基于51单片机的电动车跷跷板设计
2.3 电动机及其驱动模块的选择
根据题目中小车行驶全程的时间要求，可知小车的行驶速度很慢，普通的电机很难满足此速度要求，而直流减速电机可以满足此要求，且具有很大的转动力矩，不会在倾斜面出现堵转情况。故我们采用直流减速电机。
在选用驱动模块方面有以下两种方案：一是采用专用驱动芯片。该芯片集成度高，占用空间小，主要应用于电机调速场合，但价格较高。二是采用晶体三极管驱动电路。由于电动车所要求的功能比较简单，用晶体三极管驱动就可以了，故我们最后决定用第二种方案。
2.4 信息显示模块
若采用LED，缺点是占用单片机接口太多，显示信息量少，需要循环显示，占用太多程序资源。而采用LCD，只占用单片机6条I/O线，同时显示信息量大，灵活多变显示多种信息。因此，我们拟采用后者。
2.5 电源选择
方案一：所有器件采用单一电源(5节五号电池)。这样供电比较简单，但是由于电动机启动瞬间电流很大，会造成电压不稳、有毛刺等干扰，严重时可能会造成单片机系统掉电，使之不能完成预定行程。
方案二：双电源供电。电动机驱动电源采用5节5号电池(大容量2.3Ah电池)，单片机及其外围电路电源采用另一组3节5号电池(大容量2.3Ah电池)供电，两路电源完全分开，这样做虽然不如单电源方便灵活，但可以将电动机驱动所造成的干扰彻底消除，提高了系统稳定性。
我们认为本设计的稳定可靠性更为重要，故拟采用方案二。
经过一番仔细的论证比较，我们最终确定的电动车跷跷板系统框图如图4所示。
图4电动车跷跷板系统框图
3.系统分立模块设计及工作原理
3.1寻迹线探测电路
采用型号为E3F-DS30C4集成断续式光电开关探测器，该探头输出端只有三根线(电源线、地线、信号线)，只要将信号线接在单片机的I/O口，然后不停地对该I/O口进行扫描检测，当其为高电平时则检测到白纸，当为低电平时则检测到黑线区域。小车前进(倒退)时，始终保持黑线在车头(车尾)两个传感器之间，当小车偏离黑线时，探测器一旦探测到有黑线，单片机就会按照预先编定的程序发送指令给小车的控制系统，控制系统再对小车路径予以纠正。当小车回到了轨道上时，车头(车尾)两个探测器都只检测到白纸，则小车继续直线行走，否则小车会持续进行方向调整操作，直到小车恢复正常。
3.2平衡状态检测电路
图5 分压比较式平衡检测电路
在平衡检测电路中，我们运用了高精度角度传感器，此传感器通过对自身偏离水平角度的测量，对应线性输出一定范围内的电压值。依据题目的要求，我们分析得出小车随跷跷板上下摆动幅度在正负4度角时即认为其处于平衡状态。而此角度传感器在此区间内的灵敏度最高，其输出电压为2.45-2.55伏之间。将此输出电压经比较放大，然后通过A/D转换器转换成数字量通入到单片机中。但是由于整个变化范围只有0.1度角，任何轻微的干扰都会使测量结果产生严重的偏差。用A/D转换又会使精度降低，干扰过大，又因为现实中很难做到真正的静态平衡，所以我们最终决定采用动态寻找平衡的方式，因此用分压电路和电压比较器制作信号电路，根据信号端的变化控制小车，使角度传感器的电压输出保持在2.45-2.55伏之间，经多次测试与精心调试，该电路可很好的满足要求。平衡检测电路如图5所示。
3.3 电动机驱动电路
电动机驱动电路如图6所示。该驱动电路中的J1接电机，MOT1和MOT2接高低电平来控制电机的正反转，进而控制电机的前进和后退以及左右转向。
图6 电动机驱动电路
4. 软件设计
软件结构如图7所示。(详细软件流程图见附录)
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