【正文】 題目 :滅火機(jī)器人小車制作 目 錄 第一章 引言 ............................................................................................................ 1 ....................................................................................................... 1 實(shí)現(xiàn)功能 ....................................................................................................... 1 模擬房子介紹 ................................................................................................. 1 第二章 硬件設(shè)計(jì)基礎(chǔ)知識(shí) .............................................................................................. 2 MSP430F149單片機(jī)相關(guān)知識(shí) ........................................................................... 2 HS0038 ..................................................................................... 5 ST188 .............................................................................. 6 SHARP GP2D12 ................................................................ 7 L298N ....................................................................................... 9 LM7805CV、 LM7812CV .......................................................... 10 LM358運(yùn)算放大器 ........................................................................................ 11 火焰?zhèn)鞲衅? ................................................................................................... 13 第三章 系統(tǒng)設(shè)計(jì) ....................................................................................................... 14 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) ............................................................................................... 14 硬件設(shè)計(jì) ..................................................................................................... 14 軟件設(shè)計(jì) ..................................................................................................... 17 第四章 調(diào)試記錄 ....................................................................................................... 20 第五章 實(shí)驗(yàn)心得 ....................................................................................................... 22 附錄 1: 程序清單 ....................................................................................................... 25 附錄 2:（硬件設(shè)計(jì)電路圖） .......................................................................................... 77 附錄 3:（參考文獻(xiàn)） .................................................................................................. 79 附錄 5:（滅火小車及比賽場地） .................................................................................... 81 滅火機(jī)器人小車制作 1 第一章 引言 課題背景 隨著自動(dòng)控制技術(shù)的高速發(fā)展，單片機(jī)應(yīng)用日益廣泛！其已廣泛的滲透到工業(yè)自動(dòng)化、儀器儀表、軍事裝備、廣告設(shè)計(jì)等各類產(chǎn)業(yè)以及人們?nèi)粘Ｉ畹姆椒矫婷?。目前，基于單片機(jī)的自動(dòng)控制系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用于機(jī)械、電子、石油、化工、家用電器等輕工業(yè)領(lǐng)域。單片機(jī)體系結(jié)構(gòu)中支持運(yùn)用 C 語言進(jìn)行編程，而且單片機(jī) C 語言編譯器提供了良好的程序與單片機(jī)之間的配合，避免了匯編語言的冗長，大大縮短的程序代碼的長度和有效的優(yōu)化了程序。滅火機(jī)器人 是一個(gè)集信號(hào)檢測、傳輸、處理和控制于一體的控制系統(tǒng)，代表了 智能機(jī)器人 系統(tǒng)的發(fā)展方向 。 實(shí)現(xiàn)功能 制造一個(gè)計(jì)算機(jī)控制的機(jī)器人在一間平面結(jié)構(gòu)房子模型里運(yùn)動(dòng)，找到一根蠟燭并盡快將它熄滅，這個(gè)工作受多個(gè)因素影響，它模擬了現(xiàn)實(shí)家庭中機(jī)器人處理火警的過程 ,那個(gè)蠟燭代表家里燃起的火源，機(jī)器人必須找到并熄滅它。設(shè)計(jì)一個(gè)自主控制的機(jī)器人，在一套平面結(jié)構(gòu)的模擬的房子里運(yùn)動(dòng)， 模擬房子介紹 模擬房子平面圖單位： mm 滅火機(jī)器人小車制作 2 圖 11 滅火機(jī)器人比賽場地（國際賽制） 比賽場地的墻壁 33cm 高，由木頭做成。墻壁刷成白色。比賽場地的地板將是被漆成黑色的光滑木制表面。在所有的房間和走廊的地板上，可能會(huì)鋪有小地毯，不會(huì)有粗毛地毯。場地中所有的走廊和門口寬都是 46cm。門口并沒有門，而是一個(gè) 46cm 的開口，將會(huì)有一個(gè)白色的 寬的白色帶子或白漆印跡表示房間入口。 第二章 硬件設(shè)計(jì)基礎(chǔ)知識(shí) MSP430F149 單片機(jī)相關(guān)知識(shí) MSP430F149 單片機(jī)概述 MSP430F149 是美國 TI 公司生產(chǎn) 的 MSP430 系列超低功耗微控制器中的一種。 MSP430F149 的 CPU 結(jié)構(gòu)如圖 12 所示，主要具有以下功能模塊：基礎(chǔ)時(shí)鐘、看門狗定時(shí)器、 Timer_A、 Timer_B、 6個(gè) 8位并行端口（其中 P1和 P2 具有中斷功能）、模擬比較器 Comp_A、 12 位 A/D 轉(zhuǎn)換器、 2通道串行通信接口（通過軟件選擇 UART/SPI模式）、 1 個(gè)硬件乘法器、 60KB 的 Flash 以及 2KB 的 RAM。 圖 21 MSP430F149 的 CPU 結(jié)構(gòu) MSP430F149 單片機(jī)特點(diǎn) ? 電源電壓范圍： 。 ? 超低功耗 ? 待機(jī)模式： ? 關(guān)閉模式（ RAM 保持）： ； 滅火機(jī)器人小車制作 3 ? 活動(dòng)模式： 280uA@1MHz， ； ? 五種省電模式； ? 快速喚醒模式（ 6us 內(nèi)從待機(jī)模式喚醒）； ? 16 位 RISC 結(jié)構(gòu)； ? 內(nèi)部集成看門狗定時(shí)器防止程序跑飛； ? 快速的數(shù)據(jù)處理能力內(nèi)部自帶硬件乘法器； ? 高處理速度，指令周期 125ns（ 8M 工作模式） ? 多個(gè) I/O 支持中斷模式滿足系統(tǒng)對外部中斷的需求； ? 通用串口支持 SPI、 SCI 模式； ? 帶內(nèi)部參考，采樣保持和自動(dòng)掃描特性的 12 位 A/D 轉(zhuǎn) 換器； ? 有 3 個(gè)捕捉 /比較寄存器的 16 位定時(shí)器 Time_A 支持 PWM 和 CAP 功能； ? 有 3 個(gè)捕捉 /比較寄存器的 16 位定時(shí)器 Time_B 支持 PWM 和 CAP 功能； ? 片內(nèi)集成模擬比較器； ? 片上集成 60KB 的 Flash 和 2KB 的 RAM 同時(shí)提供 256 字節(jié)的信息 Flash； ? 串行在線編程，無需外部編程電壓，安全熔絲可編程代碼保護(hù)單片機(jī)； ? 可用封裝： 64 腳方形扁平封裝（ QFP）。 滅火機(jī)器人小車制作 4 MSP430F149 單片機(jī)引腳圖 圖 22 MSP430F149 的 CPU 結(jié)構(gòu) 引腳功能說明：（ MSP430F149 單片機(jī)的 I/O 口都具有第二功能） ? DVcc：數(shù)字電源正端； ? AVcc：模擬電源正端（使用內(nèi)部 ADC 時(shí)應(yīng)與 Dvcc 隔離以提高 ADC 采樣精度）； ? DVss：數(shù)字電源負(fù)端； ? AVss：模擬電源負(fù)端； ? VREF+： ADC 內(nèi)部參考電壓正端； ? VeREF+： ADC 外部參考電壓正端； ? VREF/VeREF： ADC 參考電壓負(fù)端； ? RST：復(fù)位輸入，非屏蔽中斷輸入端口，引導(dǎo)裝載程序啟動(dòng)（ Flash 器件）低電平產(chǎn)生復(fù)位信號(hào)； ? TDO/TDI：測試數(shù)據(jù)輸出端口，編程數(shù)據(jù)輸入端口； ? TDI/CLK：測試數(shù)據(jù)輸入或測試時(shí)鐘輸入，器件保護(hù)熔絲連 接到該引腳； ? TMS：選擇測試模式，用作一個(gè)器件編程和測試輸入端口； 滅火機(jī)器人小車制作 5 ? TCK：用作器件編程測試或音帶裝載程序啟動(dòng)時(shí)鐘輸入端口； ? XIN：晶體振蕩器 XT1 的輸入端口（標(biāo)準(zhǔn) 32768Hz）； ? XOUT：晶體振蕩器 XT1 的輸出端口； ? XT2IN：晶體振蕩器 XT2 的輸入端口（標(biāo)準(zhǔn) 8MHz）； ? XT2OUT：晶體振蕩器 XT2 的輸出端口； ? P l 口： Timer_A；捕獲；比較； TACLK 和 SMCLK 信號(hào)輸入； ? P2 口： Timer_A；捕獲；比較； ACLK 信號(hào)輸入； ? P3 口： USART/UART/SPI 方式； ? P4 口： Timer_B；捕獲；比較； ? P5 口： USART/UART/SPI 方式； MCLK、 SMCLK、 ACLK 輸出； ? P6 口： 12 位 ADC 模擬輸入； 撞檢測傳感器 HS0038 HS0038 簡介： HS0038B 系列微型接收機(jī)紅外遙控器控制系統(tǒng)。 PIN 二極管和前臵上組裝引線框架，環(huán)氧包被設(shè)計(jì)成紅外過濾器。該解調(diào)輸出信號(hào)可直接解碼的微處理器。 HS0038B 是標(biāo)準(zhǔn)的紅外遙控接收器系列，支持所有主要傳輸代碼。 HS0038 特點(diǎn)： 光檢測器和放大器 一體 封裝 內(nèi)部可集成 PCM 頻率 過 濾器 與 TTL 和 CMOS 電平兼容 改進(jìn)的屏蔽電場 ，抗 干擾 能力強(qiáng) HS0038 外形： 圖 23 HS0038 實(shí)物圖 滅火機(jī)器人小車制作 6 HS0038 與單片機(jī)連接原理圖： 圖 24 HS0038 電路 檢測原理： 紅外發(fā)射管發(fā)射出經(jīng)過調(diào)制過的 38KHZ 的紅外光，當(dāng)前方?jīng)]有障礙物時(shí)，接收器收不到紅外光，相反當(dāng)前方有障礙物時(shí)，接受器可以收到紅外光。根據(jù)此原理，機(jī)器人可以感知前方的路況從而決定是否前行。 地面灰度檢測傳感器 ST188 ST188 特點(diǎn)： 采用高 發(fā)射功率紅外二極管和高靈敏度光電晶體管組成。 檢測距離可調(diào)整范圍大， 413 mm 可用。 采用非接觸方式。 應(yīng)用范圍： IC 卡電度表脈沖數(shù)據(jù)采樣。 集中抄表系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集。 傳真機(jī)紙張檢測。 地面灰度檢測，正反轉(zhuǎn)速測量、行程測量等。 滅火機(jī)器人小車制作 7 外形尺寸（單位 mm）： 圖 25 ST188 實(shí)物圖 ST188 與單片機(jī)連接原理圖： 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN um be r R e vi s i onS i z eBD a t e : 18 O c t 20 08 S