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坡道行驶电动小车设计报告 摘要：为了满足坡道行驶电动小车的设计要求，我们进行了各单元电路方案的比较论证和确定，决定系统以16位单片机MSP430f149开发板作为电动小车的核心控制，对于小车的轮胎，我们选用的是橡胶轮胎，增大摩擦力，使小车爬坡能力更强，坡度更高的坡道也能稳定的行驶。对于小车在1cm×1cm黑白间隔的纸条上寻迹的问题，我们在车头设计了两排红外对管，每排4个，这样它可以更有效的沿着黑白纸条行驶，实现直行和转弯以及停止的功能。使用7针的OLED来显示小车行驶的路程、速度、时间等数据，OLED技术具有自发光、广视角、较高的对比度、功耗低、反应速度快等优点。使用低转速的编码电机，低转速的电机更稳定，爬坡力气更大利用msp430的OWM驱动，使用PID速度算法，编码电机的霍尔传感器可以时刻将速度反馈给msp430芯片，达到精确控制电机的效果。 一、小车方案选择与论证 1.1实现方法 角度测量（MPU6050）测量显示 角度测量 （MPU6050） 测量显示 轨道探测 （红外对管） 速度反馈PWM驱动系统（编码电机）中央处理单元（msp430） 速度反馈 PWM 驱动系统 （编码电机） 中央处理单元 （msp430） 信息显示区 信息显示区（OLED） 1.2方案论证 1.2.1控制器模块 根据题目要求，可以选择MSP430单片机或MSP432单片机。对于控制系统的选择，通过与组员以及导师的探讨。 MSP430 : 1、经济: 16位MSP430微控制器（MCU）经济实惠。 功耗: MSP430 单片机可作为低功耗 \o 嵌入式系统 嵌入式设备使用，其静态电流可小于1微安。MSP430 系列单片机的? \o 中央处理器 CPU?的最高频率为 25 MHz，但也可以降低频率以降低功耗。MSP430 有6种不同的低功耗模式，在不同的模式下可以禁用不需要的时钟或 CPU。此外，MSP430 还可在1微秒内被唤醒，这可使它在睡眠模式下可以维持更长的时间，让其平均功耗最小化。 外设: 内部 \o 振荡器 振荡器、 \o 定时器 定时器、 \o 脉冲宽度调变 PWM、 \o 看门狗计时器 看门狗、 \o UART UART、 \o SPI SPI、 \o I2C I2C、10/12/14/16/24 位? \o 类比数位转换器 ADC，以及掉电复位电路等，外设非常齐全。 功能: MSP430 系列单片机采用矢量中断，支持十多个中断源，并可以任意嵌套。用中断请求将 CPU 唤醒只要 6us，通过合理编程，既以降低系统功耗，又可以对外部事件请求作出快速响应。 基于上述考虑，MSP430价格相对于MSP432便宜许多，而且完全可以实现该题目小车的所有功能。所有我们选择MSP430单片机。 1.2.2寻迹探测模块 探测路面寻迹线的原理：光线照射到路面并反射，由于黑线和白纸的反射系数不同，可根据接受到反射光强弱由传感器产生高低电平并最终通过单片机判断是否到达偏离跑道。 方案一：由可见光发光二极管与光敏二极管组成的发射－接收电路。该方案成本较低，易于制作，但其缺点在于周围环境光源会对光敏二极管的工作产生很大干扰，一旦外界光亮条件改变，很可能造成误判和漏判；如果采用超高亮发光管和高灵敏度光敏管可以降低一定的干扰，但又将增加额外的功率损耗。如图1： 图一 方案二：自制红外探头电路。此种方法简单，价格便宜，灵敏度可调，但易受到周围环境影响，特别是较强光照对检测信号的影响，会造成系统不稳定。再加上时间有限，制作分立电路较繁琐。 方案三：集成式红外探头。可以采用集成断续式光电开关探测器，它具有集成度高、工作性能可靠的优点，只须调节探头上的一个旋钮即可以控制探头的灵敏度。此种探头还能有效地防止普通光源（如日光灯等）的干扰。 基于上述考虑，为了提高系统信号采集检测的精度，我们采用方案三。 1.2.3电机模块 方案一：直流电机：起动和调速性能好，可以通过PWM调速，过载能力较 强，受电磁干扰影响小; 方案二：编码电机：起动和调速性好，PWM调速，过载能力较强，受电磁场干扰小；自身带有编码器，可以通过PID反馈给控制器电机的运行状态。 基于上述考虑，为了提高时间、速度、以及停止位置的精度，所以我们采用方案二。 1.2.4 轮胎选择 方案一:采用普通轮胎，对其进行爬坡能力的测试，当达到20度左右时，就会打滑，而要求我们的30度完全达不到。而使用普通的不带编码的电机也不能使电动小车稳定的到达我们所固定的位置。多种现象都有一定的问题，还达不到比赛的要求。 方案二：采用擂台机器人轮胎，并对其进行爬坡能力的测试，在40度以下完全没有问题。而电机我们选用的是带编码的直流电机，因为带编码的电机能被控制