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1、120102010 年（第四届）年（第四届）“TI“TI 杯杯”四川省电子设计竞赛四川省电子设计竞赛作品说明报告题 目：坦克打靶（C 题）作品代码：HK-1-专-C日 期：2010 年 7 月 22 日2目录摘要.3一、方案设计与论证.31.寻迹传感器方案的选择与论证.32.小车驱动方案的选择与论证.33.光电瞄准方案的选择与论证.44.炮塔控制方案的选择与论证.4二、硬件电路设计.41.主控模块.52.小车电机驱动模块.53.寻迹模块.64.光电瞄准模块.75.步进电机驱动模块.86.电源模块.9三、软件设计.91.寻迹算法.102.光电瞄准模块.11四、系统测试.121.测试仪器.122.
2、测试结果.12五、结论.12六、附录.13附录 1：元件清单.13附录 2：寻迹 PCB.13附录 3：光电瞄准 PCB.13附录 4：主板 PCB.13附录 5：主控芯片 PCB.143坦克打靶设计与总结报告坦克打靶设计与总结报告摘要：本项目采用 MSP430F169 超低功耗 MCU 为核心来完成小车的寻迹、光电瞄准、激光炮定位并射击等功能。车体采用后轮驱动、前轮转向的玩具小车；采用 PWM 驱动芯片 L298N 控制电机可以比较好的实现对电机的控制与驱动；红外光电传感器检测黑线采用状态机制，传感器不同的组合状态实现寻迹；光敏器件检测光强，将均匀安装在圆盘周围的光敏电阻的电压值采样并进行比
3、较找出光线最前的方向实现光电瞄准；通过步进电机实现激光炮的方向控制。较好地完成了基本部分和发挥部分的要求。关键字：MSP430，光电寻迹，光电瞄准，PWM 调速 一、方案设计与论证根据题目要求，坦克打靶系统可划分为火炮控制部分和信号检测部分。其中信号检测部分主要包括路面检测模块和光源探测模块；控制部分包括小车电机驱动模块、炮塔电机驱动模块、控制器模块、显示模块和计时模块。系统采用后轮驱动、前轮转向的玩具小车作为简易坦克车，并在其上安装由电动机驱动的可以自由旋转的炮塔，在炮塔上安装激光笔以代替火炮。本题的任务是控制坦克沿靶场中预先设置的轨迹，快速寻迹行进，并同时以光电方式瞄准光靶，实现激光打靶。
4、1寻迹传感器方案的选择与论证方案一：采用光敏传感器，根据白色背景和黑线反光程度的不同来判断传感器是否位于黑线上。方案二：采用反射式红外传感器来进行探测。只要选择数量和探测距离合适的红外传感器，可以准确的判断出黑线的位置。方案论证与选择：选择方案二。方案一受环境光的影响太大，效果不佳。而红外光不易受到环境光的干扰。2电机驱动方案的选择与论证方案一：使用继电器对电机进行开关控制和调制。但缺点很明显，继电器响应慢而且机械结构容易坏。方案二：使用三极管或者达林顿管，结合单片机输出PWM信号实现调速的目的，此4方案易于实施，但若控制电机转动方向较为困难并且驱动力不足。方案三：L298N驱动芯片来实现对电
5、机的控制，该方案电路简单，性能稳定，驱动力强，可以轻松实现对电机方向的控制。方案论证与选择：选择方案三，采用L298N控制芯片。3光源探测方案的选择与论证方案一：采用单一的光敏电阻，利用其在不同的光强下阻值不同，确定炮塔的转向，保证其朝着光源最强的角度，这样做电路实现简单，但是精度不易控制。方案二：采用多个光敏电阻，在炮塔周围排列成为圆状结构。按照各个传感器测量光强的不同，确定炮塔始终朝光线最强的方向转，保证炮塔的转向精度。方案论证与选择:选择方案二，采用多个光敏电阻作为光源检测。4炮塔控制方案的选择与论证方案一：采用固定光敏传感器控制激光炮转向来实现对光源的瞄准射击。此种方案编程计算比较复杂
6、，实现比较困难。方案二：采用激光炮与光敏传感器合体安装的方式来实现光电瞄准和激光炮控制。此种方案可以极大地减小编程的难度，使实现功能更加简单高效。方案论证与选择:选择方案二，采用激光炮与光敏传感器合体安装的方式。二、硬件电路设计系统以 MSP430F169 为控制核心，整个系统框图如下所示：主控模块 MSP430F169小车电机驱动模块 L298N炮塔步进电机驱动模块 SN7407N火炮控制模块 继电器声光报警模块路面寻线模块光电瞄准模块图 1 系统基本模块方框图51. 控制器模块根据题目要求，控制器主要用于各个传感器信号的接收和辨认、控制小车的电机动作、小车在停车时发出声光信号等。本设计采用TI公司16位的超低功耗的混合信号处理器MSP430F169作为控制器。由控制器控制小车电机的前进、后退、转弯等，实
