基于MSP430单片机的智能小车设计方案

智能小车涉及到高级计算机控制、电子机械、自动化等诸多学科，随着科技的不断进步，智能电子产品发展步骤不断加快，各种应用层次的机器人等大量出现，目前应用在智能小车或机器人的微控制器主要是8/16单片机或ARM和数字信号处理器DSP等。本设计采用TI公司生产的功耗低运行速度快且价格便宜的MSP430F2274为核心，避障检测采用测距精准的超声波传感器，该传感器采集小车周围的环境信息并传递给MSP430进行程序判断处理，从而达到控制小车自动避障的目的。

1 系统的总体结构框图

该系统主要由MSP430控制器，超声波避障模块，电机驱动，测速，语音模块，温度模块，小车的机械运动部分采用四轮差速转向式结构，前2个轮是驱动轮，分别由电机控制其运动，后两轮为随动轮。采用MSP430F2274单片机作为主控制单元，小车装有超声波模块来负责探测障碍物，做出避障决策。在小车的驱动轮上装有光电编码器对小车进行测速。为消除温度对测距的影响，使用温度传感器模块时刻检测小车周围的温度情况并修正。在小车上装配语音播报功能模块，能知道小车的位置和运行状态，总体结构框图如图1所示。

 

 

图1 系统的总体框图

2 智能小车的硬件设计

2.1 主控芯片

该设计是以MSP430F2274单片机为控制的核心部件。MSP430是一款16位的超低功耗单片机，采用了精简指令集（RISC）结构，具有丰富的寻址方式，片内资源丰富，处理能力强大、系统工作稳定，主要是它具有多路PWM输出，以作为该设计电机控制的有利资源，系统主控设计图如图2所示。

 

图2 系统主控设计图

2.2 超声波模块

避障是智能小车运动过程中最基本的功能，而避障首要是确定机器人自身与障碍物的距离并且定位。小车的避障探测模块采用SRF08超声波收发模块，其波频率为40 kHz，检测距离范嗣为3 cm~6 m，SDA和SCL分别为控制端和接收端，设计共采用4个超声波收发模块分别安装在小车的正前方，右前方和左前方和后方，4个模块分别接在MSP430单片机的I/OP1.0、I/OP1.1、I/OP1.2、I/OP1.3、I/OP1. 4、I/OP1. 5、I/OP1.6、I/OP1.6端口上，采用I/O触发测距，单片机给SDA提供25μs高电平信号，模块自动发送8个40 Hz方波，并且检测是否有返回信号，若有返回信号，SCL管脚输出高电平，高电平持续的时间就是超声波从发射到返回的时间，从而计算出超声波从发射到接收所用的时间t，常温下声波在空气中的传播速度（其中T为摄氏温度）

 

此时可得到是否避障的距离为s=vt/2。