自動(dòng)循跡小車(chē)

李相敏

【摘 要】本系統(tǒng)由單片機(jī)MSP430F5529、LDC1000評(píng)估模塊、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊以及電源模塊組成，實(shí)現(xiàn)小車(chē)自動(dòng)循跡的功能。通過(guò)檢測(cè)到地面上的鐵絲然后按照鐵絲的軌跡運(yùn)行，在運(yùn)行過(guò)程中當(dāng)遇到硬幣時(shí)，小車(chē)會(huì)停止并驅(qū)動(dòng)蜂鳴器發(fā)出報(bào)警信號(hào)，同時(shí)顯示其對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)；采用投射式光電傳感器測(cè)得小車(chē)運(yùn)行的距離和時(shí)間。

【關(guān)鍵詞】投射式光電傳感器；LDC1000評(píng)估模塊；MSP430F5529

1 系統(tǒng)方案論證與選擇

整個(gè)系統(tǒng)由MSP430F5529、LDC1000評(píng)估模塊、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊等模塊組成。各模塊的系統(tǒng)框圖如圖1所示。

1.1 單片機(jī)模塊

方案一：AT89C51 單片機(jī)。控制簡(jiǎn)單，其運(yùn)算速度慢，片內(nèi)資源很少，存儲(chǔ)器容量也小，難以作較復(fù)雜的程序設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的算法。

方案二：MSP430單片機(jī)。超低功耗，存儲(chǔ)量大，外部擴(kuò)展能力強(qiáng)，控制功能強(qiáng)。16位指令集處理器，14個(gè)雙向I/O口，每個(gè)I/O口均可作為中斷源。

基于以上分析，擬選用方案二。

1.2 LDC1000模塊

方案一：采用自繞線圈進(jìn)行檢測(cè)。理論上，當(dāng)線圈電感增大時(shí)，探測(cè)距離應(yīng)增加。但經(jīng)實(shí)測(cè)，該方法對(duì)線圈及其與之匹配的電容要求極高，計(jì)算困難，所以無(wú)明顯效果。

方案二：采用LDC1000模塊自帶PCB線圈。經(jīng)實(shí)驗(yàn)，通過(guò)合理設(shè)置模塊寄存器值，可以有效檢測(cè)3cm距離的金屬。但其有效檢測(cè)面積較小，只能檢測(cè)到線圈正對(duì)的金屬，可以通過(guò)增大檢測(cè)時(shí)的掃描密度解決。

綜上所述，我們采用LDC1000模塊自帶PCB線圈，所以選擇方案二。

1.3 電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊

方案一：采用步進(jìn)電機(jī)，其轉(zhuǎn)過(guò)的角度可以精確定位，可實(shí)現(xiàn)小車(chē)行進(jìn)過(guò)程的精確定位。但步進(jìn)電機(jī)的輸出力矩低。

方案二：采用直流電機(jī)，其轉(zhuǎn)動(dòng)力矩大，裝配簡(jiǎn)單，操作方便。速度的調(diào)節(jié)可以改變電壓也可以調(diào)節(jié)PWM。

基于以上，我們選擇了方案二，使用直流電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)電機(jī)。

2 主要單元電路

2.1 LDC1000模塊電路

本設(shè)計(jì)采用LDC1000模塊電路，原理圖如圖2。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

循跡流程圖如圖3所示。

4 結(jié)論

通過(guò)對(duì)本設(shè)計(jì)要求的技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行分析，能較好地完成以下幾個(gè)任務(wù)：

（1）在探測(cè)區(qū)域內(nèi)某處任意位置放置一枚第五套1角硬幣，在1角硬幣邊緣緊貼鐵絲。小車(chē)從起點(diǎn)進(jìn)入測(cè)試區(qū)域，當(dāng)LDC1000檢測(cè)到硬幣時(shí)小車(chē)停止，同時(shí)蜂鳴器發(fā)出報(bào)警信號(hào)。

（2）在4min內(nèi)小車(chē)完成尋跡，結(jié)束測(cè)試。

打破了以往金屬探測(cè)只局限于利用電磁感應(yīng)的慣例。采用AY-LDC1000作為探頭，使該系統(tǒng)具有檢測(cè)精度高、性能穩(wěn)定、易于擴(kuò)展等特點(diǎn)。

【參考文獻(xiàn)】

[1]王化祥，張淑英.傳感器原理及應(yīng)用[M].3版.天津天津大學(xué)出版社，2006.

[2]謝自美.電子線路設(shè)計(jì).實(shí)驗(yàn).測(cè)試[M].2版.華中科技大學(xué)出版社，2002.

[3]鄭君里，應(yīng)啟衍，楊為理.信號(hào)與系統(tǒng)[M].2版.北京高等教育出版社，2000.

[4]李朝青.單片機(jī)原理及接口技術(shù)[M].簡(jiǎn)明修訂版.北京北京航空航天出版社，1999.

[5]夏宇聞.數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì) Verilog實(shí)現(xiàn)[M].北京高等教育出版社，2006.

[責(zé)任編輯：朱麗娜]