华中科技大学2013年TI杯电子设计竞赛总结报告
华中科技大学电子与信息工程系 2013年TI杯电子设计大赛项目总结报告
项目名称： 基于MSP430F5529的智能小车设计
团队成员： 通信工程
通信工程 通信工程
指导教师:
2013 年 7 月 3 日
华中科技大学2013年TI杯电子设计竞赛总结报告
课题名称：智能小车自动控制系统
【摘要】
本次课程设计以MSP430超低功耗单片机系列MSP430F5529为主控制器，附加电机、电池、传感控制模块等，完成二驱小车自由运动、检测黑白线实现沿轨道自动运行、能够避开障碍物、无线控制等功能，F5529的I/O口丰富，使得各个功能模块之间信息交流快捷方便。在机械结构上，我们选购用一个万用轮代替两个前轮的小车，大幅度提高了小车的灵敏度。利用单片机产生PWM波，控制小车速度，选用L298N驱动芯片驱动电路，使用三路红外对接管检测黑白线，使用一个超声波实现测距壁障功能，使小车能够自动左转避开障碍物，使用无线控制模块，可实时控制小车运动。基于可靠的硬件设计和更加优化的软件算法，在实现本课设基本要求的基础上，可实现部分扩展功能。
【关键词】：MSP430F5529 循迹 无线控制 超声波测距壁障
华中科技大学2013年TI杯电子设计竞赛总结报告
Abstract This curriculum project uses MSP430F5529, in the series of MSP430
ultra low power single chip microcomputer, 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 microcomputer 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 real-time 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
华中科技大学2013年TI杯电子设计竞赛总结报告
目录
1 概述 ………………………………………………………………3
2 设计目标……………………………………………………………3 3 团队组成与任务分工………………………………………………4 4 方案论证………………………………………………………………4
4.1 电机驱动模块…………………………………………………………..……...4 4.2 循迹模块………………………………………………………………..……...5 4.3 无线模块……………………………………………………………..………...5 4.4 测距壁障模块………………………………………………………..………...5
5 系统总体设计…………………………………………………………7
5.1 总体设计思路………………………………………………………………...7 5.2 主要器件选择………………………………………………………………...7 5.3 主要元器件清单……………………………………………………………...8
7 系统各模块设计与实现……………………………………………..15
7.1 电机驱动模块……………………………………………………………..15 7.2 循迹模块……………………………………………………………………...16 7.3 无线模块……………………………………………………………………...16 7.4 超声波测距壁障模块………………………………………………………...17
9 心得与总结…………………………………………………………..26 10 致谢…………………………………………………………………27 11 参考文献……………………………………………………………27 12 附录……………………………………………….………………...27
华中科技大学2013年TI杯电子设计竞赛总结报告
1. 概述
随着控制技术及计算机技术的发展，智能车系统将在未来工业生产和日常生活中扮演重要的角色。智能小车系统综合运用了控制技术、传感器技术、电力电子、计算机、机械等专业领域的知识，使小车能够模仿人类的思想完成预定的控制任务，实现智能化。
本系统以MSP430F5529为主控芯片，这是一款基于闪存的产品系列，在操作电压范围1.8-3.6V内，性能达到25MIPS，启动时为12MIPS，拥有一个优化功耗的创新电源管理模块，内部有电压稳压模块，以及更高的存储能力。我们利用它自身的优点，并加入了红外对接管、无线控制以及超声波测距模块，成功实现了循迹黑白线，沿轨道运行，不偏离轨道；实时遥控小车前行，左右转弯及后退；以及测距壁障等功能，能够检测到前方障碍，并在半米的距离内左转，避开障碍物。供电方面，主控器使用两节干电池单独供电，电机等部分使用7.2V充电电池供电。小车可以通过无线控制的D键实现循迹和避障功能的切换。
本报告以下的内容将会按照以下结构来组织：
在第二小节中我们将会介绍设计的目标，以及小车将实现的基本功能和扩展功能；第三小节中，我们将会介绍组员分工情况；第四小节中，我们将按模块分析方案选取的原因，主要包括电机驱动模块，循迹模块、无线模块、测距壁障模块等四个主要模块；第五小节的内容是总体设计方案与应用场景的介绍，其中将详细介绍总体设计思路，核心器件的选择，并且列出了主要器件清单；第六小节里，将按照模块进行详细的介绍，其中包括每个小模块的基础知识、设计原理、软硬件设计、性能分析、模块的最终效果等。我们系统整机测试的过程与结果将会展现在第七小节。
2. 设计目标
2.2 基本功能
1) 2) 3) 4) 5) 6) 7) 8)
各个电路模块自行设计完成，机械模块自行购买 具有两种以上传感控制模块 能够控制二驱小车自由运动
能够在规定的时间内控制小车沿着具有直线和弧线的轨迹运动到停止处， 不能偏离轨道
能够利用红外线发射及接收对管检测黑白线 由电池供电；
使用MSP430开发板作为控制处理器
2.2 拓展功能
1) 若在运动线路中设置障碍物，小车能够避开障碍物 2) 提高小车的运行速度
3) 其他控制方式：如无线控制