基于MSP430单片机的智能压路小车设计

基于MSP430单片机的智能压路小车设计

摘要：为了减少在道路修建时压路工人受路面的恶劣环境影响的问题，在此设计了智能无人压路小车来代替有人驾驶压路车。该小车由红外传感器模块实现对车体前方环境检测，以MSP430G2553单片机为控制核心，对传感器所采集到的数据进行比较处理，同时通过控制L298驱动模块实现直流电机的正反转，从而实现车体的移动、转向、变轨等动作。另外采用无线收发模块用以实现压路小车的无线控制，最终可实现智能压路小车的自动控制和遥控控制2种工作模式。

关键词：MSP430G2553； L298驱动；无线遥控；智能压路小车
中图分类号：TN919?34；TP23文献标识码：A文章编号：10047373X
(2014) 22?0098?03

Designof intel1igent rol1 er based on MSP430 microcontrol1 er

ZHANGGuo?qiang, BAI Ming?xiong, KANG Qi, ZHANG Ji

(Collegeof Ming De, Northwest Polytechnical University, Xi ' an

710124,China)

Abstract：Inorder to reduce the harm to workers?health by the

harshenvironment when roads are construeted, an unmanned intelligent

rollerwas designed instead of manned roller. An infrared sensor module

isused to detect the fronl environmenl. The microcontroller MSP430G2553

istaken as the control core to compare and process the data col 1 ected

bythe sensor, and control the L298 driver module to realize the forward

andreverse rotation of the DC motor for movement, turning, track change

andother actions of the roller. Tn addition, a wireless transceiver

moduleis used to control the roller. The two working modes (autonomous

controland remote control) for the roller were realized ultimately.

L298drive；wirelessremote control；

磁波信号，无线接收器将接收到的信号进行编码输入到单片机内，单片机通过程序对接收器输送进来的数据进行处理，并输出相应的控制信号对圧路机车体的运动状态进行控制。

图1系统总体框图
1.1红外线传感模块
红外线传感器主要包括发光二级管、光敏二极管、多级放大器、A/D转换。红外线发射电路使发射管发射红外光，经过障碍物反射后，由接收电路中的光敏二极管接收反射冋来的红外线，根据光敏二极管是否接收到红外线来判断前方是否有障碍。接收管接收到的信号非常微弱，耍把这样的信号放大到足以带动负载，必须经多级放大，以满足工程要求。光敏二
极管会产生一个与光强相对应的电流。电流经由运算放大器多级放大后，
再经过A/D转换后输岀。系统选取的红外线传感器采用负反馈模拟运算放大电路，具有高增益稳定性、宽放大器通频带与低非线性失真和噪音3大优点,并且负反馈还有対相应的输出量进行自动调节作用［1?2］。

1.2隔离电路
MSP430G2553是一款超低功耗的单片机，带载能力有限，JL引脚输出为3.3V左右［3］。而L298芯片所需要的输入控制信号为5V,所需的电流相对MSP430G2553较大，很容易造成单片机过载工作，导致电流过大烧毁单片机。因此对单片机的输出控制信号通过74HC04反相器进行隔离，使它有足够的带载能力驱动L298芯片，74HC04具有高输入阻抗，低功耗,

带载能力较强等特点［4］。隔离电路如图2所示。

图2隔离电路

1.3L298驱动模块
L298集成了2个H桥，搭成H桥臂的是2个NPN型三极管和两个PNP型三极管，这4个三极管的各个参数相同，控制三极管的导通与截止的是4个与门电路，与门的一个输入为控制信号的输入，另一个输入口为信号输入控制口，控制输入信号的通过与否来调节直流电机转速。

1.4直流电机
压路机需要足够的动力才能将碾轮驱动起来，用4个直流电机作为系统的动力系统。在该系统中采用额定电压为6V,转速为60rad/min直流
减速电机。通过控制每一个直流电机转动时间来控制车体的运动状态。对
于该系统的直流电机来说不仅要正转还要反转。当电机正常正转的时候突然给电机一个反转的信号，电机就会迅速的反转。这样对电机转子的扭力非常大，且由楞次定理可知电机两端的电压会迅速增高，很容易造成电机的烧毁。基于上述问题在电机的两端接一个电容，这不仅可以削减反向电压瞬间的峰值，也可以使瞬时流过电机的峰值电流得到缓冲作用［5］。

1.5无线收发器
由于工地环境复杂多变，系统增加了遥控控制方式，通过控制遥控器对该压路机的工作状态进行人为干预。这不仅有利于安全施工还有利于弥补人工智能的缺陷。

遥控一般是以电磁波或红外线为数据传输介质，实现指令的传送功

能。遥控器发送的数据要经过加密编码、调制、载波输出信号。接收模块,则进行相反的操作，提取出遥控器发射过來的命令，再由MCU执行相应的命令。无线遥控，有基于电磁波和红外线两种。红外遥控距离短，貝能直线方向遥控。电磁波的遥控具有衍射作用，能跨越一定的屏障，遥控时也不需要直线。电磁波无线遥控，就是在发射端发射一定频率的电磁波，接收端只提取出相同频率的电磁波信号，并经过解码得到发射端的数据[6]o 2系统软件设计
算法流程图如图3所示。

图3算法流程图
所设计的程序算法主要用以使压路机在无人状态下对一固定区域进
行自动的碾压，而对于压路机对区域面积的碾压次数（多少遍），可以通
过程序来控制，程序设有两个参量供修改。如下列程序：

a=k/20；

if（i==2*a+l）

{stop（）；

P2TE=0；}

K是指施工单位的区域的宽度，20是指车宽，A就是指压路机来回调几次头可以完成对整个区域的碾压；程序中的2表示的是碾压一个来冋，若让压路机碾压两个来回，则改为4,以此类推。工作过程示意图如图4所示。

假设车宽20cm,工地宽为80cm,那么只需要当压路机到达另一头后掉头（即变轨），这样只需要4次，也就是红外传感器只需要探测到4次障碍物就可以了，但是到了第4次，即图中4处时，需要的操作的不是掉头（即变轨），而是原地的掉头，此时需在程序中加个i=4来判断什么时候掉头，而i是由工地宽度和车宽来确定的。如果车还耍原路返回，那么原先由左向右开始的时候，是i为奇数的时候右掉头（即变轨），i为偶数的时候左掉头（即变轨），原路返冋时，掉头次序全变，所以在i二4的时候，再多进行一次i++,这样就乂变回了奇数右掉头，偶数左掉头。

图4工作过程示意图
3结论
该系统只需要一个红外探测器就可以实现来冋无人智能碾压，压路机
在无人控制的情况下可以在工人设定的范围之内自动工作，只要小车来回多次工作就可以压完工人所希望的血积，很大程度上可以减轻工人的劳动强度。而且还配备有遥控模块，更是贴近了人性化。

图5智能轧路小车
参考文献
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