作者:   發(fā)布時(shí)間:2014/5/29 9:18:24   瀏覽次數(shù):2880

基于紅外反射式光電傳感器系統(tǒng)工作原理

智能汽車作為一種智能化的交通工具，體現(xiàn)了車輛工程、人工智能、自動(dòng)控制、計(jì)算機(jī)等多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域理論技術(shù)的交叉和綜合，是未來汽車發(fā)展的趨勢(shì)。尋跡小車可以看作是縮小化的智能汽車，它實(shí)現(xiàn)的基本功能是沿著指定軌道自動(dòng)尋跡行駛。目前很多尋跡小車的路徑識(shí)別方案使用CCD來實(shí)現(xiàn)，其優(yōu)點(diǎn)是控制精細(xì)，前瞻距離遠(yuǎn)。但傳感器CCD價(jià)格較高、體積較大、數(shù)據(jù)處理復(fù)雜，因此在按既定路線行走的自尋跡小車設(shè)計(jì)中，反射式光電傳感器以其體積小、價(jià)格低、數(shù)據(jù)處理方便顯得更有優(yōu)勢(shì)。

1 系統(tǒng)工作原理

1．1 智能小車尋跡原理
在智能車系統(tǒng)中，尋跡電路采用紅外光電傳感器進(jìn)行檢測(cè)并且尋跡運(yùn)動(dòng)。紅外發(fā)射管發(fā)射的紅外線具有一定的方向性，當(dāng)紅外線照射到白色地面時(shí)會(huì)有較大的反射，如果距離取值合適，紅外接收管接收到反射回的紅外線強(qiáng)度就較大；如果紅外線照射到黑色標(biāo)志線，黑色標(biāo)志線會(huì)吸收大部分紅外光，紅外接收管接收到紅外線強(qiáng)度就很弱。尋跡時(shí)，引導(dǎo)線是黑顏色，不宜反光，當(dāng)紅外發(fā)射管輸出信號(hào)照射到黑色引導(dǎo)線上時(shí)輸出一個(gè)非常微弱的低電平，這個(gè)過程是一個(gè)負(fù)跳變過程，通過對(duì)此信號(hào)高低電平的檢測(cè)就可以知道小車是正在沿著引導(dǎo)線行駛，若不是沿著引導(dǎo)線行駛，單片機(jī)根據(jù)傳感器送回的信號(hào)可以判斷并驅(qū)動(dòng)電機(jī)正確轉(zhuǎn)向，從而使小車沿著正確的軌道行駛。本系統(tǒng)在小車的前部朝地面方向安裝了3個(gè)紅外對(duì)管，分別為左、中和右。本系統(tǒng)使用傳感器的型號(hào)為RPR220。
1．2 系統(tǒng)整體原理框圖
智能小車由車架、電源、光電傳感器、驅(qū)動(dòng)電機(jī)和主控制系統(tǒng)等組成，如圖1所示。智能車的工作過程是：3個(gè)光電傳感器探測(cè)路徑信息，并將這些信息輸入到單片機(jī)控制系統(tǒng)，單片機(jī)進(jìn)行分析，通過控制算法對(duì)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)發(fā)出控制命令，驅(qū)動(dòng)2個(gè)步進(jìn)電機(jī)，使小車沿指定的黑線前進(jìn)。

智能車的主控制器采用美國(guó)ATMEL公司生產(chǎn)的AT89C52。系統(tǒng)I／O口的具體分配如下：P2．0—P2．2共3位，用于小車前面路徑識(shí)別的輸入口；P1．0一P1．2用于驅(qū)動(dòng)電路L297的半步／整步、正轉(zhuǎn)／反轉(zhuǎn)和剎?？刂菩盘?hào)輸出；P3．1用于驅(qū)動(dòng)電路的時(shí)鐘信號(hào)輸出。

基于紅外反射式光電傳感器系統(tǒng)工作原理

2 路面黑線檢測(cè)電路

2．1 黑線檢測(cè)電路
黑線檢測(cè)電路共有3種方案，分別是圖2的(a)、(b)、(c)3個(gè)圖。圖2(a)中：RPR220光電傳感器應(yīng)用時(shí)，理想的工作狀態(tài)是輸出部分處于飽和導(dǎo)通，查閱參數(shù)得到：UCES為0．1～0．3 V，此時(shí)IF=20 mA，IC=0．1 mA，二極管的導(dǎo)通電壓大約為1 V，可以計(jì)算得到：

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