智能电动车电路分析及源码分享 电路方案

功能介绍: 本小车以MSP超低功耗单片机系列MSP430F149和MSP430FE425为核心,完成寻迹、检测金属、避障、寻光、测速等功能。在机械结构上,对普通的小车作了改进,即用一个万用轮来代替两个前轮,使小车的转向更加灵敏。采用PWM 驱动芯片控制电机,红外传感器检测黑线,金属传感器检测铁片,光敏器件检测光强,红外 LED 和一体化接收头来避障。 方案描述: 【系统框图】 本系统以 MSP430F149 和 MSP430F425 为控制核心。整个硬件框图如下图所示: 【主控模块】 MSP430 系列单片机是美国TI公司1996 年开始推向市场的一种 16 位的超低功耗的混合信号处理器。其之所以称之为混合信号处理器,主要是由于其针对实际应用需求,把许多模拟电路、数字电路和微处理器集成在一个芯片上,以提供“单片”解决方案。MSP430 单片机更适合于低功耗、高速实时控制以及数据计算,它拥有更多的片上资源供设计使用,是设计的不错选择。 由于本小车实现功能较多, 因此我们选择了 MSP430F149 和 MSP430FE425为双核心的系统。通过编写通信协议,完成其之间的串行通信。 其中MSP430F149 主要完成电机驱动、寻迹、避障、寻光等功能,MSP430FE425 主要完成金属检测、测速、液晶显示等功能。 【电机驱动模块】 电机的驱动芯片选用 L298N 作为驱动芯片。工作稳定电机驱动信号由单片机提供,信号经过光耦隔离后,传至 PWM 控制芯片 L298N,通过 L298N 的输出脚与两个电机相连。 【寻迹模块】 当小车在白色地面行驶时,装在车下的红外发射管发射红外线信号,经白色反射后,被接收管接收,一旦接收管接收到信号,输出端将输出低电平;当小车行驶到黑线时,红外线信号被黑色吸收后,将输出高电平,从而实现了通过红线检测信号的功能。将检测到的信号送到单片机的 I/O 口,当 I/O 口检测到的信号为高电平时,表明红外光被地上的黑线吸收了,表明小车处在黑色的引线上;同理,当 I/O 口检测到的信号为低电平时,表明小车行驶在白色地面上。反射式红外传感器 ST188 采用高发射功率红外广电二极管和高灵敏度光电晶体管组成。检测距离可调整范围为 4-15mm;采用非接触检测方式。 【金属检测模块】 采用市售的接近开关,无信号时,探头输出高电平。检测到金属时,电平跳变为低,单片机再进行相应处理。相应金属传感器型号为 LJ18A3 型。 【寻光避障模块】 寻光避障模块均设计为环状传感器结构,共排布若干个传感器组,每个传感器组包含红外收发模块和光敏电阻。 【光源检测模块】 光敏电阻A组到E组从不同方向采光,每个光敏电阻的电压信号进入单片机片内ADC,利用F149系列内置的ADC12模块,实现了对五个方向光强的采集。由ADC的值,判断光强不同来确定小车的趋光方向;同理,可设定一个阈值比较,得出一开关信号调节最终小车停在车库内。 避障模块,利用单片机定时器发出可调制的 38KHz 红外线,利用一体化接收头判断,再由小车执行相应的避障动作。 【测距和显示模块】 利用磁钢和干簧管,在车轮上均匀粘贴若干磁钢。每当车轮上磁钢转动至干簧管处,单片机进行一次计数,结合车轮半径就能求出小车行进距离。 显示模块采用段码液晶来实现, FE425 上有专门的液晶接口, 可以很方便地实现电路。液晶采用 4-MUX 输入方式的 7 位半段码液晶。 智能电动车电路主控板截图: