发布时间 : 星期三 文章基于超声波的智能避障小车的研究与设计本科毕业设计说明书(论文)更新完毕开始阅读a9328660cec789eb172ded630b1c59eef8c79a2d
天津理工大学中环信息学院2015届本科毕业设计说明书
表4.1 MSP430F149引脚 Table 4.1 The MSP430F149 pin
引脚编号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 CEPARK GND GND GND RXD TXD 5v 3V3 3V3 RTS DTR 别称 TXD RXD BOOT RST 接MSP430F149引脚 GND GND GND P11 P22 VCC 不接 不接 TCK RST 从上表可以看出MSP430F149的各个端口的功能。
4.1.1 US-100超声波测距仪器
超声波测距仪的端口配置如下图4.2所示：
图4.2 模式选择跳线接口 Fig.4.2 Mode selection jumper interface
自左至右依次编号1，2，3，4，5，定义如下： 1 VCC，电源正极入口，2.4V-5.5V宽电压。
2 当为UART模式时，接外部电路UART的TX端；当为电平触发模式时，接外部电路的Trig端。
3 当为UART模式时，接外部电路UART的RX端；当为电平触发模式时，接外部电路的Echo端
4 接外部电路的GND。 5 接外部电路的GND。
4.1.2 继电器
在本设计中采用HK4100F电磁继电器来驱动电机负载。因为单片机的输出电压为3V，不能够驱动电机正常运作，而继电器又能完美的达到预想的目的，所以采用本继
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电器。
HK4100F继电器的驱动原理图如下图4.2所示。在图中，CN2的1、2、3为继电器输出接线端子，其中1接到继电器的常开触点，2接到继电器的动接点，3接到继电器的常闭接点。当继电器吸合时，1-2将接通，相当于是开关闭合。因此可以在端子1-2上来接线用来控制其他电路。
当单片机的P34引脚输出低电平时，三极管T5饱和导通，+5V电源加到几点起线圈两端，继电器吸合同时状态指示的发光二极管将点亮[16]。继电器的常开触点闭合，相当于开关闭合。
当单片机的P34引脚输出高电平是，三极管T5截止，继电器线圈两端没有电位差，继电器衔铁释放，状态指示的发光二极管也将熄灭，继电器的常开触点释放，相当于开关断开。
图4.3 HK4100F电磁继电器驱动原理图 Fig.4.3 HK4100F electromagnetic relay drive schematic
4.1.3 电机
直流电机是实现直流电能和机械能相互转换的一种旋转电机，分为直流发电机和直流电动机。如果作为发电机，必须有原动机拖动，把机械能转换为直流电能，以满足生产的需要，如直流电机的电源、同步发电机的励磁电源、电镀和电解用的低压电源；如果作为电动机，将电能转化为机械能来拖动各种生产机械，以满足用户的各种要求。由于直流电机具有良好的气动特性，能在宽广的范围内平滑而经济地调速，所以它广泛的用于对起动和调速性能要求较高的生产机械上，如轧钢机、高炉卷扬设备、大型精密机床等。小容量直流电机广泛作为测量、执行元件使用。
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在本设计中，采用的是TT变速电机。电机采用扭力强劲抗干扰强磁电机, 超省电，空转电流0.1-0.2A,电机运行稳定，无抖动。本设计中对速度无要求 ，要稳定巡线，调速运行，用1：120的电机，6V电压，速度约90转/分钟，可以载重1公斤左右。 基本直流变速电机工作原理如下表4.2所示：
表4.2 基本电机变速工作原理
Fig.4.2 The basic working principle of variable speed motor
电机类型 小型直流电机 交流绕线电机 鼠笼式电机
变速原理 调整电枢电压 调整转子绕组 改变绕组接线方式 本电机所需要的驱动电压位6V，所以需要用继电器来间接控制。因为单片机的输出电压较低，难以驱动本电机。该电机功耗小，简单方便，故而采用TT变速电机驱动小车前进。
4.2 小车运行实际效果
在本设计中，通过不断地修改程序和硬件调试，最终成功达到最初的设计目的。使本小车在无人监控的情况下，距离障碍物20CM的时候会进行自动避障，因为在本设计中所使用的电机为变速电机而不是舵机，所以只能使小车在转弯的时候按照程序中所给的自动向左转动，直至没有障碍物，才会进行向前直走。下图为小车在面对墙壁的时候进行自动避障的实际运行图：
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图4.4 小车在障碍物距离大于20CM时的实际效果图
Fig.4.4 The car in the actual effect of obstacle distance is greater than 20CM map
在图中我们可以清晰地看到当障碍物与小车之间的距离大于20CM时，SP430F149单片机的指示灯会亮两个，当障碍物与小车之间的距离小于或等于20CM时，单片机的指示灯只亮一个，HK4100F继电器吸合，相当于开关闭合，此时程序就会发挥作用，驱动小车电机，左轮不转，右轮转动，使得小车的前进方向发生改变，向左转动直至无障碍物为止。
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