)，調(diào)節(jié)靈敏度使其在一定范圍內(nèi)接收不到反射光產(chǎn)生低電平，從而認(rèn)為達(dá)到平衡狀態(tài)，由單片機(jī)控制小車運(yùn)動(dòng)狀態(tài)使蹺蹺板達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡。然而此方案平衡控制不靈敏，難以調(diào)節(jié)，還需有線與單片機(jī)傳輸信號(hào)，使小車失去獨(dú)立性。

　　方案二：采用角度傳感器。該集成芯片為專用的水平傾角測(cè)量芯片，其體積小，靈敏度高，簡(jiǎn)單、可靠的工作性能等優(yōu)點(diǎn)，可高度滿足該題對(duì)平衡度角的精確要求。

　　經(jīng)過以上兩個(gè)方案比較，方案二明顯優(yōu)于方案一，故采用方案二。

　　1.3 電動(dòng)機(jī)及其驅(qū)動(dòng)模塊的選擇

　　根據(jù)題目中小車行駛?cè)痰臅r(shí)間要求，可知小車的行駛速度很慢，普通的電機(jī)很難滿足此速度要求，而直流減速電機(jī)可以滿足此要求，并且其具有很大的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩，不會(huì)在傾斜面出現(xiàn)堵轉(zhuǎn)情況。故我們采用直流減速電機(jī)。

　　在選用驅(qū)動(dòng)模塊方面由以下兩種方案：采用專用驅(qū)動(dòng)芯片。該芯片集成度高，占用空間小，主要應(yīng)用于電機(jī)調(diào)速場(chǎng)合。采用分立三極管驅(qū)動(dòng)電路。經(jīng)分析此電動(dòng)車所要求的功能比較簡(jiǎn)單，不需復(fù)雜的調(diào)速，用電動(dòng)機(jī)專用集成驅(qū)動(dòng)電路可以達(dá)到預(yù)期的目標(biāo)。故我們最后決定用后方案。

　　1.4 信息顯示模塊

　　采用LED，缺點(diǎn)是占用單片機(jī)接口太多，顯示信息量少，需要循環(huán)顯示，占用太多程序資源。采用LCD，只占用6個(gè)單片機(jī)接口，同時(shí)顯示信息量大，靈活多變顯示多種信息。因此，我們擬采用后者。

　　1.5 電源選擇

　　方案一：所有器件采用單一電源（5節(jié)五號(hào)電池）。這樣供電比較簡(jiǎn)單，但是由于電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)瞬間電流很大，會(huì)造成電壓不穩(wěn)、有毛刺等干擾，嚴(yán)重時(shí)可能會(huì)造成單片機(jī)系統(tǒng)掉電，使之不能完成預(yù)定行程。

　　方案二：雙電源供電。電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電源采用5節(jié)五號(hào)電池，單片機(jī)及其外圍電路電源采用5V鈕扣電池供電，兩路電源完全分開，這樣做雖然不如單電源方便靈活，但可以將電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)所造成的干擾徹底消除，提高了系統(tǒng)穩(wěn)定性。

　　我們認(rèn)為本設(shè)計(jì)的穩(wěn)定可靠性更為重要，故擬采用方案二。

　　經(jīng)過一番仔細(xì)的論證比較，我們最終確定的系統(tǒng)詳細(xì)方框圖如下：