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)(编辑修改稿)

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)(编辑修改稿)内容摘要：

1 低功耗模式 2 低功耗模式 3 低功耗模式 4 CPU 关闭 CPU 关闭 CPU 关闭 CPU 关闭 CPU 关闭 ACLK、SMCLK 活动 ACLK、SMCLK 活动 MCLK、FLL+，DCOCLK关闭 MCLK、FLL+，DCOCLK关闭 ACLK、 MCLK、 FLL+，DCOCLK 关闭 MCLK关闭 MCLK关闭 DCO 的直流发生器保持 活动， ACLK 保持活动 天津理工大学中环信息学院 20xx 届本科毕业设计说明书 11 若未使用DCO，则自动关闭 ACLK 保持活动 CO 的直流发生器关闭，晶体振荡器停止 MSP430F149 单片机的地址分配如下表 所示： 表 单片机地址分配 Table MCU address allocation 地址 7 6 5 4 3 2 1 0 00h UTXIE０ URXIE０ ACCVIE NMIIE OFIE WDTIE rw0 rw0 rw0 rw0 rw0 rw0 WDTIE：看门狗定时器中断使能信号。 OFIE： 振荡器故障中断使能信号。 NMIIE：非屏蔽中断使能信号。 WDTIFG：溢出，或安全键违例，或 VCC 上电复位，或 RST/NMI 有复位条件时，置位。 OFIFG：振荡器发生故障时标志置位。 MSP430F149 单片机的内部时钟模块电路图如下图 所示： 图 单片机时钟模块电路图 MCU clock module circuit diagram MSP430 系列单片机存储器组织如下表 表 MSP430 系列单片机存储器组织 天津理工大学中环信息学院 20xx 届本科毕业设计说明书 12 Table MSP430 Series MCU memory anization MSP430F133 MSP430F135 MSP430F147 MSP430F148 MSP430F149 Memory Main:ierrupt vector Main:code memory information memory Boot memory Size Flash Flash 8kB 0FFFFhOFFE0h 0FFFFH0E000h 16kB 0FFFFhOFFE0h 0FFFFH0C000h 32kB 0FFFFhOFFE0h 0FFFFH08000h 48kB 0FFFFhOFFE0h 0FFFFH04000h 60kB 0FFFFhOFFE0h 0FFFFH01100h Size Flash 256Byte 010FFH01000h 256Byte 010FFH01000h 256Byte 010FFH01000h 256Byte 010FFH01000h 256Byte 010FFH01000h Size Rom 1kB 0FFFFh0C00h 1kB 0FFFFh0C00h 1kB 0FFFFh0C00h 1kB 0FFFFh0C00h 1kB 0FFFFh0C00h RAM Size 256Byte 02FFh0200h 512Byte 05FFh0200h 1kB 05FFh0200h 2kB 09FFh0200h 2kBe 09FFh0200h Peripherals 16bit 8bit 8bit SFR 01FFh0100h 0FFh010h 0Fh00h 01FFh0100h 0FFh010h 0Fh00h 01FFh0100h 0FFh010h 0Fh00h 01FFh0100h 0FFh010h 0Fh00h 01FFh0100h 0FFh010h 0Fh00h ROM 引导程序装载程序的目的是把数据下载到闪速存储器中。 各种读，写和擦除操作都必须在正确的下载环境中完成。 引导装载程序只能在 F 版本的器件上使用。 引导装载程序的功能：将外部设备寄存器或存储器中的数据施加并发送到引脚 上 (BSLTX)。 写定义：写进闪速存储器的数据是从引脚 (BSLRX)中读取的。 其端口功能如下表 所示： 表 MSP430 单片机端口功能 SCM MSP430 port function 端口 功能 P P2 I/O、中断功能、其他片内外设功能 P P P P P6 I/O、其他片内外设功能 S、 COM I/O、驱动液晶 闪速存储器有 n 段主存储器和每段 128 字节的两段。 信息存储器 (A 和 B)。 主存储器每个段长为 512 字节 [8]。 段 0 到 n 可以一步擦除，也可以每段分别擦除。 段 A 和 B可以分别擦除，或与段 0 到 n 作为一组擦除。 安全熔丝烧断是不可逆的。 然后对 JTAG进一步的访问完全不可能。 编程 /擦除电压的内部产生：无须使用任何外部元件，但是VCC 需求的电源电流增大。 编程和擦除定时由闪速存储器中的硬件控制，无需软件干涉。 在首次使用之前 ,用户应该执行一次对信息存 储器的擦除。 单片机的存储设备图注如下图 所示： 天津理工大学中环信息学院 20xx 届本科毕业设计说明书 13 图 MSP430F149 单片机的存储设备图注 MSP430F149 microcontroller storage device map 外围设备 :外设通过数据、地址和控制总线连接到 CPU，并能容易地用内存操作指令处理。 数字 I/O 有 6 个已实现的 8 位端口 P1 到 P6。 端口 P1 和 P2 用个控制寄存器，端口 P3， P4，P5， P6 仅使用 4 个寄存器，为应用提供数字输入 /输出的最大灵活性：所有单 I/O 口可独立编程。 任何输入输出和中断 条件的组合都是可能的。 端口 P1 和 P2 的所有 8 位对外部事件的中断处理完全实现。 利用所有指令对所有寄存器的读 /写访问都是可能的。 MSP430F149 单片机特点： ① 低电压、超低功耗。 工作电压 ~ ，正常工作模式 280μA@1MHz， ，待机模式 ， RAM 数据保存的掉电模式下。 五级节电模式。 ② 快速苏醒，从待机模式下恢复工作，只需要不到 6μS 时间。 ③ 16 位精简指令集 MCU，命令周期 125nS。 ④ 12 位 ADC，具有内部参考电压源，并且具有采样、保持、自动扫描等功能。 具有 12 位的模数转换器可以得到很高的精度，并且省去了使用专门的模数转换器给设计电路板带来的麻烦。 ⑤ 2 个 16 位计数器。 具有捕获、门限功能。 ⑥ 具有片内比较器。 ⑦ 支持 ISP（在线系统编程），方便开发和项目升级。 ⑧ 支持序列号，熔丝位烧写。 方便简单。 ⑨ 双串口 ⑩ 支持超小型封装： 64PQFP、 64PQFN。 天津理工大学中环信息学院 20xx 届本科毕业设计说明书 14 继电器 在本设计中采用的是 HK4100F 型继电器。 因为单片机的输出电压不足以驱动电机，所以采用输出为 5V 的继电器作为中间变压器来驱动。 本设计中继电器与 ULN20xx 同时焊接在一块 PC 板上，方便 接线。 HK4100F 继电器的实物图如图 所示： 图 继电器实物图 Relay physical map 本型号的继电器基本参数如下表 和 所示： 表 HK4100F 继电器的基本参数 Table The basic parameters of HK4100F relay 触点形式 1C1A1B 触点材料 SILVER ALLOY 触点负载 3A 250VAC/3A 30VDC 最大转换电压 300VAC/60VDC 最大转换电流 3A 最大转换功率 750VA/90W 接触电阻 100mΩ（ at 1A 6VDC） 电器寿命 1 105Ops(30OPS/min) 机械寿命 1 107OPS(300OPS/min) 天津理工大学中环信息学院 20xx 届本科毕业设计说明书 15 表 HK4100F 继电器的基本性能参数 Table The basic performance parameters of HK4100F relay 绝缘电阻 100MΩ 500VDC 触点与线圈间耐压 1000VAC 1MIN 触点间耐压 500VAC 1MIN 吸合时间 释放时间 温度范围 25℃ to +70℃ 稳定性 98m/s2 强度 980m/s2 振动 10 to 55HZ 湿度 35% to 85%RH 重量 Approx 安规认定 CUL TuV CQC HK4100F 继电器的外形图，接线图，及安装孔尺寸如下图 所示： 图 HK4100F 继电器的外形图、接线图、及安装孔尺寸 HK4100F relay figure, wiring diagram, and mounting hole size HK4100F 继电器的电气特性曲线如下图 所示： 天津理工大学中环信息学院 20xx 届本科毕业设计说明书 16 图 HK4100F 继电器电气特性曲线 The electrical characteristics of HK4100F relay curve 超声波测距仪器 US100 模块简介 US100 超声波测距仪器可实现 到 的非接触测距功能，它拥有比较宽的电压输入范围，大约在 ~ 之间，静态功耗低于 2mA，自带温度传感器，可以对测量距离的结果进行校正 ,同时，它具有多种通信方式，如 GPI0，串口等通信方式。 它内部自带看门狗，工作稳定可靠。 超声波测距仪的基本参数如下表 所示： 表 US100 超声波测距仪的基本电气参数 Table Basic electrical parameters of US100 ultrasonic range finder 工作电压 DC ~ 静态电流 2mA 工作温度 20~+70 度 输出方式 电平或 UART（跳线帽选择） 感应角度 小于 15 度 探测距离 2450cm 探测精度 +1% UART 模式下串口配置 波特率 9600，起始位 1 位，停止位 1位，数据位 8 位，无奇偶校验，无流控制。 天津理工大学中环信息学院 20xx 届本科毕业设计说明书 17 US100 的实物图如下图 和 所示： 图 US100 正面图 US100 front view 图 US100 背面图 On the back of the US100 map 下图 为 US100 超声波测距仪的五个管脚及模式选择跳线接口 图 模式选择跳线接口 Mode selection jumper interface 本模块的尺寸： 45mm*20mm*。 板上有两个半径为 1mm 的机械孔，如图 所示 : 天津理工大学中环信息学院 20xx 届本科毕业设计说明书 18 图 US100 超声波测距模块尺寸图 US100 ultrasonic ranging module size map 从左到右依次编号 1， 2， 3， 4， 5。 它们的定义如下： 1 号 Pin：接 VCC 电源（供电范围 ~）。 2 号 Pin：当为异步收发接收器模式时，接外部电路异步收发接收器的 TX 端；当为电平触发模式时，接外部电路的 Trig 端。 3 号 Pin：当为异步收发接收器模式时，接外部电路异步收发接收器的 RX 端；当为电平触发模式时，接外部电路的 Echo 端。 4 号 Pin：接外部电路的地端。 5 号 Pin：接外部电路的地端。 US100 超声波测距仪器的电平触发测距的时序如图 所示： 10US 8 40K 图 US100 测距时序图 US100 ranging sequence diagram 天津理工大学中环信息学院。