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1、第四届四川省电子设计竞赛（2010）坦克打靶（C 题）2摘要：本设计采用 MSP430F149 单片机作为控制核心，主要包括电源模块、引导轨迹信息采集模块、光源信息采集模块和激光发射模块和电机驱动模块电路组成。将收集到的各类信息控制电动机完成寻迹和追光打靶。实验表明该系统达到了设计的各项要求。关键词：MSP430F149 单片机；直流减速电机；光敏电阻；寻迹3目录一 系统方案 .41.1 核心控制电路的论证与选择 .41.2 黑色轨迹引导信号采集电路的论证与选择 .41.3 追光信号采集电路论证与选择 .41.4 电机驱动模块。 .5二 硬件电路设计 .52.1 系统总体框图 .52.2 单片
2、机最小系统 .52.3 系统电源电路 .62.4 电机驱动电路设计 .62.5 寻迹模块电路 .72.6 声光指示电路 .72.8 追光模块电路 .82.9 显示模块电路 .8三 软件设计 .83.1 主程序设计 .83.2 定时器中断程序流程图 .9四 测试方案与测试结果 .104.1 测试仪器：秒表，光源靶，米尺，指定轨迹线。 .104.2 基本部分要求测试 .104.3 发挥部分要求测试 .104.4 系统测试结果及分析 .10五 结束语 .11六 参考文献 .11附录 .12附 2 程序源码 .124一 系统方案系统主要由控制电路模块、黑色轨迹引导信号采集模块、系统电源模块、追光光信号
3、采集模块，红外激光笔，电机驱动模块组成。1.1 核心控制电路的论证与选择方案一：FPGA 系统实现采用数字电路系统进行逻辑分析，其具有多进程，实时性高，响应触发信号快等优点，可以由目前比较主流的 FPGA 实现。通过 VHDL 语言编程，配置FPGA 内部逻辑门资源可以实现该设计的逻辑要求关系。但使用 FPGA 具有编程复杂和电路复杂的缺点。方案二：单片机实现采用 MSP430 系列单片机进行编程实现。MSP430 系列单片机具有低功耗、速度快、外围电路简单，片上资源丰富等优点， 。可以由高级语言 C 语言编写程序，通过程序的编写能够对修正采集的信号误差以及控制被控对象。方案三：DSP 技术实
4、现运用 DSP 技术，通过摄像头采集光源进行图像分析。DSP 具有速度快、精度高的特点，但是此方案技术难度高，开发周期长，不容易实现。通过方案比较，本设计采用方案二，选用 MSP430F149 单片机作为主控芯片。1.2 黑色轨迹引导信号采集电路的论证与选择方案一：摄像头采集图像信号进行图像分析由摄像头采集图像信号，通过采集到的图像信号进行图像分析。根据分析结果确定坦克偏移引导轨迹方向量，再交由控制器处理结果。该方案具有信息精确度高、抗干扰性强等优点，但是该方案还有成本极其高昂、电路非常复杂的缺点。方案二：红外对管进行黑色区检测由简单的红外对管加上一些辅助电路实现黑色区的识别。由于靶场由白底和
5、黑色的引导线组成，红外对管可以在黑色和白色区输出的电压信号差极其大，它能实现黑色引导轨迹的识别，输出的高低电平代表是否在黑色区。该方案具有电路简单，稳定性强，成本低廉，操作简单的有点。通过比较，本设计采用方案二。1.3 追光信号采集电路论证与选择方案一：摄像头采集图像信息通过摄像头采集图像信息，然后进行图像分析，通过分析计算出光源所在位置。该方案具有稳定性强，信息可靠性高的优点，但是成本过高，编程实现5复杂。方案二：光敏电阻采集光强为光敏电阻套上一根适当长的直管，由于光具有直线传播的特性，当光敏电阻上的长直管正对光源时，光敏电阻的阻值最小。输出一个电压信号。该方案具有电路简单，成本低廉，实现容
6、易的优点。通过比较，本设计选用方案二。1.4 电机驱动模块。方案一：中功率三级管直接搭建在电机驱动要求不高的地方可以由三极管直接搭建一个驱动电路，使用三级关搭建的电机驱动电路电路简单，但功率和性能一般。对输入信号要求较高，输出性能只能满足一般要求。方案二：使用专用电机驱动芯片 L298NL298N 的驱动能力强，输入电压可变化范围大，是一块专用直流电机驱动芯片。其各项性能都较好，但价格较高，在电机要求驱动器较高的地方使用较佳。在该设计中，两个前进电机使用 L298N，炮台电机使用中功率三极管搭建。二 硬件电路设计2.1 系统总体框图本系统将外接的 12V 直流蓄电池为系统供电，通过电源稳压芯片为系统提供 9V、5V、3.3V 电压。单片机获取红外对管检测的引导黑线信息和光敏电阻采集到的光线强度信息，然后按照一定的算法控制电机的转动，以完成各种控制动作。电 机驱 动模 块 声 光报 警 激 光 笔 单 片 机MSP430F149 最 小 系 统 光 源采 集模 块 引 导轨 迹信 息采 集模 块 图 1 系统总框图62.2 单片机最小系统该系统以 MSP430F149 单片机的最小系统原理图，单片机获取红外对管检测到的引导黑线的信息，然后控制电机转向。单片机的最小系统如图 2 所示。30pFC1aYXTALGND78KResEV-.45
