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本设计是基于MSP430微处理器的巡迹打靶坦克。系统由主控模块,红外巡迹,寻光模块,声光报警,炮台驱动及坦克驱动,以及其他相关电路构成。主控模块通过接收红外对管返回的场地信号,经平滑滤波处理得到黑线位置,通过PID增量控制算法控制减速码盘电机实现快速准确巡线,同时接收光敏器件反馈的检测电压,通过高速AD采样并进行滑动滤波处理,结合位置PID算法实现光源精确跟踪。
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红外巡迹
电机驱动 炮台控制
声光报警
基于 MSP430 的巡迹打靶坦克系统设计
摘要:本设计是基于 MSP430 微处理器的巡迹打靶坦克。系统由主控模块,红外巡迹,寻
光模块,声光报警,炮台驱动及坦克驱动以及其他相关电路构成。主控模块通过接收红外
对管返回的场地信号,经平滑滤波处理得到黑线位置,通过 PID 增量控制算法控制减速码
盘电机实现快速准确巡线,同时接收光敏器件反馈的检测电压,通过高速 采样并进行
滑动滤波处理,结合位置 算法实现光源精确跟踪。
关键词:MSP430 红外巡迹 PID 算法 光敏器件
Abstract:
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1 系统方案设计
1.1 系统硬件方案
为了实现坦克沿靶场中预先设置的轨迹快速寻迹,同时以光电方式瞄准光靶,实现激
光打靶。本设计以 MSP430 微处理器为控制核心,采用红外对管采集路况信息实现巡迹,
光敏电阻及光敏三极管检测光源并引导激光炮打靶。
系统总框图如下:
.
串口通讯
图 1 系统总体框图
1.1.1 巡线模块
方案一 采用 CCD 图像采集识别
电荷耦合器件 CCD(Charge Couple Device)是一种 MOS(金属-氧化物-半导体)结构
的新型器件。它具有光电转换、信号存储和信号传输的功能,在图像传感、信息处理和信
息存储方面应用广泛。
方案二 红外对管
采用反射式 LTH1550-01 红外对管组成传感器阵列,红外发光管发出红外光线,光敏
接受管接受地面的反射光,接受管接受到的发射光强随地面反射物体的颜色不同而变化,
传感器输出的电压值也随之而变化。
方案选择
方案一使用 CCD 的优点在于获取外界的信息量丰富,可以根据场上动态即时改变策略。
但是其硬件结构复杂,数据量和运算量很大。方案二采用红外光电传感器阵列,近距离红
外传感器体积小,可防止外部可见光线的干扰,红外线传感器阵列输出的数据量不大,适
合采用单片机控制的系统,电路设计简单、性能稳定可靠。基于以上原因,本设计采用方
案二。
1.1.2 寻光模块
方案一 光敏电阻
光敏电阻器体积小,重量轻,性能稳定,价格便宜,但测量不够灵敏。
方案二 光敏二极管
光敏二极管线性好,响应速度快,对宽范围波长的光具有较高的灵敏度,噪声低。但是
单独使用输出电流(或电压)很小,需要加放大电路。
方案三 光敏三极管
光敏三极管的光电流大,具有很高的灵敏度,聚焦型光敏三极管但对方向性要求非常
高。
方案选择
由于实际测试场地坦克最大和光源的距离达到 /!,而且光源与检测器件的相对位置不
确定,需要重点考虑所选器件的灵敏度和方向性。经实际验证,光敏电阻的方向性好,可
以用来判断光源的大致位置,光敏三级管比光敏二极管有更高的灵敏度,感光角度小,适
0
合对光源精确定位。因此采用方案一和方案三结合的方法,先粗调再微调的方式来控制炮
台寻找光源。
1.1.3 炮台驱动及坦克驱动电机选择
方案一 舵机
舵机直接接收 PWM 的控制驱动信号,控制方便,精度高,但是舵机功耗大,转角有限,
速度较慢。
方案二 步进电机
步进电机具有控制简单、定位精确、无积累误差等优点。但它在高速运行时扭矩小,而
且启动频率低、噪声大、价格较高。
方案三 直流减速电机
直流电机具有调速性能好、起动容易、能够载重起动等优点,虽 然定位精度不够,
但加上编码器,用 PID 算法可以达到控制目的。
方案选择
基 于 上 述 比 较 分 析 , 考 虑 电 机 的 转 角 、 精 度 和 转 矩 以 及 成 本 , 选 择 国 产
GB37Y3530 直流减速电机作为坦克的驱动电机, 最大驱动电流 0.4A,输出功率
3.1W。在炮台驱动电机使用上,为了使炮台转动更平稳,寻光定位更精确,将其改装
高减速比的减速箱并加装高精度的编码器作为炮台驱动。
1.2 系统软件方案
目前控制算法有人工智能、神经网络、PID、Bang-Bang 等,各算法有自己的优缺点,
各有适合运用的场合。由于坦克测试场地具有不定性,因此控制参数不定,得不到精确的
数学模型,系统控制器的 结构和参数必须依靠经验和现场调试来确定,并且对电机的控
制需要有极高的实时性和准确性,因此选用简单实用 控制算法作为本设计的理论算法。
1.2.1 PID 算法分析
PID 控制器对系统的稳定性、快速性和准确性有较好的调节作用。PID 控制算法用于电
机闭环调速是非常实用的。单片机作为 PID 控制器应使用离散增量式 PID 控制器。
PID 控制器的一般形式为:
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资源评论
- zds9204102012-08-01骗人的,我还以为是程序。。这个百度文库有免费版!
- w_liqin2012-08-14没有程序啊,不值得
- chengbbao2013-09-04有部分原理,没有程序
- ab6565652012-08-22这个不是程序,但还是有点借鉴意义的,希望下次简介写得清楚点,免得别人误会了。
fengzhishengzhu
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