智能小车寻迹模块设计方案精选.pdfVIP

Ofweek 电子工程网 智能小车寻迹模块设计方案 本文设计方案以MSP430 单片机为系统的控制核心，采用反射式光电传感器 模块寻迹，实现智能小车的自动寻迹行驶。在实验中采用与白色相差很大的黑色 引导线作为智能小车的既定路线，系统驱动采用控制方式为PWM 的直流电机。 详细介绍了反射式光电传感器寻迹模块的工作原理，寻迹模块的电路图以及 在以MSP430 单片机为控制核心的基础上如何实现智能寻迹小车的自动寻迹行驶。 并简要介绍了系统的电路图。该技术可用于无人生产线、服务机器人、仓库等领 域。 0 引言 智能小车又称轮式移动机器人，能够按预设模式在特定环境中自动移动，无 需人工干预，可用于科学勘测、现代物流等方面。针对路面采用黑色标记线条作 为路径引导线的应用场合，反射式光电传感器是常用的路径识别传感器。反射式 光电传感器因信号处理方式和物理结构简单的特点而被广泛应用于结构化环境 和低成本产品中，虽然存在检测距离近、预测性差的弱点，但通过合理设计和选 择反射式光电传感器并结合合适的信息处理软件能够满足上述简单环境场合应 用。随着汽车ECU 电子控制的发展，在汽车上配备远程信息处理器，传感器和 接收器，通过这些器件的协调控制可以实现汽车的无人驾驶。本文提出基于 MSP430 单片机的控制装置，通过反射式光电传感器寻迹，MSP430 单片机处理反 射式光电传感器检测到的信号，从而控制智能车的转向，实现智能小车的自动寻 迹。 1 系统总体设计方案 在小车车体的前端贴近地面的地方安装有4 组寻迹模块，如图1所示，单 片机通过判断4 个寻迹模块发送来的信号进行自动循迹。寻迹模块在遇到黑线时 发送低电平信号，遇到空白的地方发送高电平信号，单片机通过判断高低电平即 可作出相应的操作。通过4 组寻迹模块发送的信号组合，可将小车行驶状态分成 如表1所示7 种状态。 Ofweek 电子工程网 单片机通过判断当前的运行状态，然后对L298 驱动模块进行相应的操作。 当正常时，不进行调整；当左偏时，通过对L298 驱动模块进行调整，使小车的 左轮速度大于右轮速度，即可实现小车向右调整。由于左偏有三种情形，但每种 情形只是使能端的PWM 参数不同。当右偏时，处理流程与左偏类似。 2 寻迹模块的硬件设计 绘制完成的反射式光电传感器电路图如图2 所示。该电路的工作原理为： 当光耦TCRT5000 有光线反射回来，即遇到白色等反光能力强的跑道，放大器 LM324AD 的输出端输出为高电平，反之，输出为低电平。单片机通过控制LM324AD 的输出端电压即可做出相应的控制操作。四个相同的此模块分别与单片机的 P41,P42,P43,P44 引脚相连。单片机模块如图3 所示。(点击可查看大图) Ofweek 电子工程网 3 循迹模块的软件设计 在小车的自动控制模式下，单片机通过判断4 个寻迹模块发送回来的不同信 号进行相应的操作。整体的思路为：小车左偏则左轮的速度要大于右轮的速度小 车才能恢复正常，小车右偏则右轮的速度要大于左轮的速度小车才能恢复正常， 当小车正常时两侧轮子的速度相同[6].由上面的分析可知速度的快慢可通过对 Ofweek 电子工程网 L298 使能端PWM 值的控制进行调节。通过多次调试可得出如表2 所示的PWM 数 值。 4 MCU 控制与算法实现 系统控制由微处理器完成，微处理器采用MSP430 单片机，当单片机读入传 感器的信号后即可判断小车当前的行驶状态，具体流程如图4 所示。 Ofweek 电子工程网 5 系统设计方案 本文设计的智能小车寻迹系统的电路如图5 所示。其中U1、U5、U7、U8 分 别为反射式光电传感器A、B、C、D,布局如图5 所示，负责采集轨道信息。U6 为 L298 驱动模块，负责控制智能小车两侧直流电机。（点击可查看大图） Ofweek 电子工程网 6 结语 本文所设计的方案通过对智能车寻迹模块的研究，分析MSP430 单片机的应 用，利用感光传感器信息来控