【文章內容簡介】 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）按照如上引腳連接后，我們可以通過改變端口的高低電平變化以控制小車的前進方向，通過改變端口的高低電平的占空比以控制電機的轉速。 定時器基礎知識介紹：定時器A功能模塊主要包括：（1）計數(shù)器部分：輸入的時鐘源具有4種選擇，所選定的時鐘源又可以4或8分頻作為計數(shù)頻率，Timer_A可以通過選擇4種工作模式靈活的完成定時/計數(shù)功能。 （2）捕獲/比較器：用于捕獲事件發(fā)生的時間或產(chǎn)生時間間隔，捕獲比較功能的引入主要是為了提高I/O 端口處理事務的能力和速度。不同的MSP430單片機，Timer_A模塊中所含有的捕獲/比較器的數(shù)量不一樣，每個捕獲/比較器的結構完全相同，輸入和輸出都取決于各自所帶控制寄存器的控制字，捕獲/比較器相互之間完全獨立工作。 （3）輸出單元：具有可選的8種輸出模式，用于產(chǎn)生用戶需要的輸出信號，支持PWM輸出。 定時器工作模式 ：（1）停止模式：停止模式用于定時器暫停，并不發(fā)生復位，所有寄存器現(xiàn)行的內容在停止模式結束后都可用。當定時器暫停后重新計數(shù)時，計數(shù)器將從暫停時的值開始以暫停前的計數(shù)方向計數(shù)。例如，停止模式前，Timer_A工作于增/減計數(shù)模式并且處于下降計數(shù)方向，停止模式后，Timer_仍然工作于增/減計數(shù)模式，從暫停前的狀態(tài)開始繼續(xù)沿著下降方向開始計數(shù)。如果不需這樣，則可通過TACTL中的CLR控制位來清除定時器的方向記憶特性。 （2）增計數(shù)模式：捕獲/比較寄存器CCR0用作Timer_A增計數(shù)模式的周期寄存器，因為CCR0為16位寄存器，所以該模式適用于定時周期小于65536的連續(xù)計數(shù)情況。計數(shù)器TAR可以增計數(shù)到CCR0的值，當計數(shù)值與CCR0的值相等(或定時器值大于CCR0的值)時，定時器復位并從0開始重新計數(shù)。增計數(shù)模式的計數(shù)過程如圖42所示。通過改變CCR0值，可重置計數(shù)周期。圖 增計數(shù)模式示意圖（3）連續(xù)計數(shù)模式：在需要65536個時鐘周期的定時應用場合常用連續(xù)計數(shù)模式。定時器從當前值計數(shù)到單增到0FFFFH后，又從0開始重新計數(shù)如圖43所示。圖 連續(xù)計數(shù)模式（4）增/減計數(shù)模式 需要對稱波形的情況經(jīng)?？梢允褂迷?減計數(shù)模式，該模式下，定時器先增計數(shù)到CCR0的值，然后反向減計數(shù)到0。計數(shù)周期仍由CCR0定義，它是CCR0計數(shù)器數(shù)值的2倍。計數(shù)器的計數(shù)過程如圖44所示。 圖 增/減計數(shù)模式 PWM信號的產(chǎn)生 使用定時器可以產(chǎn)生定時中斷、定時脈沖和 PWM（脈寬調制）信號。PWM信號是一種具有固定周期T和不定占空比t的數(shù)字信號，如果PWM信號的占空比隨時間變化，那么會產(chǎn)生不同的模擬信號。定時器的PWM輸出一共有8種模式： 在輸出模式7下，每次TA計數(shù)值超過TACCRx時，TAx引腳會自動置低，當TA計數(shù)至TACCR0時，TAx引腳會自動置高。因此實際的輸出波形就是PWM調制方波。只需要改變TACCR0的值即可改變PWM方波周期，改變TACCRx即可改變從TAx引腳輸出信號的占空比：TACCRx越大，占空比越大。 差速轉向控制 該控制的基本原理是：轉向時，智能小車的外側小輪的轉速增加，內側下輪的轉速降低，并且增加的量和減少的量大小相等，小車的中心速度保持原直線行駛時的速度不變。 循跡模塊 模塊綜述：作為小車自主循跡的主要部分，該部分必須完成小車精確地按照預定軌跡行駛的任務，確保不偏離軌跡較遠。該模塊采用一體式紅外對接管檢測黑線。本實驗中采用三路循跡，當檢測到黑線時，紅外接收管接收到反射回來的紅外光，其輸出立即發(fā)生高低電平轉換，該信號經(jīng)放大器放大后送到單片機進行處理。然后將處理后的結果發(fā)送到電機驅動模塊進行校正。為了保證小車沿著黑線行駛。我們將三路檢測器進行并行排列，當左（右）邊檢測到黑線時，小車左（右）轉，當中間一個檢測到黑線時，小車直行，使得控制精度得以提高。傳感器的安裝位置如圖所示： 邏輯設計： 開始 前方是否有障礙物 Y N右邊檢測到黑線 中間檢測到黑線左邊檢測到黑線左轉前行右轉 超聲波測距壁障模塊 模塊概述 超聲波作為智能車避障的一種重要手段，以其避障實現(xiàn)方便，計算簡單，易于做到實時控制，測量精度也能達到實用的要求，在未來汽車智能化進程中必將得到廣泛應用。我國作為一個世界大國，在高科技領域也必須占據(jù)一席之地，未來汽車的智能化是汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展必然的，在這種情況下研究超聲波在智能車避障上的應用具有深遠意義，這將對我國未來智能汽車的研究在世界高科技領域占據(jù)領先地位具有重要作用。本模塊選用了超聲波測距模塊HCSR04，它可以提供2cm到400cm的非接觸式距離感測功能，測距精度可達到3mm，模塊包括超聲波發(fā)射器、接收器與控制電路。本設計中，采用一個超聲波模塊，面對正前方，超聲波在距離檢測方面能夠較準確定位。該傳感器主要發(fā)射高頻超聲波，在遇到障礙物時發(fā)生像光一樣的反射和散射，從而通過發(fā)送和接受信號的時間得出距離，判斷是否要躲避前方的障礙物。 主要芯片介紹：HCSR04實物如下圖。其中VCC 供5V 電源，GND 為地線，TRIG 觸發(fā)控制信號輸入，ECHO 回響號輸出，OUT口不使用。圖5 超聲波模塊 器件的主要主要參數(shù)如下：HCSR04超聲波的供電電壓為DC5V。其他電氣參數(shù)如下：最遠射程4m最近射程2cm測量角度15176。輸入觸發(fā)信號10us的TTL脈沖輸出回響信號輸出TTL電平信號，與射程成比例 HCSR04的工作原理給最少10us的高電平信號，采用IO口TRIG觸發(fā)測距。模塊自動發(fā)送 8個40KHz的方波，自動檢測是否有信號返回；有信號返回，通過IO口ECHO輸出一個高電平，高電平持續(xù)的時間就是超聲波從發(fā)射到返回的時間。測試距離=(高電平時間*聲速）/2。167。 時序特性 從以上時序圖中可知，只需要提供一個10us以上的脈沖觸發(fā)信號，該模塊內部將發(fā)出8個40KHz周期電平并檢測回波。一旦檢測到有回波信號則輸出回響信號?；仨懶盘柕拿}沖寬度與所測的距離成正比。由此通過發(fā)射信號到收到的回響信號時間間隔可以計算得到距離。公式：距離=(高電平時間*聲速）/2。 開發(fā)板的中斷原理 首先查找數(shù)據(jù)手冊，了解單片機的端口情況： 其中與定時器相關的端口有： TA0：（Timer）TA1：（CCR1）、（CCR2）TA2：（CCR0）、（CCR1）TB0：（Timer）、（CCR3） 與I/O中斷相關的端口有： P1口：P2口：、 MSP430F5529總共有四個定時器，TA0、TATATB0，其中TA0有CCR0~CCR2，TA1有CCR0~CCR2，TA2有CCR0~CCR4，TB0有CCR0~CCR6。我們可以使用TASSEL_x語句選擇時鐘，若為 2，則代表的是選擇內部時鐘源SMCLK，其頻率為1MHz；當數(shù)字為1時，選擇內部時鐘源ACLK，其頻率為32768Hz；當數(shù)字為0和3時選擇的是外部時鐘。 此外我們使用MC_x語句選擇計數(shù)器的計數(shù)方式，當為增計數(shù)時，TA0定時器內部的計數(shù)器TA0R計到CCR0時歸零；0為停止計數(shù)；2為連續(xù)計數(shù)，指的是TA0R 計數(shù)到0xFFFF時歸零；3為增減計數(shù)，指的是TA0R增計數(shù)到CCR0后進行減計數(shù)，減到零后進行增計數(shù)。波形圖分別為：圖6 計數(shù)器計數(shù)模式CCR的值取值范圍為0~65535。我們使用ID_x語句，設置定時器的分頻；引腳輸出有7種模式控制。使用語句OUTMOD_x選擇，代表含義如下：OUTMODEx輸出控制模式說明000(模式0)電平輸出TA0x管教輸出電平由OUT控制位的值決定001(模式1)延遲置位當主計數(shù)器計至TA0CCRx值時，TA0x管腳置1010(模式2)取反/清零當主計數(shù)器計至TA0CCRx值時，TA0x管腳取反當主計數(shù)器計至TA0CCR0值時，TA0x管腳置0011(模式3)置位/清零當主計數(shù)器計至TA0CCRx值時，TA0x管腳置1當主計數(shù)器計至TA0CCR0值時，TA0x管腳置0100(模式4)取反當主計數(shù)器計至TA0CCRx值時，TA0x管腳取反101(模式5)延遲清零當主計數(shù)器計至TA0CCRx值時，TA0x管腳置0110(模式6)取反/置位當主計數(shù)器計至TA0CCRx值時，TA0x管腳取反當主計數(shù)器計至TA0CCR0值時，TA0x管腳置1111(模式7)清零/置位當主計數(shù)器計至TA0CCRx值時，TA0x管腳置0當主計數(shù)器計至TA0CCR0值時，TA0x管腳置1 對于定時器的中斷：其中包括溢出中斷、IO中斷等。在比較模式下，當主計數(shù)器計至TA0CCRx時，計數(shù)滿標志位置1。在捕獲模式下，當捕獲條件發(fā)生，相應的標志位置1。CCIFG標志會在中斷執(zhí)行后自動清零，其余模塊共用了中斷入口，他們的CCIFG標志位會根據(jù)TA0IV寄存器的值在知行相應的中斷后自動清除。中斷語句格式為pragma vector=Timer0_A1_VECTOR//Timer0代表的是TA0或者TB0，A1代表//的是處理的中斷由非CCR0的寄存器產(chǎn)生//否則A0指的是由CCR0產(chǎn)生__interrupt void TA0_ISR(void)//void后面的名稱隨意，聲明是中斷服務程序 對于I/O中斷：可以使用I/O中斷的I/。與I/O中斷有關的標志位有：PxIE寄存器用于設置每一位I/O的中斷允許，PxIES寄存器用于選擇每一位I/O的中斷觸發(fā)沿。在使用I/O口中斷之前，需要先將I/O口設為輸入狀態(tài)，并允許改為I/O的中斷，再通過PxIES寄存器選擇觸發(fā)方式為上升沿觸發(fā)或者下降沿觸發(fā)。PxIFG寄存器是I/O中斷標志寄存器：0=中斷條件不成立 1=中斷條件曾經(jīng)成立過。無論中斷是否被允許，也不論是否正在執(zhí)行中斷服務程序，只要對應I/O滿足了中斷條件，PxIFG中的相應位都會立即置1并保持，智能通過軟件人工清除。這種機制的目的在于最大可能的保證不會漏掉每一次中斷。在MSP430系列單片機中，P1口的8個中斷和P2口的8個中斷各公用了一個中斷入口，因此該寄存器另一個重要作用在于中斷服務程序中用于判斷哪一位I/O產(chǎn)生了中斷。 IO中斷的語句格式為：pragma vector=PORT1_VECTOR__interrupt void P1_ISR(void)//聲明一個中斷服務程序，名為P1_ISR() 模塊方案設計 硬件設計：超聲波的指向性很強，能量消耗緩慢，在介質中傳播的距離較遠，并且利用超聲波檢測距離設計比較方便，計算處理較簡單。總體方案的設計圖為：障礙物 超聲波模塊 MSP430 驅動電路圖 超聲波模塊總體方案 軟件設計： 。PWM使用定時器TA1，TA1CCR0設定周期，TA1CCRTA1CCR2用來設置兩個電機的轉速。該超聲波程序在一直執(zhí)行PWM驅動的同時持續(xù)進行。（TB0 Timer）輸出信號到Trig，（TA1 Timer）連接到Echo。將定時器TB0設置為增量計數(shù)模式，SMCLK為時鐘，為分頻，設置TB0CCR0=655361。TB0CCR1=60000。用于