外线从发出到被接受到的时间及红外线的传播速度就可以算出距离。红外线信号在遇到障碍物其距离的不同则其反射的强度也不同，
根据这个特点从而对障碍物的距离的远近进行测量的。 方案三：红外对管阵列，通过并排的红外接收管阵列对物体反射光的接受与否，搜索和跟踪系统，用于搜索和跟踪红外目标，确定其空间位置并对它的运动进行跟踪从而达到测距的目的。
综上，由于超声波在圆筒中有很大干扰，而且小球是曲面的，对光线的反射也会造成很大误差，因此选择红外对管阵列来测小球在圆筒中的高度。
1.3显示模块的论证与选择
方案一：采用1602屏做显示。1602屏幕便宜，使用起来编程也没有很多繁琐的步骤。但是1602的汉字显示较麻烦及显示区域不够都是其弊端。1602难以到达需求的要求。
方案二：用12864显示屏做显示。12864的显示为128x6，显示面积大，数字和汉字显示容易实现，程序要求不是很高，更加方便。 方案三：用彩屏做显示。彩屏显示效果好漂亮，但成本高，功耗大，编程设计相对繁琐。 综上采用12864做显示屏。 1.4电机驱动模块的论证与选择
本次设计的主要目的是控制风机的转速，因此电机驱动模块是必不可少，其方案有以下两种。
6
方案一：采用大功率晶体管组合电路构成驱动电路，这种方法结构简单，成本低、易实现，但由于在驱动电路中采用了大量的晶体管相互连接，使得电路复杂、抗干扰能力差、可靠性下降，我们知道在实际的生产实践过程中可靠性是一个非常重要的方面。因此此中方案不宜采用。
方案二：采用专用的电机驱动芯片，例如L298N、L297N等电机驱动芯片，由于它内部已经考虑到了电路的抗干扰能力，安全、可靠行，所以我们在应用时只需考虑到芯片的硬件连接、驱动能力等问题就可以了，所以此种方案的电路设计简单、抗干扰能力强、可靠性好。设计者不需要对硬件电路设计考虑很多，可将重点放在算法实现和软件设计中，大大的提高了工作效率。
基于上述理论分析和实际情况，电机驱动模块选用方案二。 1.5电源模块设计方案
电源是任何系统能否运行的能量来源，无论那种电力系统电源模块都是不可或缺的，对于该模块考虑以下两种方案。
方案一：通过电阻分压的形式将整流后的电压分别降为控制芯片和电机运行所需的电压，此种方案原理和硬件电路连接都比较简单，但对能量的损耗大，在实际应用系统同一般不宜采用。
方案二：通过固定芯片对整流后的电压进行降压、稳压处理（如7812、7805等），此种方案可靠性、安全性高，对能源的利用率高，并且电路简单容易实现。
根据系统的具体要求，采用方案二作为系统的供电模块。
7
2.电路设计 2.1系统总体框图
液晶显示控制按键操作控制MSP430供电传感器检测检测电源模块供电直流风机控制
图2.1系统总体框图
2.2单片机最小系统 2.2.1 MSP430单片机介绍 1.处理能力强
MSP430系列单片机是一个16位的单片机，采用了精简指令集（RISC）结构，具有丰富的寻址方式（7 种源操作数寻址、4 种目的操作数寻址）、简洁的 27 条内核指令以及大量的模拟指令；大量的寄存器以及片内数据存储器都可参加多种运算；还有高效的查表处理
8
指令。这些特点保证了可编制出高效率的源程序。
2.运算速度快
MSP430 系列单片机能在25MHz晶体的驱动下，实现40ns的指令周期。16位的数据宽度、40ns的指令周期以及多功能的硬件乘法器（能实现乘加运算）相配合，能实现数字信号处理的某些算法（如FFT等）。
3.超低功耗
MSP430 单片机之所以有超低的功耗，是因为其在降低芯片的电源电压和灵活而可控的运行时钟方面都有其独到之处。
首先，MSP430 系列单片机的电源电压采用的是1.8-3.6V 电压。因而可使其在1MHz 的时钟条件下运行时，芯片的电流最低会在165μA左右，RAM保持模式下的最低功耗只有0.1μA。
其次，独特的时钟系统设计。在 MSP430 系列中有两个不同的时钟系统：基本时钟系统、锁频环（FLL 和FLL+）时钟系统和DCO数字振荡器时钟系统。可以只使用一个晶体振荡器（32.768kHz）DT-26 OR DT-38[4] ，也可以使用两个晶体振荡器。由系统时钟系统产生 CPU 和各功能所需的时钟。并且这些时钟可以在指令的控制下，打开和关闭，从而实现对总体功耗的控制。
由于系统运行时开启的功能模块不同，即采用不同的工作模式，芯片的功耗有着显著的不同。在系统中共有一种活动模式（AM）和五种低功耗模式（LPM0~LPM4）。在实时时钟模式下，可达2.5μA ，在RAM 保持模式下，最低可达0.1μA 。
9
4.片内资源丰富
MSP430 系列单片机的各系列都集成了较丰富的片内外设。它们分别是看门狗（WDT）、模拟比较器A、定时器A0（Timer_A0）、定时器A1（Timer_A1）、定时器B0（Timer_B0）、UART、SPI、I2C、硬件乘法器、液晶驱动器、10位/12位ADC、16位Σ-Δ ADC、DMA、I/O端口、基本定时器（Basic Timer）、实时时钟（RTC）和USB控制器等若干外围模块的不同组合。其中，看门狗可以使程序失控时迅速复位；模拟比较器进行模拟电压的比较，配合定时器，可设计出A/D 转换器；16 位定时器（Timer_A 和 Timer_B）具有捕获/比较功能，大量的捕获/比较寄存器，可用于事件计数、时序发生、PWM等；有的器件更具有可实现异步、同步及多址访问串行通信接口可方便的实现多机通信等应用；具有较多的 I/O 端口，P0、P1、P2 端口能够接收外部上升沿或下降沿的中断输入；10/12位硬件 A/D 转换器有较高的转换速率，最高可达200kbps ，能够满足大多数数据采集应用；能直接驱动液晶多达 160 段；实现两路的 12 位D/A转换；硬件I2C串行总线接口实现存储器串行扩展；以及为了增加数据传输速度，而采用的DMA模块。MSP430 系列单片机的这些片内外设为系统的单片解决方案提供了极大的方便。
另外，MSP430 系列单片机的中断源较多，并且可以任意嵌套，使用时灵活方便。当系统处于省电的低功耗状态时，中断唤醒只需5μs。
10