簡(jiǎn)易智能電動(dòng)車(chē)的設計

摘要：智能小車(chē)采用TI公司的MSP430F2274單片機作為核心控制芯片，由液晶顯示模塊、電機驅動(dòng)模塊、傳感器模塊、電源模塊組成。在機械結構上，用兩個(gè)直流電機作為兩個(gè)前輪，再外加一個(gè)從動(dòng)輪，使小車(chē)的轉向更加靈敏。采用PWM驅動(dòng)芯片控制電機，紅外LED和一體化接收頭來(lái)避障?；诳煽康挠布O計和穩定的軟件算法，實(shí)現避障、測速等功能。
關(guān)鍵詞：MSP430；避障；PWM脈寬調制；低功耗；紅外傳感器

智能機器人的發(fā)展非常迅速，已經(jīng)廣泛應用于機械、電子、交通等領(lǐng)域，人們也在不斷地著(zhù)力于改進(jìn)機器人的智能，讓它更好地為人們提供便捷、舒適的生活。而智能電動(dòng)車(chē)作為機器人的典型代表，也在不斷地發(fā)展，方便人們對安全性能的追求。
文中智能小車(chē)采用TI公司的MSP430F2274單片機作為核心控制芯片，由液品顯示模塊、電機驅動(dòng)模塊、傳感器模塊、電源模塊組成?；诳煽康挠布O計和穩定的軟件算法，實(shí)現智能避障、測速等功能。

1 系統設計
1．1 設計思路
本系統劃分為控制部分和信號檢測部分。其中信號檢測部分包括：障礙物探測模塊，路程測量模塊?？刂撇糠职ǎ弘姍C驅動(dòng)模塊，顯示模塊，控制器模塊，計時(shí)模塊，狀態(tài)標志模塊。模塊框圖如圖1所示。

1．2 設計方案
(1)控制器模塊
本系統的控制器主要用于各個(gè)傳感器信號的接收與辨認、控制小車(chē)電機的動(dòng)作、控制顯示車(chē)速與運行的時(shí)間以及小車(chē)在停止時(shí)發(fā)出聲光等信號。
本系統的控制器采用TI公司的MSP430單片機。MSP430在電池供電的低功耗應用中具有獨特的優(yōu)勢。其工作電壓為1．8～3．6 V，正常工作時(shí)功耗可控制在200μA左右，低功耗模式可實(shí)現2μA甚至0．1μA的低功耗。MSP430系列單片機作為性能優(yōu)異的MCU在中國已經(jīng)得到了廣泛的應用。MSP430具有高集成度，通常在單個(gè)芯片上集成了12位的A／D轉換器、比較器、多個(gè)定時(shí)器，以及片內USART、看門(mén)狗、片內DCO等。一般單片就可滿(mǎn)足大多數的應用需要。支持JTAG在線(xiàn)編程，可以方便地實(shí)現程序的下載、仿真、調試和升級。
(2)電機驅動(dòng)模塊
電機的驅動(dòng)電路主要通過(guò)電機的正轉和反轉實(shí)現小車(chē)前后或者左右方向的選擇，并使用PWM控制芯片來(lái)實(shí)現對電機的控制，L298芯片實(shí)現電機的驅動(dòng)。
(3)顯示模塊
在小車(chē)運行過(guò)程中，需要對運行的時(shí)間和路程做必要的顯示，系統選用液晶顯示屏顯示時(shí)間和路程。液晶顯示屏(LCD)具有輕薄短小、低耗電量、無(wú)輻射危險，平面直角顯示以及影像穩定不閃爍等優(yōu)勢，可視面積大，畫(huà)面效果好，分辨率高，抗干擾能力強等特點(diǎn)。
(4)障礙物探測模塊
采用左右兩個(gè)紅外傳感器。紅外傳感器，是目前使用比較普遍的一種避障傳感器，可調節紅外傳感器的檢測距離為10～80 cm，開(kāi)關(guān)量輸出(TTL電平)，簡(jiǎn)單、可靠。
(5)計時(shí)模塊
計時(shí)模塊要求對小車(chē)從啟動(dòng)到停止的過(guò)程進(jìn)行計時(shí)，最小單位為0．01 s。由于本系統的控制器是由單片機構成的，其內部有很好的定時(shí)系統，因此系統使用MSP430F2274內置的定時(shí)器實(shí)現該模塊功能。
(6)電源模塊
雙電源供電。電機驅動(dòng)部分、顯示電路、紅外傳感器部分用小型蓄電池供電。小型蓄電池具有，輸出功率大，在負載不穩定的情況下能保證合適的電壓和電流輸出的特點(diǎn)。單片機和傾角傳感器則對電壓參數要求比較高．使用9 V干電池穩壓到5 V。這樣設計雖然不如單電源方便靈活，但可以將電極驅動(dòng)所造成的干擾有較高的抑制，提高了系統的穩定性能。

2 系統的硬件電路設計與實(shí)現
2．1 控制電路的設計
單片機接收從傳感器檢測電路輸入的邏輯信號和脈沖信號，并將輸入的信號進(jìn)行處理運算，以控制電流或控制電壓的形式輸出給被控制的單元電路，完成各項任務(wù)要求。