G甲13XX 智能救援车

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1、2008山东省大学生电子设计大赛设计题目:智能救援车（G题）【本科组】编号：G甲13XX参赛队员：指导教师：参赛学校：2008年9月11摘要本文论述了系统设计原理，进行了理论分析和电路分析，详细阐述了硬件和软件设计，并进行了系统测试和结果分析。关键字：MSP430单片机，1、系统简介及方案论证1．1系统设计要求本系统要求设计并制作一个简易智能电动车，其行驶路线示意图如图1所示。图1：小车行走示意图1．基本要求（1）要求智能小车从A门进入并开始自动计时，从B门出来，在行进过程中，能自动选择适当的路径，避开墙壁，找到通路，三分钟之内到达B门；（2）11到达B门，停5秒，小车自动计时并

2、数字显示AB段所用的时间，并声光报警；2．发挥部分：（1）自B门外，循弧形引导轨迹BC前进（引导轨迹为2厘米宽）；（2）途中检测到铁片D（铁片D放置在轨迹BC前二分之一段上的任意位置）时停车3秒，并声光报警；（3）要求小车拾起铁片D，继续沿引导轨迹前进；（4）到达C点；在C点处，放下铁片D并停止前进。声光显示救援结束，并停止计时，分别显示BD、DC段所用的时间。铁片为直径2厘米的圆形薄片。2．2系统框图本系统采用超低功耗MSP430单片机设计，主要有。。。及LCD显示器等组成。系统组成框图如图2所示。112只红外传感器（避障）2只红外对管（线路跟踪）2只光敏传感器（寻找光源）单片

3、机（MSP430F12）电机驱动电路3只电机A/DLCD声光报警电源电路1只金属探测传感器图2：智能救援车系统结构图因此在设计中采用此方案。2、方案论证2．1总体方案选择根据题目要求，有两种解决方案。（1）精确定时法这种方案主导思想是在对电动车直线、转弯行驶速度以及行程的准确把握基础上利用单片机定时来使电动车顺利通过直道区、弯到区、障碍区并且最终到达车库。缺点：供电电压不稳定，易导致小车车速不稳定，则距离不好控制；另外路线固定不变，不能应对意外事件，而且想要准确跑完全程对于电动车的起始位置、直线行进参数、转弯半径进行精密测量和计算，智能化差。（2）传感器引导法这种方法核心是单片机

4、通过对传感器信号检测来控制制动电机和电机转向的动作，智能化大大增强，可以用下图形象的表示出来：我们把任务分为了迷宫区和寻迹区，划分依据是：两个部分所用到的感应器不同，实现方法也存在差别。迷宫区主要采用避障传感器寻迹区主要用黑白检测光电传感器和金属探测接近开关。比起前一种方案来说，这种方案应用面更广，也更接近实用化，智能化。重要的是单片机可以通过对感应器信号的检测来控制电机运作，从而大大提高了运行过程中的实时性，准确性、使得电动车能够轻松的完成整个过程。综上所述，本系统设计选用方案2。112．2避障传感器选择方案一：采用激光传感器测距。能非常准确地测出小车与障碍物的距离，但价格也高

5、，处理复杂，不符合我们的要求。方案二：采用超声传感器。进口的超声传感器，换能器薄，并且带处理电路，输出与距离成比例的模拟信号，通过AD转换，可获得距离信息，价格贵。也有一些较简单的超声传感器及处理电路，能输出开关量信息，价格也不贵，是一个好的选择，但由于没买到现成的处理电路，平常又没有做过这种电路，时间紧，故未采用。方案三：采用左右两个红外传感器。红外传感器，是目前使用比较普遍的一种避障传感器，可调节两个红外传感器的检测距离为10—80cm，开关量输出（TTL电平），简单、可靠。我们采用这种电路，能可靠地检测左前方、右前方、前方的障碍情况，为成功避障提供了保证。2．3寻迹传感器方

6、案方案一：采用CCD单色摄像头，配计算机主板及图像采集卡。对白背景下，黑线的识别，目前做的比较成熟，效果相当好。但成本高，很难找到合适的载体。方案二：采用颜色传感器。目前颜色传感器的应用，越来越广泛，效果也可以。但几百元的价格及相对复杂的处理电路，并且还需要光源，所以也不是一个很好的选择。方案三：采用一左一右两个红外发射接收对管。该传感器不但价格便宜，容易购买，而且处理电路，简单易行，实际使用效果很好，能很顺利地引导小车到达C点。2．2微控制器的选择单片机的选择在本系统的设计中至关重要。一条重要的原则就是要实现低功耗、低成本。MCS-51是一种利用比较广泛的8位单片机，指令系统为

7、CISC结构，111条指令，电源电压为5伏，两种低功耗方式，正常情况下消耗的电流为24mA，在掉电状态下，其耗电电流仍为3mA；即使在掉电方式下，电源电压可以下降到2V，但是为了保存内部RAM中的数据，还需要提供约50uA的电流。51单片机具有运算速度慢、功耗大、内部资源少等不足，因此在本系统设计中不予采用。11MSP430单片机采用最新的低功耗技术，工作在1.8～3.6V电压下，有正常工作模式(AM)和4种低功耗工作模式(LPM1、LPM2、LPM3、LPM4),在电源电压为3