基于MSP430的自主式移动机器人设计与实现

　　1 引言

　　自主式移动机器人是指能根据任务及环境信息做出全局路径规划，可在行进中不断感知局部环境信息并自主作出决策，从而能够安全行驶并到达目标的智能系统。移动机器人可广泛应用于工业、国防以及服务性行业。如自动割草机、洗尘机器人、教育机器人等。本文以MSP430单片机为核心介绍了一种移动机器人的设计雏形，该系统利用各种传感器感知周围环境，并在计算机与单片机之间实现无线通信，从而以无线方式控制移动机器人。

　　MSP430 是美国TI公司推出的16位高性能系列单片机，其高效16位精简指令结构可以确保任务的快速执行，大多数指令可以在一个时钟周期里完成，且具有高级语言编程能力，配套友好方便的集成开发环境足可加速软件的开发。由于MSP430采用了JTAG技术、FLASH 在线编程技术、BOOT-STRAP 等诸多先进技术，因此具有很高的性价比，并有超低的功耗和丰富的片上外围资源，很适合作为移动设备的微控制器来用。

　　2 硬件结构

　　笔者选用的MSP430F1232内含8kB可重复编程快闪存储器、256字节只读存储器(RAM)、多通道脉宽调制?PWM?计时器、看门狗计时器和USART通讯模块等，采用28脚TSSOP封装，因此易于进行小型化设计。MSP430F1232主要用来产生两路PWM信号，以对传感器信息进行处理。同时，笔者还选用电机驱动芯片L293D来驱动直流电机，并利用霍尔元件来检测电机速度;此外还安装了红外避障和光敏传感器以获取环境信息，并利用语音电路ISD25120来进行交互，而通过微控制器的UART经232接口芯片后利用无线模块PTR2000可与PC机端的无线模块进行通讯。图1所示为其系统框图。

　　2.1 PWM脉宽调制

　　MSP430单片机的Timer_A是一个非常有用的定时器，它可支持同时进行的多种时序控制、多个捕获/比较功能以及多种输出波形，也可以支持上述功能的组合。这里用Timer_A来产生两路PWM信号，并分别接L293D的12EN和34EN，以用来控制两个电机的起停、转向及速度。定时器工作在增计数模式时，可由捕获/比较寄存器CCR0确定周期T，而由CCR1和CCR2产生两路PWM信号。输出单元选择模式2。改变CCR1和CCR2的值，即可改变PWM信号的占空比，从而改变电机转速。

　　L293D的芯片电压为5V，电机驱动电压VCC2为11.4V?可通过3节3.8V的锂电池提供，5V电压经整流桥后可由稳压器LDO7805提供，MSP430F1232的3.3V供电电压可由LM33稳压输出。L293D与单片机的连接图如图2所示。

　　2.2 语音电路

　　语音电路采用120秒的语音芯片ISD25120来实现，该芯片有多种封装，本设计采用小巧的28SOIC封装，它控制简单，其P/T引脚为录放控制端，CE引脚为放音/暂停控制端，PD为RESET信号，这些RE-SET信号端可接单片机的I/O口P2.0、P2.1、P2.2，地址位的最高两位A8和A9均为高时，地址/模式输入端为模式选择，否则为地址输入。在与MSP430F1232连接时，A6、A8、A9接P3.6，A0接P3.7，其余地址引脚接地，这样就可方便地对ISD25120进行地址选段选择或模式控制。