G甲13XX 智能救援车.docVIP

2008山东省大学生电子设计大赛 设计题目: 智能救援车（G题） 【本科组】 编号：G甲13 XX 参赛队员： 指导教师： 参赛学校： 2008年 9月 摘 要 本文论述了系统设计原理，进行了理论分析和电路分析，详细阐述了硬件和软件设计，并进行了系统测试和结果分析。 关键字：MSP430单片机， 1、系统简介及方案论证 1系统设计要求 本系统要求设计并制作一个简易智能电动车，其行驶路线示意图如图1所示。 图1：小车行走示意图 1．基本要求 （1）要求智能小车从A门进入并开始自动计时，从B门出来，在行进过程中，能自动选择适当的路径，避开墙壁，找到通路，三分钟之内到达B门； （2）到达B门，停5秒，小车自动计时并数字显示AB段所用的时间，并声光报警； 2．发挥部分： 自B门外，循弧形引导轨迹BC前进（引导轨迹为2厘米宽）； 途中检测到铁片D（铁片D放置在轨迹BC前二分之一段上的任意位置）时停车3秒，并声光报警； 要求小车拾起铁片D，继续沿引导轨迹前进； 到达C点； 在C点处，放下铁片D并停止前进。声光显示救援结束，并停止计时，分别显示BD、DC段所用的时间。铁片为直径2厘米的圆形薄片。 2．2 系统框图 本系统采用超低功耗MSP430单片机设计，主要有。。。 及LCD显示器等组成。系统组成框图如图2所示。 图图因此。cm，开关量输出（TTL电平），简单、可靠。我们采用这种电路，能可靠地检测左前方、右前方、前方的障碍情况，为成功避障提供了保证。 2．3 寻迹传感器方案 方案一：采用CCD单色摄像头，配计算机主板及图像采集卡。对白背景下，黑线的识别，目前做的比较成熟，效果相当好。但成本高，很难找到合适的载体。 方案二：采用颜色传感器。目前颜色传感器的应用，越来越广泛，效果也可以。但几百元的价格及相对复杂的处理电路，并且还需要光源，所以也不是一个很好的选择。 方案三：采用一左一右两个红外发射接收对管。该传感器不但价格便宜，容易购买，而且处理电路，简单易行，实际使用效果很好，能很顺利地引导小车到达C点。 2．2 微控制器的选择 单片机的选择在本系统的设计中至关重要。一条重要的原则就是要实现低功耗、低成本。MCS-51是一种利用比较广泛的8位单片机，指令系统为CISC结构，111 条指令，电源电压为5伏，两种低功耗方式，正常情况下消耗的电流为 24mA ，在掉电状态下，其耗电电流仍为 3mA ；即使在掉电方式下，电源电压可以下降到 2V ，但是为了保存内部 RAM 中的数据，还需要提供约 50uA 的电流。51单片机具有运算速度慢、功耗大、内部资源少等不足，因此在本系统设计中不予采用。 MSP430单片机采用必威体育精装版的低功耗技术，工作在1.8～3.6V 电压下，有正常工作模式( A M ) 和4 种低功耗工作模式(LPM1、LPM2、LPM3、LPM4), 在电源电压为3V 时，各种模式的工作电流分别为AM：340μA、LPM1：70μA、LPM2：17μA、LPM3：2μA、LPM4 ：0.1μA ；它的超低功耗性在实际应用中，尤其是在电池供电的便携式设备中表现尤为突出。在系统初始化后便进入待机模式，当有允许的中断请求时，CPU 将在6μs的时间内被唤醒。MSP430F1232具有非常高的集成度， 片内集成了10通道的10位A / D转换、具有PWM功能的定时器、温度传感器、片内USART、看门狗定时器、片内数控振荡器(DCO)、大量的具有中断功能的I/O 端口、大容量的片内Flash 和RAM 以及信息Flash 存储器。 本设计不但要求设计简单，方便使用和操作，而且功耗要低。因此经多方面综合、对比，决定采用TI公司的具有SOC特点的MSP430系列MCU：MSP430F1232。 3、系统硬件设计及理论计算 3.1主机及液晶显示模块 阅读器主机模块电路图如附件3-1所示。该电路中包括了MCU芯片MSP430F1232、晶振电路、复位电路、液晶驱动及接口电路。单片机P1口经74HC245驱动LCD液晶。在晶振电路里，该系统选择的是4MHZ的晶振，作为主机系统的主频。 图 3-1：主控及LCD电路原理图 3．2电机驱动模块 3．2 避障电路 采用左右两个红外传感器。红外传感器，是目前使用比较普遍的一种避障传感器，其处理电路如图4所示，通过调节R23、R24两个电位器，可调节两个红外传感器的检测距离为10—80cm，开关量输出（TTL电平），简单、可靠。我们采用这种电路，能可靠地检测左前方、右前方、前方的障碍情况，为成功避障提供了保证。 3．3 线路跟踪电路 在该电路中（如图3所示），加比较器LM311的目的，是使模拟量转化为开关量，便于处理。为使发射有一定的功率，发射回路要求不小于20mA的电