單片機(jī)自動(dòng)巡線輪式機(jī)器人控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　4 光電檢測(cè)模塊設(shè)計(jì)

　　4．1 光電檢測(cè)過(guò)程

　　設(shè)計(jì)光電檢測(cè)模塊是為了讓機(jī)器人能夠檢測(cè)地面上的白色引導(dǎo)線。光電檢測(cè)電路主要包括發(fā)射部分和接收部分，其原理如圖4所示。

光電檢測(cè)過(guò)程

　　發(fā)射部分的波形調(diào)制采用了頻率調(diào)制方法。由于發(fā)光二極管的響應(yīng)速度快，其工作頻率可達(dá)幾MHz或十幾MHz，而檢測(cè)系統(tǒng)的調(diào)制頻率在幾十至幾百kHz的范圍內(nèi)，能夠滿足要求。光源驅(qū)動(dòng)主要負(fù)責(zé)把調(diào)制波形放大到足夠的功率去驅(qū)動(dòng)光源發(fā)光。光源采用紅外發(fā)光二極管，工作頻率較高，適合波形為方波的調(diào)制光的發(fā)射。

　　接收部分采用光敏二極管接收調(diào)制光線，將光信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)。這種電信號(hào)通常較微弱，需進(jìn)行濾波和放大后才能進(jìn)行處理。調(diào)制信號(hào)的放大采用交流放大的形式，可使調(diào)制光信號(hào)與背景光信號(hào)分離，為信號(hào)處理提供方便。調(diào)制信號(hào)處理部分對(duì)放大后的信號(hào)進(jìn)行識(shí)別，判斷被檢測(cè)對(duì)象的特性。因此，此模塊的本質(zhì)是將“交流”的、有用的調(diào)制光信號(hào)從“直流”的、無(wú)用的背景光信號(hào)中分離出來(lái)，從而達(dá)到抗干擾的目的。

　　4．2 光電探頭

　　光電探頭安裝在機(jī)器人底盤前部，共設(shè)置了5個(gè)檢測(cè)點(diǎn)。從理論上講，檢測(cè)點(diǎn)越多、越密，識(shí)別的準(zhǔn)確性與可靠性就越高，但是硬件的開銷與軟件的復(fù)雜程度也相應(yīng)的增加。采用該巡線系統(tǒng)保證了檢測(cè)的精確度，節(jié)約了硬件的開銷。發(fā)光二極管發(fā)出的調(diào)制光經(jīng)地面反射到光敏二極管。光敏二極管產(chǎn)生的光電流隨反射光的強(qiáng)弱而線性變化。把這種變化檢測(cè)出來(lái)，就可以判斷某一個(gè)檢測(cè)點(diǎn)是否在白色引導(dǎo)線的上方，從而判斷機(jī)器人和白色引導(dǎo)線的相對(duì)位置。

　　5 電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊

　　機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)件主要是電機(jī)和舵機(jī)，都可以采用PWM進(jìn)行調(diào)速與控制。根據(jù)脈沖編碼器的反饋信號(hào)，對(duì)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)控制。直流伺服電機(jī)的控制原理如圖5所示。調(diào)節(jié)：PWM的信號(hào)就能夠快速調(diào)節(jié)舵機(jī)的轉(zhuǎn)角，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的方向控制。

直流伺服電機(jī)的控制原理

　　6 結(jié)束語(yǔ)

　　基于5l型單片機(jī)的自動(dòng)巡線輪式機(jī)器人控制系統(tǒng)運(yùn)行平穩(wěn)可靠，抗干擾能力強(qiáng)，不僅滿足了機(jī)器人大賽的設(shè)計(jì)要求，同時(shí)也為智能機(jī)器人搭建了良好的控制平臺(tái)。