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发表于 2018-9-11 18:59:33
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C题目:无线充电电动小车(c 题) 作者:蔡文豪,任卫松,张然 赛前辅导教师:李胜铭 文稿整理辅导教师:李胜铭 无线充电电动小车为通过无线充电装置,给法拉电容充电,充满之后通过 DC-DC给小车供电,实现直线行驶和斜面行驶的功能。本系统采由 MSP430F5529 完成控制,主要包含 MSP430F5529 主控板模块,无线电能发送与接收装置,并联得到的 5F 法拉电容,通过 TPS63060 做驱动模块,oled 显示屏模块,按键模块,以及改装四驱车等模块。充电开始与结束信号由单片机控制继电器实现,充电结束,蜂鸣器响起,小车自行启动。各部分功能之间通过按键进行切换,利用 oled 屏幕以及按键模块进行人机交互的显示。
关键词:MSP430F5529、无线充电、法拉电容、buck 电路
一、系统结构
本系统硬件部分主要包括 MSP430F5529 主控模块、电能无线传输与接收装置、法拉电容、DC-DC 电压转换模块、供电模块、无线充能四驱车、oled 显示模块、矩阵按键模块。
系统的机械部分:发射端:通过按键输入计时信号,单片机计数,同时控制充电模块开启,按键输入信息与计时信息通过 oled 显示。计时结束,控制继电器断开,充电模块停止充电。
接收端:采用改装四驱车与无线电能接收模块、DC-DC 模块、法拉电容构成无线充电小车。当发射端开始供电时,法拉电容通过 DC-DC 模块充电,当计时结束,法拉电容停止充电,开始给小车充电,小车启动。
系统的软件部分:通过按键输入键值,控制单片机时钟分频构成任意模值计时器。计数开始时单片机通过驱动电路控制继电器吸合,充电模块充电;在计数时间到达之后控制模块断开,充电停止。车接收到停止信号启动。
1 无线充能小车结构论证
方案一:采用 KT 板作为底板,底板底部粘贴接收线圈,底板顶部固定法拉电容以及DC-DC 模块,安装四个车轮,通过采用无刷电机提供动力。这种方案的缺点为:KT 板重量加上其他模块的重量过重,在限定功率的条件下,功率损耗较大,很难较好的完成题目要求。
方案二:采用现成的玩具四驱车底盘,安装马达提供动力。底板底部粘贴接收线圈,底板顶部固定法拉电容以及 DC-DC 模块。这种方案优点:车身本身重量轻,电机跑动所需功率较小,容易实现平面直线运动指标。缺点:在车上附加法拉电容及 DC-DC 模块后,车的重心上升,爬坡能力下降。综合以上三种方案,选择方案二。 2 主控 MCU 的论证与选择
方案一:选择 89C51 单片机控制。单片机简单易操作,但系统机器周期长,外设简单,引脚少,不利于控制复杂的系统,且系统功耗大。
方案二:选择 MSP430G2553 单片机控制。该单片机为 TI 所产,性能较好,外设丰富, 代码编写简单,可开启低功耗模式,单片机功耗少。有成型板卡可用,但外围可用引脚少。
方案三:选择 MSP430F5529 单片机控制。有现成的 MSP430F5529 最小系统版,功能丰富,引脚多,性能稳定,且有成型的开源库,代码较为简单。 综合以上三种方案,选择方案三。
3 电动机模块的论证与选择方案一:采用直流普通电机,优点:价格低廉,容易买到。缺点:电机功率损耗大。方案二:采用国际通用 130 型电动机(马达),优点:体积小,重量轻,电机功率损耗小.综合以上两种方案,选择方案二。4 显示模块的论证与选择
方案一:采用 LCD12864 显示,优点:显示内容量较大。缺点:开背光灯后功耗较大,关背光灯后显示不清晰。
方案二:采用 0.96OLED 显示,优点:显示清晰,功耗小。缺点:显示字体小,显示内容少。适用于较少显示内容的低功耗系统。综合以上两种方案,选择方案二。 5 充电控制模块的论证与选择
方案一:采用单片机控制,当充电开始时,车载单片机发出控制信号开始充电,计时开始,充电结束后,发出控制信号,车启动。优点:控制较易实现,硬件电路简单。缺点:单片机板卡体积较大,加上外围电路后很难固定在车上,且车身重量加重。
方案二:采用单片机控制电磁继电器,单片机固定在发射端控制发送线圈的开合,将线圈整流后的输入接到输出芯片的使能端上,控制小车的自启动。综合以上两种方案,选择方案二。[size=12.000000pt]
二、系统电路设计
采用多个63020模块实现给法拉电容充电功能
2 程序设计
程序流程图如下:本题目主要为通过按键输入控制秒计数器计数,充电器充电,达到计数值时充电结束,小车启动。
三、实物展示
四、调试数据
经过实地测距和计时，小车在一分钟的充电时间内可上升的最大角度坡为60度，直线距离可达200m以上
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