弟九组实验报告.docVIP

简易智能电动车 摘 要 本系统以MSP430单片机控制为核心，采用脉冲宽度调制方法（PWM）方便地实现了对小车速度和方向的精确控制。由反射式红外传感器ST188循迹、红外传感器避障，接近开关检测金属、霍尔传感器测距，光敏电阻传感器寻光进车库，实现了小车的智能化。 关键词：MSP430 传感器 第九组：马金猛，易涛，杨昆 2011年7月24日 目录 一、系统方案选择和论证 1 1、方案设计与论证 1 1.1．电机的选择 1 1.2．电机驱动模块 1 1.3．引导线检测 2 1.4．路程测量 2 1.5．金属探测 2 1.6．障碍物探测 2 2、系统总体方案设计 3 二、系统硬件设计 3 1. ST188循迹 3 2. 接近开关电路 4 3. 霍尔传感器电路 4 4. 避障 5 5. 光敏电阻传感器 5 6．直流电机驱动电路 5 三、系统软件设计 5 四、系统测试与分析 7 五、总结分析 7 六、参考文献 8 一、系统方案选择和论证 1、方案设计与论证 1.1．电机的选择 方案一：使用步进电机。步进电机的优点是具有快速启动和停转能力、转动角度精确。但此方案缺点显著，步进电机的功率大、耗电量大，且易发热。另外，其价格较高，且在原有的小车结构上不易找到合适的步进电机进行安装，硬件改造难度很高。 方案二：使用小车上原有的直流电机。虽然直流电机不易精确控制，但对于小车来说，其精确性并不十分重要。而其调速平滑方便，可实现频繁的无级快速起动、制动和反转；调整范围广、过载能力强、能承受频繁的冲击负载等优点则显得尤为突出。 因此，我们选择方案二。 1.2．电机驱动模块 方案一：调压方法。通过电阻网络或数字电位器调整电机的分压，从而达到调速目的。这种方案只能实现有限级调速，而且由于电机的内阻一般较小，因此分压后电机的效率不高。 方案二：采用继电器对电动机的开或关进行控制。通过控制开关的切换速度实现对小车的速度进行调整。此方案电路简单，但继电器易损坏、寿命短，可靠性不高。 方案三：采用由达林顿管组成的H型PWM电路驱动电机。这种电路由于管子交替工作在饱和与截止的模式下，因此效率非常高；H型电路保证了可以简单地实现转速和方向的控制；电子开关的速度很快，稳定性也极强。 基于以上分析，选用方案三。 1.3．引导线检测 方案一：用光敏传感器。地面的黑色和白色反光程度不同，由此判断传感器是否在黑线上方。但此方法易受到外界光源的影响，检测的灵敏度与小车的行驶环境有关，这就降低了系统的适应能力和可靠性。 方案二：采用反射式红外传感器。红外线检测方法则能在一定程度上避免外界光源干扰的问题。一般光源红外线频段能量较弱，对传感器的干扰较小，而且红外线波长大，近距离衰减小，用红外传感器探测近距离黑线更可靠。 考虑到系统调试的过程中，行驶环境会有一定变化，因此选用方案二。 1.4．路程测量 方案一：借鉴光电鼠标的工作原理。在车轮上均匀地安装多个遮光条，用计数光脉冲的方法测量小车的位移，并据此计算车子的速度。 方案二：用霍尔开关感应车轮的转速。在车轮上均匀地安装磁片，在车轮中心轴上安装霍尔开关。 考虑到方案二安装相对简单，且能够达到题目要求，因此我们选择了方案二。 1.5．金属探测 方案一：采用分立的霍尔元件。此方案电路复杂、灵敏度低。 方案二：采用工业用的集成金属检测元件（接近开关）。元件使用简单，灵敏度较高。 故采用方案二。 1.6．障碍物探测 方案一：利用激光测距来测量有效的安全距离来控制。此方案探测距离准确、性能可靠；但造价较高，器件不易购买。 方案二：采用超声波探测。由于超声波频率高、波长短、定向性好，而且振幅小、加速度大、能量集中，适合于测量距离。但用分立元件搭建的效果不稳定，且价格较贵，故不宜用。 方案三：采用反射式红外探测。其电路形式比较简单，但其测量的距离比较近。 因此，采用方案三。 2、系统总体方案设计 二、系统硬件设计 1. ST188循迹 它由发光二极管和光敏三极管组成，发光二极管发出的光线经地面反射后射入光敏三极管并控制其通断。传感器处于黑线上方时，由于黑线红外光线的反射能力很弱，光敏三极管截止，输出端输出为高电平；反之，传感器检测到白线时，输出端输出为低电平。后电路中加入了，使电路输出电平符合msp430单片机的逻辑电平 2. 接近开关电路 系统采用涡流式接近开关来探测金属片，如图所示，这种接近开关属