黄朱辉 刘希铭 侯东 鲁劲

摘 要：该跷跷板自平衡系统通过电动车在跷跷板上往返运动实现跷跷板的自平衡。系统以STC89C52RC单片機作为主控模块，同时包括小车姿态检测模块、循迹模块、直流减速电机、驱动模块以及电源。通过C语言编写实现系统姿态检测与校正、角度显示以及循迹的功能，使系统达到平衡。

关键词：电动车；跷跷板；姿态检测；脉宽调制

1引言

跷跷板自平衡系统是一种常见的运动控制系统，其控制方法和数学算法与船舶平衡控制、飞行器姿态的调整控制方法十分相似，而且许多控制理论概念（如系统稳定性和系统抗干扰能力等等）与学科领域（如机械学、力学、控制理论、数字信号处理等等）都可以通过跷跷板系统直观地反映出来。因此，对跷跷板自平衡系统的研究有非常重要的理论和实践意义。。

2系统基本方案

本设计的主要功能是实现小车在跷跷板上往返运动并最终找到平衡位置使跷跷板达到平衡状态，为达到此目的，提出了以下几种方案。

方案一：在跷跷板的转轴处设置电位器，跷跷板转动，电位器阻值大小发生变化，将对应的电阻大小输出的电压通过蓝牙模块发送给小车，经单片机处理使小车在跷跷板上达到平衡。

方案二：在跷跷板板面下方设置一个倾角传感器，跷跷板平衡时传感器校准，跷跷板转动，将偏移后的角度数据通过蓝牙模块发送给小车，经单片机处理使小车在跷跷板上达到平衡。

方案三：将倾角传感器布置于小车上，因小车的倾斜程度与跷跷板相同，跷跷板上不设电路。……