2008年吉林省大学生电子竞赛设计与总结报告G题—自动排爆车摘要本系统采用MSP430F449单片机为中心控制器，实现排爆车的自动排爆功能。整个自动排爆车包括：车架、单片机系统、L293D驱动主电机电路、寻迹电路、光电隔离电路、金属探测电路、金属处理电路、无线通讯模块、显示及声光报警电路九部分。单片机系统分为MSP430F449构成的控制系统和MSP430F413构成的无线通讯接收模块，控制系统主要完成小车排爆过程的控制、显示数据和发送数据，由MSP430F413构成的接收模块主要完成接收数据和显示接收到的数据的功能。在控制系统的控制下，小车能够完成题目的各项要求，在此基础上，我们加入了一些创新，如控制系统自检。关键字：单片机系统无线通讯控制系统自检1.方案比较与论证1.1方案一在小车头部安装一个金属检测线圈，线圈长度在车身允许范围内尽可能大，线圈后安装一导轨，可供电磁铁在其上左右运动，以达到精确搜索可疑金属并拾取的目的；小车进入排爆现场入口后，直接进入圆形排爆现场中心位置，然后排爆小车以走螺旋线的形式边运动便扫描，扫描到可疑金属后将其拾取，小车继续按原螺旋线运动直到检测到现场边线，之后小车沿边线回到起点。1.2方案二设计一个带有金属扫描装置的机械手臂，小车进入圆形排爆现场后沿现场边界运动，小车每运动一小段距离对金属扫描一次，然后再运动再扫描，如此往复运动直到扫描到可疑金属，扫描到可疑金属后用机械手将金属抓起，此后小车开始返程。1.3方案论证方案一：按照此方案小车的搜索区域可以覆盖整个圆形排爆现场，不存在扫描死区，搜索到可疑铁片存在大概区域后，小车微动启动电磁铁对该区域用电磁铁进行精确扫描，并将可疑铁片拾起，按预定路线返回到起点。电磁铁对铁片的吸附作用很大，只要电磁铁距离地面的高度足够，我们不用考虑铁片的厚度，电磁铁可以可靠的完成对铁片的拾取任务。方案二：按照此方案小车可以完成预定的对可疑金属的检测及返回起点，当铁片非常薄的时候，机械手完成对铁片的拾取时不是很可靠。经比较我们选择了方案二，该方案可以可靠的完成任务。2.主要硬件选择2.1单片机选择要完成该题目要求的任务，有多种单片机可供我们选择作为系统载体。由于我们知识有限，我们基本锁定了MCS51系列单片机和MSP430系列单片机作为选择范围。MCS51系列单片机是国内使用最多的产品，对其使用的技术很成熟。我们优先考虑使用该系列的单片机作为系统的载体，我们所熟知的该系列的单片机没有LCD驱动模块，为了达到显示时间的目的，我们需要外接LCD驱动电路。MSP430系列单片机是一款16位的超低功耗的产品，具有丰富的外部接口。该系列单片机把许多模拟电路、数字电路和微处理器集成在一个芯片上，包括A/D转换、D/A转换、LCD驱动电路等，真正的达到了“单片”的目的。消除了使用MCS51单片机需要外接某些电路的麻烦，可以使整个系统更加简洁。经过综合比较，我们选择了MSP430F449单片机作为我们作品的控制系统载体，选择MSP430F413单片机作为无线通讯接收模块的载体。2.2电机选择考虑到我们经常使用的电机和我们作品的需要，我们将直流电机和步进电机纳入了选择的方案。直流电机速度快，运转时电流较小，不能够单步运行，当电机掉电停止运行时，不能立即停止转动，需要较长时间才可以停下来。步进电机运转速度较慢，运转时电流较大，可以单步运行，当电机掉电停止运行时，可以较快停止转动，需要很短的时间。考虑到我们使用的MSP430系列单片机可以直接发出占空比可调的PWM波形，我们可以将直流电机的速度调慢，用不同占空比的PWM来控制直流电机；步进电机比直流电机耗能大，编写程序也较难。综合考虑我们选择了直流电机。2.3铁片检测结构选择我们可以选点金属探测器和金属探测专用电路，点金属探测器的探测范围比金属探测专用电路的探测范围要小，我们选择了金属探测专用电路。2.4无线通讯装置选择3.系统设计3.1总体要求设计并制作一个能模拟自动进入危险现场排除险情的简易排爆机器人小车。危险现场如图3-1所示。危险现场的通道起点距危险现场1.3m，通道宽35cm，画有1cm宽的黑色中心线，危险现场为直径1m的圆形平面，1.5cmх1.5cm的可疑铁磁材料薄片任意放置于圆形平面内，现场所有边界均为宽2cm的黑线。基本要求：1.要求机器人小车进入现场找到任意放置的可疑铁磁材料薄片。在整个搜索和转移过程中机器人小车除探头和机械手外均不得接触边线和可疑铁磁材料薄片，搜索到可疑铁磁材料薄片后将其搬移到起点，整个过程要求在5分钟内完成；2.机器人小车运行采取分段计时方式，从起点出发开始进行搜索计