自動循跡小車

李相敏

【摘 要】本系統由單片機MSP430F5529、LDC1000評估模塊、電機驅動模塊以及電源模塊組成，實現小車自動循跡的功能。通過檢測到地面上的鐵絲然后按照鐵絲的軌跡運行，在運行過程中當遇到硬幣時，小車會停止并驅動蜂鳴器發出報警信號，同時顯示其對應的實驗數據；采用投射式光電傳感器測得小車運行的距離和時間。

【關鍵詞】投射式光電傳感器；LDC1000評估模塊；MSP430F5529

1 系統方案論證與選擇

整個系統由MSP430F5529、LDC1000評估模塊、電機驅動模塊等模塊組成。各模塊的系統框圖如圖1所示。

1.1 單片機模塊

方案一：AT89C51 單片機。控制簡單，其運算速度慢，片內資源很少，存儲器容量也小，難以作較復雜的程序設計和實現復雜的算法。

方案二：MSP430單片機。超低功耗，存儲量大，外部擴展能力強，控制功能強。16位指令集處理器，14個雙向I/O口，每個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：采用自繞線圈進行檢測。理論上，當線圈電感增大時，探測距離應增加。但經實測，該方法對線圈及其與之匹配的電容要求極高，計算困難，所以無明顯效果。

方案二：采用LDC1000模塊自帶PCB線圈。經實驗，通過合理設置模塊寄存器值，可以有效檢測3cm距離的金屬。但其有效檢測面積較小，只能檢測到線圈正對的金屬，可以通過增大檢測時的掃描密度解決。

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 電機驅動模塊

方案一：采用步進電機，其轉過的角度可以精確定位，可實現小車行進過程的精確定位。但步進電機的輸出力矩低。

方案二：采用直流電機，其轉動力矩大，裝配簡單，操作方便。速度的調節可以改變電壓也可以調節PWM。

基于以上，我們選擇了方案二，使用直流電機作為驅動電機。

2 主要單元電路

2.1 LDC1000模塊電路

本設計采用LDC1000模塊電路，原理圖如圖2。

3 系統軟件設計

循跡流程圖如圖3所示。

4 結論

通過對本設計要求的技術指標進行分析，能較好地完成以下幾個任務：

（1）在探測區域內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。小車從起點進入測試區域，當LDC1000檢測到硬幣時小車停止，同時蜂鳴器發出報警信號。

（2）在4min內小車完成尋跡，結束測試。

打破了以往金屬探測只局限于利用電磁感應的慣例。采用AY-LDC1000作為探頭，使該系統具有檢測精度高、性能穩定、易于擴展等特點。

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