1．系统的硬件电路框图总体设计
本系统由AT89S52单片机作为控制核心，控制电机驱动模块；经黑线检测运动模块、平衡检测模块，控制小车在板上顺着黑线运动并找到平衡点。
系统框图如下图所示。
2．各部分电路设计
(1)电动机PWM驱动模块的电路设计与实现
如下图所示，L2980UTI、OUT2和OUT3、OUT4之间各接一个电动机。5、7、10、12脚接输入信号控制电机的正反转，单片机的两个端口给出PWM信号直接与ENA，ENB相连控制使能端，从而达到控制电机的直行、倒退、加减速等动作。在该模块设计中，我们采用了200Hz的周期信号，通过改变信号的占空比对小车的行进速度进行调节。最小脉宽为0.2ms，速度分为25档，这样就可以在调试过程中让小车得到一个合理的运行速度，使其行驶在一个最稳定的状态。
(2)板上黑线检测模块设计
在对多种型号的传感器测试后，选用了价格、性能基本适合的043W封装的反射红外传感器。在40mA发射电流、没有强烈日光干扰（在有日光灯的房间里）、探测距离达8cm时完全能满足探测距离要求。电路如下图所示形式。发射管对地发射红外线，当地面为黑色时，无反射，探头输出高电平，当地面为白色时，有红外线反射使得接收管导通，输出低电平。
(3)小车检测平衡点模块设计
采用自制的小平衡杆如题图照片所示那样，把架子固定在小车上，在小车上坡过程中、天平的左杆跟小车的后面电介质接触，单片机的I/O口被置为低电平，最小系统控制小车继续在板上向前走动。当小车慢慢检测到平衡点时，小车的两侧摇杆都没有跟小车的电介质接触，此时小车处于平衡状态，单片机的I/O口被置为高电平，系统控制小车在平衡点处停5秒，定时5秒后系统控制小车继续向前走，此时跷跷板向另一边倾斜，小车做下坡运动。
(4)数码显示及声光模块的设计
数码管显示小车走过的时间和定时停止时间。该模块用74HC595，该芯片有8位移位寄存器和一个存储器，三态输出功能。移位寄存器有一个串行移位输入(Ds)、一个串行输出(Q7)和一个异步的低电平复位，存储寄存器有一个并行8位的、三态总线输出，当使能OE时（为低电平），存储寄存器的数据输出到总线，实现串行数据输入八位并行输出，这样就可以直接控制数码管的8个段。在此次设计中，我们用3个74HC595分别连接3个数码管，小车行驶过程中数码管显示到达平衡点的时间和小车停止保持5秒的时间以及后面所要求的时间等等。我们按要求把小车在板上行驶的过程分为几个阶段，在每个阶段的切换中用蜂鸣器及发光二极管的快闪或慢闪来作出提示。
3．系统的软件设计
在电动车跷跷板的控制核心设计中使用了常用的AT89S52单片机，凭着平时对该单片机的练习比较多，特别对它里面的中断、存储等算法比较熟悉，使用C语言进行软件编程，大大提高了编写程序的效率。
(1)在程序设计过程中，使用了时钟中断来控制电动车在板上行驶时的状态检测。软件上设置了一个状态寄存器，用来记录小车走过的时间和平衡点停、止的时间。
(2)小车在板上行走时，控制器检测红外传感器，使小车检测黑线并循着黑线向前走。小车上的平衡杆随着小车作后倾一平衡一前倾运动。小车在爬上木板的过程中，平衡杆两端送给单片机的信号为10，此时小车继续向上运动；当小车爬到中心点C附近时，车速减慢，发光二极管处于慢闪，表示车正处于寻找平衡点的状态。找到平衡点后，平衡杆两端送给单片机的信号为11，并且11信号保持时间达到2秒以上时，小车就在平衡点静止5秒，此时车上的发光二极管快闪并且蜂鸣器响；之后小车作下坡运动，平衡杆两端送给单片机的信号为Ol，小车走到木板的尽头B点静止并保持5秒，车上的发光二极管同样快闪并且蜂鸣器响一秒作为标志。静止5秒之后，小车做倒退运动回到起始端A处。
(3)小车寻找平衡点的软件设计始终是整个系统软件部分的核心，其流程图如下图所示。
本设计的特色在于天平的设计以及小车自动找平衡点。在硬件上使用自制的平衡杆能够准确的检测到小车在板上的平衡点；软件上，充分利用AT89S52单片机的优点，使用C语言编程优化算法，实现了电动车在板上的速度控制，自动寻找平衡点，定时计时，自动倒回起始端以及自动探测方向走到跷跷板上。从最终的测试结果来看，本系统很好地完成了设计的要求。
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