基于單片機(jī)的教育機(jī)器人的設(shè)計(jì)

3.3 紅外光電傳感器尋跡陣列模塊

　　紅外光電檢測電路工作原理是：紅外線射到路面并反射，利用紅外線在黑線和白線對(duì)光的反射系數(shù)不同的特點(diǎn)一白色反光線，黑色吸收光線，電路設(shè)計(jì)一個(gè)發(fā)射紅外光和一個(gè)紅外光敏二極管，當(dāng)檢測到黑線時(shí)，檢測電路向單片機(jī)發(fā)出一個(gè)高電平信號(hào)。當(dāng)檢測到白色時(shí)，檢測電路向單片機(jī)發(fā)出一個(gè)低電平信號(hào)。

　　由7組紅外光電檢測電路排成一排構(gòu)成一個(gè)紅外光電傳感器陣列模塊，安置在機(jī)器人的車頭位置。在對(duì)黑線循跡的過程中，紅外光電傳感器陣列模塊可以求得機(jī)器人對(duì)黑線軌跡位移偏移量。單片機(jī)檢測到紅外光電傳感器陣列模塊的信號(hào)與機(jī)器人的位移偏移量如表1所示。

　　當(dāng)機(jī)器人行駛的狀態(tài)不一樣時(shí)，7組傳感器輸出的值也對(duì)應(yīng)不同，從表中可以得到機(jī)器人在巡航過程中機(jī)器人所處位置與黑色軌跡的偏移量。

　　3.4 車速檢測模塊

　　教育機(jī)器人系統(tǒng)通過車速檢測模塊來讀取當(dāng)前車速。采用的方法是在后左右輪上分別粘貼一個(gè)均勻分布有黑白條紋的編碼盤（見圖3（a）），利用圖3（b）的檢測電路來對(duì)編碼盤上的黑白條紋進(jìn)行檢測。當(dāng)車輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，紅外接收管接收到的反射光強(qiáng)弱高低變化就會(huì)產(chǎn)生與車輪轉(zhuǎn)速相對(duì)應(yīng)的脈沖信號(hào)，將該脈沖信號(hào)進(jìn)行放大整形后輸入單片機(jī)的引腳P3.4和P3.5，記錄單位時(shí)間內(nèi)所得到的脈沖數(shù)，就能夠表示出當(dāng)前車左右輪子的速度，同時(shí)通過累加可以計(jì)算出小車所行走的路程。

　　3.5 其他電路

　　數(shù)碼管顯示電路主要是顯示當(dāng)前機(jī)器人的行走速度。采用LED數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示，段碼用PNP三極管驅(qū)動(dòng)。系統(tǒng)顯示的距離范圍在10米之內(nèi)，選用4位LED共陽數(shù)碼管，通過單片機(jī)編程實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)掃描顯示。顯示字符由單片機(jī)P0口送出，P1.6、P1.7、P3.0和P3.1分別控制每一位數(shù)碼管的動(dòng)態(tài)顯示。

　　報(bào)警電路通過單片機(jī)P3.7控制蜂鳴器來完成。P3.7輸出低電平時(shí)，蜂鳴器報(bào)警；P3.7輸出高電平，蜂鳴器不報(bào)警。單片機(jī)的外部中斷輸入口P3.2和P3.3與地之間分別接入輕觸按鈕作為系統(tǒng)的啟動(dòng)和停止開關(guān)，作為按鍵輸入電路。