寻光循迹避障智能小车实验报告Word文档格式.docx
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使用一个超声波实现测距避障功能，使用三个光敏电阻传感器进行寻光操作。
基于可靠硬件设计和优化软件算法，在实现本课设的基本要求基础上，实现部分扩展功能。
【关键词】MSP430F5529 超声波测距壁障循迹寻光
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Abstract:
ThiscurriculumprojectuseMSP430F5529,intheseriesofMSP430ultralowpowersinglechipmicrocomputer,asitsmaincontroller.Inaddition,therealizationofthecontroller’sfunctioncannotleavemotor,battery,sensingcontroltemplateandsoon.Forexample,freemovementofthetwodrivevehicle,andautomaticoperationalongrunwaybytestingblack.Onmechanicalstructure,twobehindwheelsoftheminicararereplacedbyauniversalwheel,soastoimproveitssensitivitybylargemargin.PWMisusedtocontrolitsspeed.ThecarcanstopandturnlefttoavoidobstaclesbecauseL298Ndrivingchipdrivescircuit,threeinfraredonpipesusedtotestblackandwhitelines,andanultrasonictemplatearechosentorealizerangingbarrierfunction.Usingthreephotosensitivesensorstosearchthelightandgowithlight.Besidesfinishingbasicrequirementofthiscurriculumproject,somebroadeningfunctionscanalsobeachievedbasedonreliablehardwaredesignandbettersoftwarealgorithm.
Keywords:
MSP430F5529 ultrasonicwaverangingcounterguard followinlinefollowlight
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目录
1.概述 1
2.设计与实现背景 1
3.项目功能指标 2
4.团队分工 2
5.硬件电路框图 2
5.1系统整体框图 2
5.2超声波模块功能框图 3
5.3红外对管循迹模块 3
5.4光敏电阻传感器模块 4
5.5电机驱动模块 4
5.6开发板管脚分配 5
6.模块工作原理主要器件选择 6
6.1电机驱动芯片：
L298N. 6
6.2红外循迹模块74HC04D 8
6.3超声波模块：
HC-SR04 9
6.4光敏电阻传感器寻光模块 11
7.关键技术 12
7.1硬件小车架构 12
7.1.1小车车身结构 12
7.1.2硬件摆放 12
7.2电源供电 13
7.3软件算法 14
7.3.1系统软件框图 14
7.3.2红外循迹模块 14
7.3.3光敏电阻寻光模块 16
7.3.4电机驱动模块 18
7.3.5超声波模块 19
7.3.6模式选择 21
8.模块测试及结果 22
8.1超声波测试 22
8.1.1硬件模块测试 22
8.1.2软件模块测试 23
8.2红外对管测试 23
8.2.1硬件模块测试 23
8.2.2软件模块测试 23
8.3光敏电阻传感器测试 24
8.3.1硬件模块测试 24
8.3.2软件模块测试 24
8.4电机驱动测试 24
8.4.1硬件模块测试 24
8.4.2软件模块测试 24
9.实施描述（使用说明） 24
10.主要器件清单及经费使用情况 24
11.项目实施总结及心得体会 25
13.参考文献 26
14.附录（电路图、源码清单） 26
1.概述
随着科技的发展，智能系统越来越多的在生活中普及。
智能小车系统运用了控制技术、传感技术、计算机、机械等专业领域的知识，使小车能够实现自动控制，完成所设定好的任务，实现智能化。
MSP-EXP430F5529实验板是MSP430F5529单片机的实验开发平台，为最新一代的具有集成USB2.0模块基于闪存的MSP430器件。
其中MSP430F5529单片机为能量收集、无线传感及自动抄表基础设施（AMI）等应用，提供了低工作功耗的集成USB、可扩展内存、高达25MHZ的系统时钟。
工作电压范围在1.8V到3.6V，在工作电压范围内性能高达25MIPS，超低功耗。
MSP-EXP430F5529实验板的实物如图1.1所示。
图1.1MSP-EXP430F5529实验板实物图
利用开发板自身的优点，加入红外对接管、超声波测距模块、陀螺仪模块以实现沿黑白轨道行走，检测并躲避前方障碍物。
使用两节干电池给开发板供电，电机等部分使用7.2V充电电池供电。
2.设计与实现背景
单片机是一种集成电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计数器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的微型计算机系统，在工业控制领域广泛应用。
本次电路系统使用MSP430F5529单片机作为主控芯片，通过GPIO口与外围传感设备相连接，通过数据交换，以完成设定的各项功能。
本次项目我们使用MSP430f5529a单片机，设计实现智能小车循迹避障、寻光开车功能。
循迹避障小车可在路面上沿黑胶带所连轨迹行驶，遇到障碍可绕过，在现实生活的自动行驶应用中具有很大的前景。
寻光开车功能在黑暗情况下有具体的应用场景，可作为矿井中的智能机器人使用。
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3.项目功能指标
3.1基本功能
各个电路模块自行设计完成，机械模块自己准备，购买或找老师申请已有模块小车能够根据外部传感器的输入信息，自动沿着一定轨迹运行。
能够控制二驱小车自由运动使用MSP430作为开发板由电池供电
利用超声波模块实现小车避障功能利用陀螺仪实现小车的导航功能
3.2扩展功能
利用红外线发射及接收对管检测黑白线，以实现循迹功能光传感器实现寻光，定点停车功能
4.团队分工
首先同时查阅资料，熟悉msp430的相关使用方法，学习理解编程语言，之后按照模块来划分任务，以实现并行性工作，提高工作效率。
首先对不同的模块进行相互间的接口定义，定义完成之后即可相对独立的工作。
我们划分的了三大模块。
电机控制及循迹，超声波测距避障模块，陀螺仪导航模块。
徐水灵负责超声波测距避障模块的电路与程序设计和调试；
小车组装；
整机调试吴佳琪负责红外循迹模块程序的设计与调试；
整机调试
梁洁负责寻光模块程序的设计与调试；
文档编写；
元器件购买
5.硬件电路框图
5.1系统整体框图
整个电路系统分为红外对管循迹、光敏电阻传感器寻光、超声波测距避障、电机驱动控制。
设置了两种工作模式，通过开发板上的按键来选择，硬件电路板上使用开关来控制硬件线路的导通和断开。
模式一为红外循迹避障，模式二为寻光。
模式一中首先利用红外对接管对路面信号进行检测，检测结果送入主芯片，输出相应信号给驱动芯片，驱动电机转动，从而控制整个小车的运动。
同时，超声波模块检测前方是否有障碍，并将搜集到的实时信息传到主控芯片，及时避开障碍物。
寻光模块中，小车先首先原地转圈寻找光源，一但找到光源就顺着光源方向前进，丢失光源后再次转圈寻找光源。
电源电路
时钟电路
超声波测距
超声波避障
复位电路
电机驱动
主控芯片
MSP430F5529
光敏传感器寻
光
陀螺仪
红外对管循迹
图5.1系统硬件框图
5.2超声波模块功能框图
超声波模块得到小车与障碍物的距离，将数据交给单片机判断是否需要避开障碍物，即单片机控制电机，驱动小车运动。
返回信号
超声波模
块
单片机
驱动电路
电动机
图5.2超声波模块功能框图
5.3红外对管循迹模块
用于小车循迹黑线
信号
红外检测
电路
图5.3红外对管循迹模块
5.4光敏电阻传感器模块
用于小车的寻光
光检测电路
图5.4红外对管循迹模块
5.5电机驱动模块
用于控制小车的前进、后退、停止等基本功能。
并且实现PWM波对转速进行控制。
PWM波
小车的基本结构如下
图5.5电机驱动模块
开发板管脚分配
模块名称引脚号 引脚功能 硬件连接
电机模块
避障模块
5.6开发板管脚分配
P2.0
TA1CCR1（中断标志）
电机模块ENA（输出）
P2.1
TA1CCR2
电机模块ENB（输出）
P4.0
I/O
电机模块IN1（输出）
P4.1
电机模块IN2（输出）
P4.2
电机模块IN3（输出）
P4.3
电机模块IN4（输出）
P7.5
TB
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