寻光循迹避障智能小车实验报告Word文档格式.docx

1、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1Abstract:This curriculum project use MSP430F5529, in the series of MSP430 ultra low power single chip microcomputer , as its main controller. In addition, the realization of the controllers function

2、 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. On mechanical structure, two behind wheels of the mini car are replaced by a universal wheel, so as to improve its sensitivity

3、 by large margin.PWM is used to control its speed. The car can stop and turn left to avoid obstacles because L298N driving chip drives circuit, three infrared on pipes used to test black and white lines,and an ultrasonic template are chosen to realize ranging barrier function.Using three photo sensi

4、tive sensors to search the light and go with light.Besides finishing basic requirement of this curriculum project, some broadening functions can also be achieved based on reliable hardware design and better software algorithm.Keywords: MSP430F5529ultrasonic wave ranging counter guardfollow inline fo

5、llow light2目录1. 概述12. 设计与实现背景13. 项目功能指标24. 团队分工25. 硬件电路框图25.1 系统整体框图25.2 超声波模块功能框图35.3 红外对管循迹模块35.4 光敏电阻传感器模块45.5 电机驱动模块45.6 开发板管脚分配56. 模块工作原理主要器件选择66.1 电机驱动芯片：L298N.66.2 红外循迹模块 74HC04D86.3 超声波模块：HC-SR0496.4 光敏电阻传感器寻光模块117. 关键技术127.1 硬件小车架构127.1.1 小车车身结构127.1.2 硬件摆放127.2 电源供电137.3 软件算法147.3.1 系统软件框图

6、147.3.2 红外循迹模块147.3.3 光敏电阻寻光模块167.3.4 电机驱动模块187.3.5 超声波模块197.3.6 模式选择218. 模块测试及结果228.1 超声波测试228.1.1 硬件模块测试228.1.2 软件模块测试238.2 红外对管测试238.2.1 硬件模块测试238.2.2 软件模块测试238.3 光敏电阻传感器测试248.3.1 硬件模块测试248.3.2 软件模块测试248.4 电机驱动测试248.4.1 硬件模块测试248.4.2 软件模块测试249. 实施描述（使用说明）2410. 主要器件清单及经费使用情况2411. 项目实施总结及心得体会2513.

7、参考文献2614. 附录（电路图、源码清单）261. 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

8、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 1.1 MSP-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

9、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。123. 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

10、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；

11、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

12、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