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1、 华中科技大学电子与信息工程系TI杯电子设计大赛项目总结报告项目名称： 基于MSP430的智能小车设计 团队成员： 竺浩 通信工程1006班 邱双 通信工程1006班 郑学谦 通信工程1006班 指引教师: 汪小燕 年 7 月 3 日 课题名称：智能小车自动控制系统【摘要】本次课程设计以MSP430超低功耗单片机系列MSP430F5529为主控制器，附加电机、电池、传感控制模块等，完毕二驱小车自由运动、检测黑白线实现沿轨道自动运营、可以避开障碍物、无线控制等功能，F5529的I/O口丰富，使得各个功能模块之间信息交流快捷以便。在机械构造上，我们选购用一种万用轮替代两个前轮的小车，大幅度提高了小
2、车的敏捷度。运用单片机产生PWM波，控制小车速度，选用L298N驱动芯片驱动电路，使用三路红外对接管检测黑白线，使用一种超声波实现测距壁障功能，使小车可以自动左转避开障碍物，使用无线控制模块，可实时控制小车运动。基于可靠的硬件设计和更加优化的软件算法，在实现本课设基本规定的基本上，可实现部分扩展功能。【核心词】：MSP430F5529 循迹 无线控制 超声波测距壁障Abstract This curriculum project uses MSP430F5529, in the series of MSP430 ultra low power single chip microcomputer
3、, as its main controller. In addition, the realization of the controllers function can not leave motor, battery, sensing control template and so on, for example, free movement of the two drive vehicle, and automatic operation along runway by testing black and white lines, avoiding obstacles, wireles
4、s operation and other functions. The quick and easy information exchanging among each functional template has to thank to the abundance of I/O of F5529. On mechanical structure, two front wheels of the mini car are replaced by a universal wheel, so as to improve its sensitivity by large margin. PWM
5、is used to control motor and single chip microcomputer to make PWM wave, in order to control its speed. The car can stop and turn left to avoid obstacles because L298N driving chip drives circuit, three infrared ray on pipes is used to test black and white lines, and an ultrasonic template is chosen
6、 to realize ranging barrier function. With wireless operating template, movement of the mini car can reach real-time control. Besides finishing basic requirement of this curriculum project, some broadening functions can also be achieved based on reliable hardware design and better software algorithm
7、.Key words: MSP430F5529 tracking wireless control ultrasonic wave ranging counterguard目录1 概述32 设计目的33 团队构成与任务分工44 方案论证44.1 电机驱动模块.44.2 循迹模块.54.3 无线模块.54.4 测距壁障模块.55 系统总体设计75.1 总体设计思路.75.2 重要器件选择.75.3 重要元器件清单.87 系统各模块设计与实现.157.1 电机驱动模块.157.2 循迹模块.167.3 无线模块.167.4 超声波测距壁障模块.179 心得与总结.2610 道谢2711 参照文献2
8、712 附录.271. 概述随着控制技术及计算机技术的发展，智能车系统将在将来工业生产和平常生活中扮演重要的角色。智能小车系统综合运用了控制技术、传感器技术、电力电子、计算机、机械等专业领域的知识，使小车可以模仿人类的思想完毕预定的控制任务，实现智能化。本系统以MSP430F5529为主控芯片，这是一款基于闪存的产品系列，在操作电压范畴1.8-3.6V内，性能达到25MIPS，启动时为12MIPS，拥有一种优化功耗的创新电源管理模块，内部有电压稳压模块，以及更高的存储能力。我们运用它自身的长处，并加入了红外对接管、无线控制以及超声波测距模块，成功实现了循迹黑白线，沿轨道运营，不偏离轨道；实时遥
9、控小车前行，左右转弯及后退；以及测距壁障等功能，可以检测到前方障碍，并在半米的距离内左转，避开障碍物。供电方面，主控器使用两节干电池单独供电，电机等部分使用7.2V充电电池供电。小车可以通过无线控制的D键实现循迹和避障功能的切换。本报告如下的内容将会按照如下构造来组织： 在第二小节中我们将会简介设计的目的，以及小车将实现的基本功能和扩展功能；第三小节中，我们将会简介成员分工状况；第四小节中，我们将按模块分析方案选用的因素，重要涉及电机驱动模块，循迹模块、无线模块、测距壁障模块等四个重要模块；第五小节的内容是总体设计方案与应用场景的简介，其中将具体简介总体设计思路，核心器件的选择，并且列出了重要
10、器件清单；第六小节里，将按照模块进行具体的简介，其中涉及每个小模块的基本知识、设计原理、软硬件设计、性能分析、模块的最后效果等。我们系统整机测试的过程与成果将会展目前第七小节。2. 设计目的2.2 基本功能1) 各个电路模块自行设计完毕，机械模块自行购买2) 具有两种以上传感控制模块3) 可以控制二驱小车自由运动4) 可以在规定的时间内控制小车沿着具有直线和弧线的轨迹运动到停止处，5) 不能偏离轨道6) 可以运用红外线发射及接受对管检测黑白线7) 由电池供电；8) 使用MSP430开发板作为控制解决器2.2 拓展功能1) 若在运动线路中设立障碍物，小车可以避开障碍物2) 提高小车的运营速度3)
11、 其她控制方式：如无线控制3. 团队构成与任务分工本小组分工的指引思想如下：为了最大限度实现并行性，我们按照模块来划分任务。不同模块之间一方面需要将互相之间的接口定义好，定义完毕后来不同模块就可以相对地独立工作了。我们所划分的三大模块为：电机控制及循迹模块，超声波测距壁障模块，无线控制以及主函数编写模块。竺浩负责电机控制及循迹模块程序的设计与调试；小组分工；小车组装；整机调试。邱双负责超声波测距壁障模块的电路与程序的设计和调试；编写文档。郑学谦负责无线控制模块的设计、实现与调试；主函数的编写；小车组装；元器件购买。4. 方案论证4.1 电机驱动模块方案的选择与论证 方案一：采用电阻网络调节电机
12、的分压，从而达到调速的目的。但是电阻网络只能实既有级调速，而数字电阻元器件比较昂贵。更重要的问题在于一般电动机的电阻较小，但电流较大；分压不仅会减少效率，并且实现很困难。方案二：采用继电器对电动机的开或关进行控制，通过开关的切换对小车的速度进行控制。这个方案的长处是电路较简朴，缺陷是继电器的响应时间慢，机械构造易损坏，寿命较短，可靠性不高。方案三：采用由CMOS管构成的H型PWM电路。使用PWM波形来实现电机的调速。用单片机控制CMOS管使之工作在占空比可调的开关状态，精确调节电动机转速。这种电路由于工作在管子的饱和截止模式下，效率非常高；H型电路保证了可以简朴实现转速和方向的控制，电子开关的
13、速度不久，稳定性也极强，是一种广泛采用的PWM调速技术。通过比较，本系统需要对电机的速度进行控制，并且方案三对于资源的规定不是很高，可以由单片机自己产生，不需要增长硬件，对软硬件的规定不是很高，可以较好的满足本系统的规定。因此需要采用方案三。4.2 循迹模块 方案一：采用热探测器。由于温度变化是由于吸取热能辐射能量引起的，与吸取红外辐射的波长没有关系，即对红外辐射吸取没有波长的选择，因此受外界环境影响比较大。方案二：使用发光二极管和光敏三极管组合。这种方案的缺陷在于其她环境的光源会对光敏二极管产生很大的干扰。方案三：采用光敏传感器，根据白色背景和黑线的反光限度的不同，光强度的变化引起电阻的变化，但在光线比较的强的状况下误差会很大。方案四：使用红外反射式一体化
