王道琛，李沅武
（1.华北理工大学电气工程学院?河北唐山?063210；2.华北理工大学电气工程学院?河北唐山?063210。
摘 要:本系统采用 TI 杯电子设计竞赛专用智能车底盘，电机驱动，红外反射传感器和 MSP430 处理模块构成一个坡道行驶电动小车。使用两个 L298N 电机驱动构成驱动，用于分别控制小车四个车轮。使用五个红外反射传感器构成前瞻， 用于循迹。使用 MSP430 处理模块发出和接受信号，调节驱动信号，使其在坡道上自动循迹骑线行驶。
关键词：电动小车；坡道行驶；红外反射传感器；MSP430 处理模块
1.引言
为了能使小车沿着指定路线在坡道上自动循迹骑线行驶。本设计采用两个双电机驱动与四个直流电机组成四轮电动小车驱动部分，车模采用 TI 杯大学生电子设计竞赛专用智能车底盘，并特地降低底盘高度使其能在坡道平稳行驶。本系统采用 MSP430作为四轮电动小车的控制核心，用 TCPT5000 红外反射传感器来识别黑白相间的纸带从而循迹， 采用内外差速实现对车骑线行驶的平衡调节，此外我们还用 OLED 屏幕以及矩阵键盘便于设置不同坡度以及时间的PWM输出，更加直观，为调试提供了方便。
2、 系统设计
2.1机械结构设计
本系统由车模，电路板，前瞻，驱动等四个基本部分组成。
车模由四个电机，以及四个轮子和一个底盘构成。
电路板由 MSP430 微处理器，OLED 屏幕，4*4矩阵键盘等模块组成，具有控制和调节各个部分的稳定的功能。
前瞻由四个 TCPT5000 红外反射传感器构成，具有循迹的功能，向处理模块提供信息。
驱动由两个 L298N 电机驱动构成，具有提供动力，由处理模块控制占空比。
为了能在坡道上稳定行驶，特地将车模的重心降低，加大前两轮和后两轮间距。
2.2程序设计
图1总系统概况
2.3 电路设计
本系统的电路由主板控制电路，MSP430f5529 平台，AMS1117 降压稳压系统组成。 主板控制电路提供 0.96 寸并口 OLED 屏幕，五路红外对管的 A0 接口，四路电机 PWM 控制接口，一路蜂鸣器控制接口，4×4 调参矩阵键盘电路组成，其余接口为备用接口。
MSP430f5529 为整个电路系统的核心，由一片 MSP430f5529 芯片及其最小系统电路组成。AMS1117-5.0 和 AMS1117-3.3 及其周围滤波电容分别为主板和 TCPT5000 红外反射传感
器供电，驱动电路由电源直接供电。
考虑到小车必须能够前进、倒退、停止，并能灵活专性，我们选用了电机专用驱动模块。为了能控制车轮的转速，可以采取 PWM 调速法，即由单片机的 TAi 和 TBi 输出一系列频率固定的方波，再通过功率放大来驱动电机，在单片机中编程改变输出方波的占空比就可以改变加到电机上的平均电压，从而可以改变电机的转速。左右两轮两个电机转速的配合就可以实现小车的前进、倒退、等功能。L298N 工作时，ISENA 接地，IN1 为 1 或 0 从 ENA 输入 PWM 怎可以控制电机正转或者反转。我们的设计中将 IN1 和 IN2 分别接到 I/O 口和一个非门从而可以用一个口来控制电机的正反转。
3、 测试结果
1.小车上标记点到停车标记中心线的垂直距离误差
根据题目要求，小车上标记点到停车标记中心线的垂直距离误差,测试多次所得结果如下图表 1所示：
表1 多次垂直距离误差记录
由上表可知，本系统很好完成基本要求（1）。
2.停车时是否立即发出声音提示
根据题目要求，停车时立即发出声音提示，测试多次所得数值如下图表 2所示：
表2 发出声音提示记录
由上表可知，本系统很好完成基本要求（1）
3.小车行驶过程中，其地面投影是否脱离标记线
根据题目要求，小车行驶过程中，其地面投影是否脱离标记线，测试多次所得数值如下图表3所示：
表3小车行驶过程中，其地面投影是否脱离标记线记录
由上表可知，本系统很好完成基本要求（1）。
4.行驶时间可在 10s~20s 间设定，设定时间与行驶时间误差的绝对值
根据题目要求，小车行驶过程中，其地面投影是否脱离标记线，测试多次所得数值如下图表4所示：
表 4 行驶时间可在 10s~20s 间设定，设定时间与行驶时间误差的绝对值记录
由上表可知，本系统很好完成发挥部分（2），（3）。
5.行驶状态是非匀速
根据题目要求，行驶状态如下图表5所示：
表5 行驶状态是非匀速记录
由上表可知，本系统很好完成发挥部分（2），（3）。
6.行驶过程中是否碾压、脱离标记线
根据题目要求，行驶状态如下图表6所示：
表6 行驶过程中是否碾压、脱离标记线记录
由上表可知，本系统很好完成发挥部分（2），（3）。
参考文献：
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[4]张亚辉，宋瑞刚，基于红外传感器的多路线自动寻迹小车设计[J].轻工科技，2013，23（08）
姓名:王道琛；性别:男；出生年月:2000年10月10日；民族:汉；籍贯:河北省邢台市；学历:大学本科；