【正文】 出 ）、 L4（互鎖 ：四路同時只能有一路輸出 ）、 T4（自鎖 ：四路相互獨立輸出、互不影響，按一下輸出再按一下停止輸出 ） 尺寸 (LWH)： 41*23*7mm 特點： 超再生接收 模塊 采用 LC 振蕩電路，內(nèi)含放大整形，輸出的數(shù)據(jù)信號為 解碼后的高電平信號 ，使用極為方便，并且價格低廉，所以被廣泛使用。邏輯功能如下： 接線方式如下： L298N可以直接對電機進(jìn)行控制，無須隔離電路，亦能夠滿足直流減速電機的大電流要求， 調(diào)試時，可以用程序輸入對應(yīng)的碼值，能夠?qū)崿F(xiàn)對應(yīng)的動作。 4腳 VS接電源電壓， VS電壓范圍 VIH為＋ 2． 5～ 46 V。如圖 35 所示 開發(fā)板管腳分配： 引腳號 引腳功能 硬件連接 TA1CCR1 電機模塊 ENA（輸出） 單片機 驅(qū)動電路 電動機 圖 34 電機驅(qū)動調(diào)速模塊功能框圖 PWM 波 檢測電路 信號 單片機 驅(qū)動電路 電動機 圖 35 循跡模塊功能框圖 華中科技大學(xué) 2020 年 TI 杯電子設(shè)計競賽總結(jié)報告 電機模塊 TA1CCR2 電機模塊 ENB（輸出） I/O 電機模塊 IN1（輸出） I/O 電機模塊 IN2（輸出） I/O 電機模塊 IN3（輸出） I/O 電機模塊 IN4（輸出） 循跡模塊 I/O 左循跡模塊 OUT（ 輸入） I/O 中循跡模塊 OUT（輸入） I/O 右循跡模塊 OUT（輸入） 無線控制模塊 I/O 無線解碼模塊 D1（輸入） I/O 無線解碼模塊 D2（輸入） I/O 無線解碼模塊 D3（輸入） I/O 無線解碼模塊 D4（輸入） I/O 中斷 無線解碼模塊 VT（輸入） 避障模塊 I/O 超聲波測距模塊 Trig（輸出） I/O 中斷 超聲波測距模塊 Echo（輸入） 華中科技大學(xué) 2020 年 TI 杯電子設(shè)計競賽總結(jié)報告 系統(tǒng) 軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計 根據(jù)不同路段的控制要求，單片機系統(tǒng)主要由電機調(diào)速和換向子程序，測距避障子程序，無線控制子程序和循跡子程序構(gòu)成。 華中科技大學(xué) 2020 年 TI 杯電子設(shè)計競賽總結(jié)報告 圖 1 系統(tǒng)硬件框圖 超聲波模塊功能框圖 如圖 32 所示可以通過超聲波模塊得到小車與障礙物的距離，將數(shù)據(jù)交給單片機判斷是否需要避開障礙物，隨即單片機控制電機，驅(qū)動小車運動。 5 系統(tǒng)總體設(shè)計 硬件電路設(shè)計 整個電路系統(tǒng)分為黑線檢測、障礙檢測、控制、驅(qū)動四個主要部分。 方案二：采用單一電源供電。 方案二： 采用反射式紅外發(fā)射 — 接收管。用它作為近距離傳感器是最理想的，電路設(shè)計簡單、性能穩(wěn)定可靠。 華中科技大學(xué) 2020 年 TI 杯電子設(shè)計競賽總結(jié)報告 通過對比，這次設(shè)計中由于是近距離探測，故采用方案四來完成數(shù)據(jù)采集。這種方案的缺點在于其他環(huán)境的光源會對光敏二極管產(chǎn)生很大的干擾。所以需要采用方案三。使用 PWM波形來實現(xiàn)電機的調(diào)速。更主要的問題在于一般電動機的電阻較小，但電流較大；分壓不僅會降低效率，而且實現(xiàn)很困難。 負(fù)責(zé)超聲波測距壁障模塊的電路與程序的設(shè)計和調(diào)試；編寫文檔。 2. 設(shè)計目標(biāo) 基本功能 1) 各個電路模塊自行設(shè)計完成，機械模塊自行購買 2) 具有兩種以上傳感控制模塊 3) 能夠控制二驅(qū)小車自由運動 4) 能夠在規(guī)定的時間內(nèi)控制小車沿著具有直線和弧線的軌跡運動到停止處， 5) 不能偏離軌道 6) 能夠利用紅外線發(fā)射及接收對管檢測黑白線 7) 由電池供電； 8) 使用 MSP430 開發(fā)板作為控制處理器 拓展功能 1) 若在運動線路中設(shè)置障礙物，小車能夠避開障礙物 2) 提高小車的運行速度 3) 其他控制方 式：如無線控制 華中科技大學(xué) 2020 年 TI 杯電子設(shè)計競賽總結(jié)報告 3. 團(tuán)隊組成與 任務(wù) 分工 本小組分工的指導(dǎo)思想如下：為了最大程度實現(xiàn)并行性，我們按照模塊來劃分任務(wù)。供電方面，主控器使用兩節(jié)干電池單獨供電 ，電機等部分使用 充電電池供電。 【關(guān)鍵詞】： MSP430F5529 循跡 無線控制 超聲 波測距壁障華中科技大學(xué) 2020 年 TI 杯電子設(shè)計競賽總結(jié)報告 Abstract This curriculum project uses MSP430F5529, in the series of MSP430 ultra low power single chip microputer, as its main controller. In addition, the realization of the controller’s function can not leave motor, battery, sensing control template and so on, for example, free movement of the two drive vehicle, and automatic operation along runway by testing black and white lines, avoiding obstacles, wireless operation and other functions. The quick and easy information exchanging among each functional template has to thank to the abundance of I/O of F5529. On mechanical structure, two front wheels of the mini car are replaced by a universal wheel, so as to improve its sensitivity by large margin. PWM is used to control motor and single chip microputer to make PWM wave, in order to control its speed. The car can stop and turn left to avoid obstacles because L298N driving chip drives circuit, three infrared ray on pipes is used to test black and white lines, and an ultrasonic template is chosen to realize ranging barrier function. With wireless operating template, movement of the mini car can reach realtime control. Besides finishing basic requirement of this curriculum project, some broadening functions can also be achieved based on reliable hardware design and better software algorithm. Key words: MSP430F5529 tracking wireless control ultrasonic wave ranging counterguard 華中科技大學(xué) 2020 年 TI 杯電子設(shè)計競賽總結(jié)報告 目錄 1 概述 ……………………………………………………………… 3 2 設(shè)計目標(biāo) …………………………………………………………… 3 3 團(tuán)隊組成與 任務(wù)分工 ……………………………………………… 4 4 方案論證 …………………… ………………………………………… 4 電機驅(qū)動 模塊 ………………………………………………………… ..…… ...4 循跡 模塊 ……………………………………………………………… ..…… ...5 無線 模塊 …………………………………………………………… ..……… ...5 測距壁障 模塊 ……………………………………………………… ..……… ...5 5 系統(tǒng)總體設(shè)計 ………………………………………………………… 7 總體設(shè)計思路 ……………………………………………………………… ...7 主要器件選擇 ……………………………………………………………… ...7 主要元器件清單 …………………………………………………………… ...8 7 系統(tǒng) 各模塊 設(shè)計與實現(xiàn) …………………………………………… ..15 電機 驅(qū)動模塊 …………………………………………………………… ..15 循跡模塊 …………………………………………………………………… ...16 無線模塊 …………………………………………………………………… ...16 超聲波測距壁障模塊 ………………………………… …………………… ...17 9 心得與總結(jié) ………………………………………………………… ..26 10 致謝 ………………………………………………………………… 27 11 參考文獻(xiàn) …………………………………………………………… 27 12 附錄 ……………………………………………… .……………… ...27 華中科技大學(xué) 2020 年 TI 杯電子設(shè)計競賽總結(jié)報告 1. 概述 隨著控制技術(shù)及計算機技術(shù)的發(fā)展，智能車系統(tǒng)將在未來工業(yè)生產(chǎn)和日常生活中扮演重要的角色。華中科技大學(xué) 2020 年 TI 杯電子設(shè)計競賽總結(jié)報告 華中科技大學(xué)電子與信息工程系 2020 年 TI 杯電子設(shè)計大賽項目總結(jié)報告 項目名稱： 基于 MSP430F5529 的智能小車設(shè)計 團(tuán)隊成員： 通信工程 通信工程 通信工程 指導(dǎo)教師 : 2020 年 7 月 3 日 華中科技大學(xué) 2020 年 TI 杯電子設(shè)計競賽總結(jié)報告 課題名稱： 智能小車自動控制系統(tǒng) 【 摘要 】 本次課程設(shè)計以 MSP430超低功耗單片機系列 MSP430F5529為主控制器 ， 附加電機、電池、傳感控制模塊等，完成二驅(qū)小車自由運動、檢測黑白線實現(xiàn)沿軌道自動運行、能夠避開障礙物、無線控 制等功能， F5529的 I/O口豐富，使得各個功能模塊之間信息交流快捷方便?；诳煽康挠布O(shè)計和更加優(yōu)化的軟件算法，在實現(xiàn)本課設(shè)基本要求的基礎(chǔ)上，可實現(xiàn)部分?jǐn)U展功能。我們利用它自身的優(yōu)點，并加入了紅外對接管、無線控制以及超聲波測距模塊，成功實現(xiàn)了循跡黑白線，沿軌道運行，不偏離軌道；實時遙控小車前行，左右轉(zhuǎn)彎及后退；以及測距壁障等功能，能夠檢測到前方障礙，并在半米的距離內(nèi)左轉(zhuǎn)，避開障礙物。我們系統(tǒng)整機測試的過程與結(jié)果將會展現(xiàn)在第七小節(jié)。 負(fù)責(zé)電機控制及循跡模塊程序的設(shè)計與調(diào)試；小組分工；小車組裝；整機調(diào)試。但是電阻網(wǎng)絡(luò)只能實現(xiàn)有級調(diào)速，而數(shù)字電阻元器件比較昂貴。 方案三： 采用由 CMOS 管組成的 H 型 PWM電路。 通過比較，本系統(tǒng)需要對電機的速度進(jìn)行控制，而且方案三對于資源的要求不是很高，可以由單片機自己產(chǎn)生，不需要增加硬件，對軟硬件的要求不是很高，可以很好的滿足本系統(tǒng)的要求。 方案二： 使用發(fā)光二極管和光敏三極管組合。只要選擇數(shù)量和探測距離適合的紅外傳感器，可以精準(zhǔn)的判斷出黑線位 置。反射式光電檢測器就是其中的一種器件，它具有體積小、靈敏度高、線性好等特點，外圍電路簡單，安裝起來方便，電源要求不高。并在適當(dāng) 的距離內(nèi)采取壁障措施。 供電方案 方案一： 采用兩個電源供電， 將電動機驅(qū)動電源以及其周邊電路與單片機電源分別供電，由 于單片機的電壓較低，而電機需要的電壓較高，容易使單片機電壓過高而損壞，使用兩個電池供電，可以 提高系統(tǒng)穩(wěn) 定性，但是多一組電池， 增加了小車的質(zhì)量，同時也增加了小車的慣性，降低了靈敏度。 從安全性考慮，我們選擇方案一。無線控制模塊也可以通過 I/O 中斷控制電機驅(qū)動，控制小車運動。如圖 34 所示 小 車的基本機構(gòu)如下： 尋跡模塊