制造商: Exar
产品种类: UART 接口集成电路
电源电压-最大: 5.5 V
商标: Exar
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。Spartan-3E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-4FG
320C）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。
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。
