MSP巡迹打靶坦克系统设计方案.docx

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作者： Pan Hongliang
仅供个人学****br/>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 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。
关键词： MSP430 红外巡迹 PID 算法 光敏器件
系统方案设计
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
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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：
键盘
串口通讯
声光报警
图 1
系统总体框图

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
红外巡迹
MCU
光源检测
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。MCU
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 的优点在电于机获取驱外动界的信息量丰富， 可以根据场上动炮态台即控时改制变策略。 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。
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 5m，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。
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