基于MSP430G2553单片机的循迹避撞小车循迹模块超声波模块资料全.docx

基于MSP430G2553单片机的循迹避撞小车循迹模块超声波模块资料全.docx

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基于MSP430G2553单片机的循迹避撞小车循迹模块超声波模块资料全

摘要

随着现代科技术的进步，公路交通呈现出行驶高速化、车流密集化的趋势。

同时，随着汽车工业的飞速发展，汽车的产量和保有量都在急剧增加。

但公路发展、交通管理相对落后，导致了交通事故与日俱增，城市交通拥堵成为城市管理的难题。

本设计在汽车前端放置超声波检测装置，通过对前方汽车车距的检测，送到中心控制器作出判断，进行车辆车速控制，从而达到车辆主动安全行驶，避免不必要的碰撞。

设计利用智能小车来模拟真实车辆行驶环境，采用红外对管检测黑线实现循迹,超声波传感器测距实现避障，采用MSP430G2553作为主控制芯片，电动车电机驱动采用L298N芯片，根据置的程序分别控制小车四个直流电机运转，实现小车自动识别路线循迹行驶，能较有效的控制其在碰上障碍物时能及时停车。

本设计结构简单，较容易实现，具有一定的智能性。

这个系统安装在汽车上，能探测车辆前方的行人、车辆或周围障碍物，能向司机提前发出即将发生撞车危险的信号，促使司机采取应急措施来应付特殊险情，避免损失，在日常交通环境中提高了车辆行驶安全性，具有一定的市场推广价值。

关键词：

智能小车；msp430单片机；L298N；超声波传感器；红外传感器

Abstract

Alongwiththeprogressofmodernscienceandtechnology,thetrendofhighwaytransportationisthetrendofhighspeedandtrafficflow..Atthesametime,withtherapiddevelopmentoftheautomobileindustry,theoutputandthequantityoftheautomobileareincreasingsharply..However,thedevelopmentofhighway,trafficmanagementisrelativelybackward,resultinginthetrafficaccidentgrowing,urbantrafficcongestionbecomethecitymanagementproblems.

Thedesignatthefrontendofthecarplacedultrasonicdetectiondevice,throughthedistancetothefrontvehicledetection,senttothecentralcontrollertojudge,vehiclespeedcontrol,soastoachievevehicleactivesafetydriving,avoidunnecessarycollision.Designusingthesmartcartosimulatetherealvehicledrivingenvironment,usinginfraredtodetectblacklinepipetoachievethetracking,ultrasonicrangingsensortoachieveobstacleavoidanceandthemsp430g2553asthemaincontrolchip,motordriveusingL298Nchip,built-inproceduresaccordingtorespectivelycontrolcarfourDCmotorrunning,achieveautomaticcaridentificationroutetrackingdriving,canmoreeffectivelycontroltherunintoobstaclescanstopintime.Thisdesignissimpleandeasytoachieve,withacertainintelligence.

Thesystemwasinstalledinthecar,candetectvehiclesinfrontofthepedestrians,vehicles,oraroundobstacles.,tothedriverinadvancefromtheimpendingcollisiondangersignal,tourgethedrivertotakeemergencymeasurestocopewiththespecialdanger,avoidlosses,indailytrafficenvironmentimprovesthevehicledrivingsafety,hasacertainmarketpopularizationvalue.

Keywords:

Intelligentcar;MSP430microcontroller;L298N;ultrasonicsensor;infraredtube

1绪论

1.1课题背景

随着汽车科学技术的进步，公路交通呈现出行驶高速化、车流密集化的趋势。

同时，随着汽车工业的飞速发展，日常生活中，汽车的产量和保有量都在急剧增加。

但公路发展、交通管理相对落后，导致了交通事故与日俱增，城市交通拥堵成为城市管理的难题。

智能交通系统ITS（IntelligentTransportSystem）是目前世界上交通运输科学技术的高新技术，它在充分着发挥基础设施的潜力，提高运输效率，保障交通安全，缓解交通堵塞，改善城市环境等方面有着卓越的效能，已得到各国政府的普遍关注。

中国政府也高度重视智能交通系统的研究开发与推广应用。

汽车主动安全防撞系统作为ITS发展的一个基础，它的成功与否对整个系统有着很大的作用。

从传统上说，汽车的行驶安全可以分为两个主要研究方向：

一是主动式安全技术，即防止事故的发生，该种方式是当前汽车安全研究领域的最终目的；二是被动式安全技术，即事故发生后对乘员的保护。

目前汽车安全领域被动安全的方向研究较多，主要从安全气囊、ABS（防抱死系统）和悬架等方面着手，以保证驾乘人员的人身安全。

从经济性和安全性两方面来说，这些被动安全措施是在事故发生时刻对车辆和人员进行的保护，有很大的局限性，因而车辆的主动安全性研究尤为重要，引出了本课题研究的基于单片机汽车主动安全防撞系统。

这个系统是一种在事故发生前主动向司机发出预警信号，并同时主动降低汽车行驶速度的控制装置。

它安装在汽车上，能探测车辆前方的行人、车辆或周围障碍物；能提前向司机发出即将发生撞车危险的信号，提醒司机采取应急措施来应付特殊险情，避免损失。

现今社会智能小车发展很快，从智能玩具到其它各行业都有实质成果。

其基本可实现循迹、避障、检测贴片、寻光入库、避崖等基本功能，这几界的电子设计大赛智能小车又在向声控系统发展。

比较出名的飞思卡尔智能小车更是走在前列。

我此次的设计主要实现循迹避障这两个功能。

根据实际设计制作基于MSP430单片机智能小车的过程，在智能小车的自动循线、避障、检测、控制、显示等方面提出一些观点和见解。

1.2课题研究意义

随着现代社会工业化的发展，汽车作为交通工具正为越来越多的人所用，但是随之而来的问题同时也显而易见。

随着车辆的增多，交通事故的频繁发生，由此导致的人员伤亡和财产损失数目惊人。

对于汽车交通事故的分析表明，70%以上的车祸是由于驾驶员反应不及时所引起的。

超过60%的车辆相撞属于追尾相撞，其余则属于侧面相撞。

奔驰汽车公司对各种交通事故的研究表明：

若驾驶员能够提前1s意识到有事故危险并采取相应的正确措施，如果现有汽车能安装主动安全避撞系统，则绝大多数的交通事故都能够避免。

因此，研究开发汽车防撞装置等主动式保护汽车辅助安全装置，减少驾驶员的负担和错误判断，对于提高交通行驶安全将起到重要的作用。

可见，此类产品的研究开发具有极大的现实意义和广阔的市场前景。

汽车主动防撞安全产品最早出现在1989年；奔驰于1997年开始对自身品牌进行防撞的配置，随后通用、福特、OPEL、SAAB以及VOLVO跟进。

目前在欧盟、美国和日本等地，汽车主动防撞安全产品已竞相采用。

在中国，部分进口车中也已崭露头角，而汽车生产厂家目前都还没有推出此类产品。

目前国汽车主动防碰撞技术方面的研究，主要在一些大型汽车企业和科学研究所开展，如：

一汽大众、大众、东风汽车、交通部科学研究院、汽车研究院、清华大学汽车系、理工大学机械系等，但只是初步的探索性研究，还没有可以使用的产品，可以说汽车主动防撞智能安全系统在中国的市场才刚刚起步，这个市场具有巨大的开发潜力和升值空间。

该设计的实际意义是通过构建智能小车系统，培养设计并实现自动控制系统的能力。

在研究的过程中，熟悉以单片机为核心的控制芯片，设计小车的检测、驱动和显示等外围电路，采用算法实现小车的精确控制。

灵活运用所学的相关的理论知识，结合实际电路设计的实现方法，达到理论和实际的统一。

在此过程中，加深对理论知识的理解和认识。

且该设计具有实际意义，可以应用于考古、机器人、娱乐等许多方面。

尤其是在玩具机器人研究方面具有很好的发展前景。

所以本设计与实际生活相结合，现实意义很强。

在智能小车中，传感器起到举足轻重的作用。

视觉、激光、红外、超声传感器等都在实际生活中得到了广泛的应用。

其中，超声波传感器以其信息处理简单、速度快和价格低，被广泛地应用于智能小车测距的传感器，能实现避障、环境建模和导航等功能。

考虑到实际情况，传感器检测部分考虑到小车一般不需要感知清晰的图像，只要求粗略感知即可，所以可以舍弃昂贵的CCD传感器而考虑使用价廉物美的红外反射式传感器和超声波传感器来替代。

智能小车的执行部分，是用直流电机来充当的，从而控制小车的行进方向和速度。

单片机驱动直流电机一般有两种方案：

第一，勿需占用单片机资源，直接选择有PWM功能的单片机，这样可以实现精确调速；第二，可以由软件模拟PWM输出调制，需要占用单片机资源，且难以精确调速，但单片机选择型号的余地较大。

TI公司的MSP430单片机广泛地应用于计算机外部设备、工业实时控制、仪器仪表、通讯设备、家用电器等各个领域。

MSP430单片机可以说是单片机领域的主流产品，其应用如此广泛，所以有必要学习和应用该单片机，以满足产品开发的实际需求，同时是适应社会智能化、以MSP430为控制核心，采用超声波传感器来检测道路上的障碍，控制小车的自动避障，速度调节，以及自动停车，并可以自动记录行车时间、里程和速度，自动寻迹等功能。

CPU使用MSP430单片机，配合软件编程实现。

MSP430是一款十六位单片机，它的易用性和多功能性受到了广大使用者的好评。

1.3超声波技术

1.3.1超声波测距原理

超声波是一种在弹性介质中可传播的机械振荡，其频率超过20KHz，分横向振荡和纵向振荡两种方式，超声波可以在气体、液体及固体中传播，而且其传播速度不同。

它有折射和反射现象，并且在传播过程中有衰减。

利用超声波的特性，可做成各种超声波传感器，结合不同的电路设计，可以制成超声波仪器及装置，在通讯、医疗及家电中得到广泛应用。

作为超声波传感器的材料，主要为压电晶体。

压电晶体组成的超声波传感器是一种可逆传感器，它可以将电能转变成机械振荡而产生超声波，同时它接收到超声波时，也能转变成电能，故它分为发送器和接收器。

通过超声波的发射装置发出超声波，根据接收器接