自动循迹小车

李相敏

【摘 要】本系统由单片机MSP430F5529、LDC1000评估模块、电机驱动模块以及电源模块组成，实现小车自动循迹的功能。通过检测到地面上的铁丝然后按照铁丝的轨迹运行，在运行过程中当遇到硬幣时，小车会停止并驱动蜂鸣器发出报警信号，同时显示其对应的实验数据；采用投射式光电传感器测得小车运行的距离和时间。

【关键词】投射式光电传感器；LDC1000评估模块；MSP430F5529

1 系统方案论证与选择

整个系统由MSP430F5529、LDC1000评估模块、电机驱动模块等模块组成。各模块的系统框图如图1所示。

1.1 单片机模块

方案一：AT89C51 单片机。控制简单，其运算速度慢，片内资源很少，存储器容量也小，难以作较复杂的程序设计和实现复杂的算法。

方案二：MSP430单片机。超低功耗，存储量大，外部扩展能力强，控制功能强。16位指令集处理器，14个双向I/O口，每个I/O口均可作为中断源。

基于以上分析，拟选用方案二。

1.2 LDC1000模块

方案一：采用自绕线圈进行检测。理论上，当线圈电感增大时，探测距离应增加。但经实测，该方法对线圈及其与之匹配的电容要求极高，计算困难，所以无明显效果。

方案二：采用LDC1000模块自带PCB线圈。经实验，通过合理设置模块寄存器值，可以有效检测3cm距离的金属。但其有效检测面积较小，只能检测到线圈正对的金属，可以通过增大检测时的扫描密度解决。

综上所述，我们采用LDC1000模块自带PCB线圈，所以选择方案二。

1.3 电机驱动模块

方案一：采用步进电机，其转过的角度可以精确定位，可实现小车行进过程的精确定位。但步进电机的输出力矩低。

方案二：采用直流电机，其转动力矩大，装配简单，操作方便。速度的调节可以改变电压也可以调节PWM。

基于以上，我们选择了方案二，使用直流电机作为驱动电机。

2 主要单元电路

2.1 LDC1000模块电路

本设计采用LDC1000模块电路，原理图如图2。

3 系统软件设计

循迹流程图如图3所示。

4 结论

通过对本设计要求的技术指标进行分析，能较好地完成以下几个任务：

（1）在探测区域内某处任意位置放置一枚第五套1角硬币，在1角硬币边缘紧贴铁丝。小车从起点进入测试区域，当LDC1000检测到硬币时小车停止，同时蜂鸣器发出报警信号。

（2）在4min内小车完成寻迹，结束测试。

打破了以往金属探测只局限于利用电磁感应的惯例。采用AY-LDC1000作为探头，使该系统具有检测精度高、性能稳定、易于扩展等特点。

【参考文献】

[1]王化祥，张淑英.传感器原理及应用[M].3版.天津天津大学出版社，2006.

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[责任编辑：朱丽娜]