技术控做的玩具就是酷，小车跷跷板平衡控制系统设计，完整解决方案（2）

技术控做的玩具就是酷，小车跷跷板平衡控制系统设计，完整解决方案（2）

项目实施方案
方案基本功能框图及描述
系统框图如图3所示，主控循环程序每隔一个采样周期从FPGA接口中读取各个传感器的数值，并经过处理后获得小车的运行状态，根据小车的当前状态采取相应的控制算法计算出电机所需的控制电压值，进而，该控制电压值经过PMW处理后输出到小车驱动电机，使小车按照希望的规律运动。为了使程序流程清晰简洁，框图中以一个标志信号来记录小车所运行的阶段，控制器则根据小车所处的运行阶段进行相应的控制。
2.需要的开发平台
根据本系统所需达到功能要求和性能要求，系统需要完成传感器模拟量的数据采集和光电传感器电平数据的采集，需要对采集的数据进行处理和输出，需要对小车的状态进行判断和控制等。芯片（XC3S500E-4FG320C）具有速度高，接口丰富等特点，根据系统要求和所要完成的功能，Spartan-3E芯片（XC3S500E-4FG320C）配以相应的开发环境，完全可以完成系统控制要求，且价廉实惠，开发过程快捷，简单易行。为了能够使用Spartan-3E初级板，本项目需要与Spartan-3E初级板相配套的开发软件和编译调试工具和环境。

2.方案实施过程中需要开发的模块
在本方案中需要研制、开发的功能主要模块，以及开发的方式
本方案中，所要研制的硬件模块包括：1）寻迹用红外光电传感器模块及其波形整形电路，2）用于检测小车运行位移和速度的红外光电编码器模块，3）用于为不同元件提供不同电压的电源变换模块，4）用于检测小车倾角的角度传感器信号调理模块，5）用于驱动直流伺服电机的驱动模块，6）用于显示系统状态和输入指令的人机界面模块，7）AD转换模块，8）碰触检测模块，8）在扩展功能中，用于扩大检测小车状态的视频处理模块，等等。

软件系统中也按模块编程，包括：1）人机交互模块，2）电机驱动PWM运算模块，3）平衡控制计算模块，4）运行轨迹寻找与跟踪模块，信号检测及标度模块，5）系统协调模块

3.系统最终要达到的性能指标
该项目将完成小车的自动寻迹和平衡控制，平衡保持时间可按照要求任意设定。小车在引导线的引导下自动登爬跷跷板，并在平衡位置达到静态平衡。从登陆跷跷板到进入平衡状态所需时间不大于20秒。系统静态误差小于1度，超调量小于10％。在基本功能实现的情况下，将进一步优化参数，提高运行速度和减少调节时间和静态误差。

需要的其它资源
1.设计输入输出功能子板
子板功能为：1）产生系统所需的各种电压，为系统各部件提供电源。2）为角度传感器提供参考电源，对角度传感器的输出信号进行放大调理，并进行AD转换，得到与角度成比例的数字信号。3）将红外光电传感器的电压信号整形为标准逻辑电平。4）将控制信号放大，为直流电机提供驱动能力。

子板接口为标准pin口，使用标准接插件。

2.测试设备
PC机、万用表、直流稳压电源、秒表、卷尺、量角器等

3.方针、开发工具
Spartan-3E初级板，ISE9.1，Modesim se，EDK9.1，Synplify pro，Chipscope pro9.1

技术控做的玩具就是酷，小车跷跷板平衡控制系统设计，完整解决方案（2）