高可靠小车红外光循迹设计原则.pdf

2013年12月1日现代电子技术Dcc.2013第36巻第23期Modern Electronics TechniqueVol 36 No高可靠小车红外光循迹设计原徐昌华(淮安信息业技术学院,江苏淮安223003)摘要:小年采用传统光循迹电路有两点不足:一是容易受环境光线的影响而造成误判;二是光衍射现象又容易被相邻的光管接收也造成误判。针对这两点不足,提出设计原则是采用低占空比强红外光调制发射能克服环境光线的千扰;再对光接收信号进行交流放大后解调能进一步克服环境千拢;采用逐个循环发射、接收能克服光衍射对相邻光敏管的千扰。最后对改进型的方案予以设计,给出电路结构框图及部分电路图。关键词:高可靠;小车循迹;光调制;光解调;光衍射中图分类号:TN911.7-34文献标识码:A文章编号:1004-373X(2013)23-0158-03Design principles of car infrared tracking with high reliabilityXI ChangAbstract: There are two disadvantages in traditional design of car optical tracking circuit, one is that the ambient lightcould result in mistake of judgment, and the other one is that light diffraction could he received by the light-sensitive diodesalso result in mislakc of judguenl. To resolve Lhese problcms, a design principle is proposed thal use slrong inraredwilh low duly cyele inslead o normal lighl Io modula could ovcremme Ihe interferenee of ambient lighl, and Ihen AC amplifieris used hefore demodulation, which could further overenme the interference. Sending and receiving the signals one hy one is aneffective measure to overcome the interference from diffraction to the light-sensitive diodes nearby. Finally, the improved versionol scheme is designed, and the structured flowchart and eleclronic schematic is givenKeywords: highly reliable; c r Racking; lighl modul lion; lighl demodulation; lighl diffraclion0引言为赛道;小车沿着赛道按要求(可以做些指定的任务行进时,能自动识别赛道并按赛道线条行走,称为小车历届全国大学生电子设计竞赛、全国职业院校大学循迹。如图1所示,该道是2010年全国职业院校大学生职业技能竞赛、飞思卡尔杯全国大学生智能车竞赛几生职业技能竞赛月球车兗赛项日湖南赛区赛道图乎都包含小车类的赛题。小车类赛题大部分又都有循迹的要求。循迹的方法一般可分为光控循迹、摄像循迹控炳类。光控循迹成本低、软件设计较为简单,设计制作周期短;摄像控循迹则相反:成本高,软件设计复杂,设计制作周期长。光控循迹的弱点也是显而易见的是容易受环境光线的影响而照成误判;另一点是出于光衍射现象的存在又容易被相邻的光敏管接收而造成误判。以下就此两点不足提出解决办法。图1小车術迹示意图1传统光循迹小车电路结构一般的,小车底部安装一排(或几排)红外光发射、1.1小车须迹简介接收阵列用于检测赛道,从而控制小车能沿线行走。光所谓小车循迹,就是在白纸上画出黑色的线条,称发射、接收阵列要与赛道成十字交叉排放,有的也做成弧形或倒V”字型排放这排红外光发射、接收阵收稿日期:2013-07-24列的数量越多越密,控制小车跑起来越稳,但编程时算第23期徐昌华:高可靠小车红外光循迹设计原则159法越复杂。般少则四、五个,多则来个,如图2所管发射信号的占空比降低而降低。降低红外发光二极示。也可以采用双排門甚至多排设计。管发射信号占空比后,可以在红外发光二极管上施加较大电流,甚至可以大大超过红外发光二极管的最大允许正向电流,而不会损坏红外发光二极管。增加的那接收部分电流相当于红外发光二极管的发光强度大大加强光发射88888888了,则抗干扰能力也进一步加强。板道2.,4采取稳定的38.5kHz频卒调制发射的红外光红外调制光信号在调制频率为38.5kIl时,红外光敏接收灵敏度最高。为获得较稳定的38.5kllz的调制频率,应避免用电图2小车循迹示意图阻、电容和电感等分立元件配合非线性器件组成振荡电1.2传统循迹小车红外光发射、接收电路路作调制信号,应采用品体振荡器或有源品体振荡器传统的红外光发射、接收电路明的发射部分用直流配合非线性元器件作振荡电路电流驱动,接收部分采用比较器。比较器的个比较点用晶体振荡器作MCU的外部晶体,用編程的方法用电位器调整直流电位,另一个比较点接光敏管的输出启动38.5kIz109%-20%占空比的PWM信号作调制振端,这种简易做法往往也能满足简单比赛要求。但抗十荡信号;也可以用品体振荡器配合非线性器件进行振扰能力较差。荡、分频后获得38.5kT10%20%频率和占空比路传统简易循迹电路图如图3所示。2.5采用交流放大电路作红外接收放大器即使调制光受到环境光的淹没,但是调制光并没有因此而消失。接收信号后送交流放大器放大,被淹没的平一K调制光信号仍可得到复原,而直流成份的环境光被交流放大器阻挡,这就有效还原出了被淹没的有效红外光,克服强环境光的干扰。图3一路传统简易術迹皀路图2.6采用巡回开通某一路发射接收克服光衍射采用红外光作发射接收的目的是为了减少环境光压线的那路原本不应该接收到信号,而相邻没压线的干扰,但若不采取辅助措施,当环境光线较强时,并线的那一路还在继续发光。由于光衍射,相邻没压线那不能很好的克服环境光线的干扰;另外,还需采取措施路发出的红外光很容易衍射到压线的那路红外接克服相邻收发对管的光衍射干扰。收管,导致判断失误,从而引起干扰当巡回开通某路时,任何时候只路发光,检测红外光循迹设计原则电路也仅接收这一路的信号,即使这时候发光的那一路2.1选择合适的光发射驱动电流衍射到压线的接收电路,但MCU并不去读取被衍射的一般