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基于MSP430的智能搬运小车设计 所在院系：通信与信息工程作 者： 日期：201 基于MSP430的智能搬运小车设计 摘 要 本设计主要分为两大部分，可遥控搬运小车和控制终端。搬运小车采用MSP430单片机作为主控制器，光电传感器，超声波模块，无线通信模块，通过光电传感器进行循迹，超声波测距对物体进行检测，采用NRF24L01无线遥控对小车进行控制，自制简易搬运架实现对物体的搬运。小车有自动循迹和遥控两个模式，自动循迹模式下可实现固定路线上的物品检测并搬运到固定地点。 关键词：MSP430，物体搬运，循迹小车，无线遥控 1 引 言 运货是各个行业不可或缺的过程，人工运货随着经济的快速发展，不能完全满足市场的需求。世界上许多国家都在积极进行智能车辆的研究和开发设计。移动机器人是机器人学中的一个重要分支，出现于20世纪60年代。当时斯坦福研究院的Nils Nilssen和charles Rosen等人，在1966年至1972年中研制出了取名shakey的自主式移动机器人，目的是将人工智能技术应用在复杂环境下，完成机器人系统的自主推理、规划和控制。从此，移动机器人从无到有，数量不断增多，智能车辆作为移动机器人的一个重要分支也得到越来越多的关注。 本设计中的可遥控智能搬运小车可以由无线终端控制到达搬运场地，并自主循迹并搬运物体。在后期开发中，可以安装不同的末端，以广泛应用于机床上下料，冲压机自动化生产线，自动装配流水线，码垛搬运，集装箱等的自动搬运，大大减轻了人类繁重的体力劳动，具有广阔的市场前景。 2 方案设计与论证 2.1 总体方案描述 本设计主要分为可遥控搬运小车和控制终端两个部分。搬运小车由循迹模块、超声波测距模块，无线通信模块和搬运架组成，小车可在区域中利用超声波测距检测到物体并定点的搬运物品，通信模块可以实现控制终端和小车的无线通信，搬运架可以移动物品。控制终端由24L01遥控模块和键盘控制电路组成，控制终端可以通过键盘来控制小车的动作，使其到达预想的搬运区域，然后可以切换到自动循迹并搬运物品的模式。系统结构图如下图。 图2-1 2.2 主要模块设计方案的比较与论证 2.2.1主控制器模块 图3-1 3.2超声波测距 超声波是指频率高于20KHz的机械波。为了以超声波作为检测手段，必须产生超生波和接收超声波。完成这种功能的装置就是超声波传感器，习惯上称为超声波换能器或超声波探头。超声波传感器有发送器和接收器，但一个超声波传感器也可具有发送和接收声波的双重作用。超声波传感器是利用压电效应的原理将电能和超声波相互转化，即在发射超声波的时候，将电能转换，发射超声波；而在收到回波的时候，则将超声振动转换成电信号。 超声波测距的原理一般采用渡越时间法TOF（time of flight）。首先测出超声波从发射到遇到障碍物返回所经历的时间，再乘以超声波的速度就得到二倍的声源与障碍物之间的距离。本设计利用超声波测距模块来检测是否有物体存在，电路仿真如图3-2所示。 图3-2 3.3 24L01无线通信 本设计中采用NRF24L01无线通信模块来完成遥控功能，NRF24L01是一款工作在2.4-2.5GHz世界通用ISM频段的单片收发芯片，无线收发器包括：频率发生器增强型 SchockBurstTM 模式控制器功率放大器晶体放大器调制器解调器输出功率频道选择和协议的设置可以通过SPI接口进行设置极低的电流消耗，当工作在发射模式下发射功率为6dBm时电流消耗为9.0mA 接受模式为12.3mA掉电模式和待机模式下电流消耗模式更低。 图4-1 4.2遥控模块程序设计 遥控模块是本设计的亮点，程序设计流程图如下： 图4-2 5 测试 整个系统的设计以单片机为核心，利用了多种传感器，将软件和硬件相结合。本系统能实现如下功能： （1）可以遥控进入循迹搬运区域，自动沿预设轨道行驶，小车在行驶过程中，能够自动检测是否有需要搬运的物品。若有偏离，能够自动纠正，返回到预设轨道上来。 （2）当小车探测到前进前方的物品时，可以自动调整，将物品搬运到指定区域，并继续返回检测路线上是否还有物品，如果有，继续搬运，没有则检测停车线停车。 6 结束语 在本次作品设计过程中，我们体验到了从理论到实践之间的转变过程，平时学的再多的知识都只是纸上谈兵。从开始设计该系统的功能，到方案的论证，再到最后的调试，每一步都显得是那么的重要。特别是确定方案的时候，不但要查阅大量的书籍，查找相关的专业知识，还要和知道老师和同组的同学讨论订正，在这个过程中学习到了比这次设计本身更多的知识，除此之外，在这次设计中也奠定了我对一个工业产品设计的思维，收获颇丰。 本设计的完成经过了很多的挫折，但是最终都被很好的