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2011年全国大学生电子设计竞赛报告 XXXXXXXXXXXXX（题） 【】 2011年9月6日 智能小车 【摘 要】本设计提出了一种智能小车互逐模型，以MSP430F149作为系统的微控制器芯片，包含小车寻迹、防撞和无线通信等电路模块，不仅实现了两车自主地在指定区域直行、转弯，及交替超车并且不会碰撞及驶出场地的设计要求，同时具有速度显示，和超车声、光提示的功能。 【关键词】MSP430F149；无线通信；交替超车；测速； 目 录 1 方案设计与论证 1 1.1 信号测量、调理方案 1 1.2 二线制电流变送、接收方案 1 2 理论分析与计算 2 2.1 电流变送与接收电路分析与计算 2 2.2 测量精度控制 2 3 系统软、硬件设计 3 3.1 电源电路 3 3.2 系统软件设计 4 4 系统测试及结果 5 4.1 测试仪器 5 4.2 测试方法 6 4.3 性能指标 6 5 总结 6 参考文献 7 智能小车（C题） 1 方案设计与论证 任务要求设计一个能够在指定区域内，完成自主直行、转弯和交替超车的智能小车模式。并要求不能碰撞和驶出指定区域。系统整体框架如图1所示。 图1：系统整体框图 1.1 控制模块方案 方案一：选用通用的51系列作为单片机的系统控制器。运用比较广泛，上手很快，但是本课题的程序量大，运算比较复杂，使用的I/O较多，这些对于51，实现起来相对较难。 方案二：采用TI公司的MSP430s149的16位单片机。具有处理能力强，运算能力强特点，同时具有低功耗I/O多，和自带A/D、存储等优点，这大大简化了系统的开发和调试的复杂度。=1.25(1+)。 1.3 显示和语音模块方案 选用12864液晶显示器做显示，和msp430单片机自带的语音功能，不需添加语音芯片。 1.4 转弯、超车检测模块方案 方案一：颜色传感器， 稳定性高，靠干扰性也强，测量能精确达2mm。但是测量距离只有12mm，价格也较贵。还有对机械的设计要求高，因为它的发射模块和接收模块是分开的。 方案二：光电对管传感器 稳定性一般，容易受到外间光线的影响，检测距离能到达20cm，工作电压在3—12V，功率65毫安。灵敏度可以调节，价格较为便宜。但是延时时间在0.3s左右。 方案三：红外接发管 稳定性好，38KHz特制载波，有效的减小了外界干扰。检测距离为70cm，并且可调。接收端接收到的电压与障碍物的距离趋近线性变化，即可壁障，添加A/D后也可以测距。 综合考虑，最终采用TRCT5000用于转弯、超车线的检测，用5mm的红外接收管防止小车碰撞和测距。 1.5 电机驱动模块方案 首先选用的小车是履带式的小车地盘，其自带直流减速电机。 方案一：选用L298驱动芯片，L298芯片一种高压，大电流（3A）的双桥式驱动器。本课题使用一块此芯片就能够独立地驱动两个直流电机的正转和反转。并添加光耦隔离。 方案二：选用uln2003驱动芯片，使用广泛，上手很快。最大输出电流为500mA。 综合考虑，采用方案二。 1.6 无线模块方案 方案一：nrf24l01是一款工作通用频段的无线收发器芯片，其内部集成有频率发生器、放大、振荡、调制、解调和输出一体的芯片，并支持SPI通信，但是对程序要求复杂。 方案二：选用由PT2262/2272组成的无线收发模块，其自带地址、数据编码功能 图2：电源电路 3.1.2寻迹、防碰撞检测设计 寻迹模块采用TRCT5000光电对管，而防碰撞模块选用5mm红外收发管，二者的原理相似，电路则是通用。将其接收管接收到的信号，经LM339比较后直接与单片机口相连。电路设计如下图所示。 图3：光电对管电路 3.1.3 距离检测设计 距离检测模块同样采用5mm红外收发管，它的检测距离可达80cm，并且其接收管接收到电平的大小与被检测的距离趋近线性变化，通过MSP430自带的A/D,就能够实现两车的距离检测。传感器测量数据如下。 图4：5mm接发管测试数据 3.1.4 驱动电路设计 选用一片L298驱动芯片， L298芯片一种高压，大电流（3A）的双桥式驱动器。添加光耦隔离和二极管后，能够很好地实现两个驱动直流电机正转和反转。电路图如下。 图5：电机驱动电路 3．2统软件设计 3.2.1 主程序框图 图6：主程序流程图 说明： 4系统测试及结果 4.1测试仪器和方法 选用1mm精度的直尺和秒表作为测试工具，用自制的电源为本系统所有设备供电，通过精度为0.01s的秒表和小车控制系统自带的秒表，来完成各种条件下，甲、乙各自行驶完一圈的时间。 4.2性能指标 4.2.1基本要求测试 分别将甲、乙两车放在场地上的起跑线，单独测量其行驶一周的时间。 表1:甲乙小车独立完成行驶一圈的时间 第几次测量 1 2 3 4 5 甲车行驶一圈时