智能电动车寻迹系统设计

智能电动车寻迹系统设计

摘要

此系统按要求利用msp430单片机系列的f449芯片制作了一个简易智能电动车，采用红外线发送和接收器件构成的寻迹电路，再通过软件设计来实现智能小车的自动寻迹功能。本系统实现的主要功能是：小车从起点出发，自动检测黑线位置，自动调整，沿引导线正确行驶。

关键词：智能电动车；自动寻迹；单片机

msp430的特点简单介绍:

1、16位精简指令结构。

2、内含10,12,14位快速adc/slop adc。

3、内含flash rom多致60k字节,多致2k ram。

4、片内资源丰富,有adc,pwm,若干time,串行口，watchdog,比较器,模拟信号。

5、有多种省电模式，功耗特别省，一颗电池可工作10年,在液晶显示时也能达到0.8ua的低电源消耗。

6、开发简单，仿真器价格低廉，不需昂贵的编程器。

同其它微控制器相比，带flash的微控制器可以将功耗降低5倍，既缩小了线路板空间又降低了系统成本。

高效16位risccpu可以确保任务的快速执行，缩短了工作时间。大多数指令可在一个时钟周期里完成。

6微秒的快速启动时间可以延长待机时间并使启动更加迅速，降

低了电池的功耗。

msp430产品系列可以提供多种存储器选择，从14位adcs到lcd 驱动电路的混合信号外设，简化了各类应用中 msp430的设计。

esd保护，抗干扰力特强。

1.8v-3.6v低电压供电。

外围电路的选择：

1、传感器引导法

这种方法核心是单片机通过对传感器信号检测来控制制动电机和电机转向的动作，智能化大大增强，可以用下图形象的表示出来：我们把任务分为了直道 + 弯道区、障碍区，划分依据是：两个部分所用到的感应器不同，实现方法也存在差别。

寻迹：直道 + 弯道区主要用黑白检测光电传感器。

避障：障碍区则是用到了红外传感器。

这种方案应用面更广，也更接近实用化，智能化。重要的是单片机可以通过对感应器信号的检测来控制电机运作，从而大大提高了运行过程中的实时性，准确性、使得电动车能够轻松的完成整个过程。

msp430f449片内已含有lcd驱动模块、ad转换模块、时钟模块。因此，外围电路主要是设计寻迹、避障传感电路和直流电机驱动电路设计。

st178：单光束红外传感器。

2、红外探测法

红外探测法，即利用红外线在不同颜色的物体表面具有不同的反射性质的特点，在小车行驶过程中不断地向地面发射红外光，当红外光遇到白色纸质地板时发生漫反射，反射光被装在小车上的接收管接收；如果遇到黑线则红外光被吸收，小车上的接收管接收不到红外光。单片机就是否收到反射回来的红外光为依据来确定黑线的位置和小车的行走路线。红外探测器探测距离有限，一般最大不应超过15cm。对于发射和接收红外线的红外探头，可以自己制作或直接采用集成式红外探头。

自制红外探头电路如（图1）所示，红外光的发送接收选用型号为st168的对管。当小车在白色地面行驶时，装在车下的红外发射管发射红外线信号，经白色反射后，被接收管接收，一旦接收管接收到信号，那么图中光敏三极管将导通，比较器输出为低电平；当小车行驶到黑色引导线时，红外线信号被黑色吸收后，光敏三极管截止，比较器输出高电平，从而实现了通过红外线检测信号的功能。将检测到的信号送到单片机i/o口，当i/o口检测到的信号为高电平时，表明红外光被地上的黑色引导线吸收了，表明小车处在黑色的引导线上；同理，当i/o口检测到的信号为低电平时，表明小车行驶在白色地面上。此种方法简单，价格便宜，灵敏度可调，但是容易受到周围环境的影响，特别是在图1较强的日光灯下，对检测到的信号有一定的影响。

寻迹方案：

采用普通红外发射接收器件检测。它包括一个可以发射红外光

的固态发光二极管和一个用作接收器的固态光敏二极管（或光敏三极管），再附以外围电路以消除背景光的干扰。由于采用红外管代替普通可见光管，可以降低环境光源干扰。

控制方法的选择：

主电路采用可逆pwm—m的双极式h型电路。运用4个c2655晶体管和4个续流二极管组成的桥式电路，靠晶体管导通和关闭的占空比d来实现电动机调速的目的，输出端的电位极性不同可以使电机正转和反转。应用中应尽量提高斩波频率，减少电流的脉动。

1、电动车车体的选择

自制车体。可以在车模店自己选购配件组装，或者自己加工。优点是这种方法能够制作出完全适合自己设计意图的车体，缺点是需要较多时间和高水平的加工工艺。将小车设计成三轮车，前面为两个主动轮，后面为一个从动轮。主动轮又直流电机驱动，从动轮为普通的万向轮，无动力系统。

2、电动车动力方案选择

采用直流电机驱动。可以采用双电机差速驱动，优点是动力好，速度快。缺点是难于精密控制。

直流电机控制主要采用h桥电路，本课题中选择lm293专用驱动芯片。

结论

整个系统的设计是以单片机为核心，通过调试，本系统能实现如下功能：自动寻迹：小汽车在行驶过程中，应能自动检测引导黑

线行驶。

参考文献

[1] 刘刚，刘凤，于军. msp430单片机构成σ-△型ad转换器原理及实现方法[j]

[2] 李华.mcs-51实用接口技术[m]北京：北京航空航天大学出版社，199

[3] 陆坤等. 电子设计技术[m]. 成都：电子科技大学出版社，1998.10

[4] 黄俊，王兆安.电力电子技术（第三版）[m] 北京：机械工业出版社，1999.12

[5] 罗志增.机器人感觉与多信息融合[m].北京:机械工业出版社,2002,6

[6] 罗志增.简易红外接近觉传感器[c].全国青年第三届机器人学研讨会论文集,1990.

[7] 实用电工计算手册[m].上海:上海科学技术出版

社,1992,9.