二、硬件电路图设计.docVIP

随着生产自动化的发展需要，机器人已经越来越广泛的应用到生产自动化上，随着科学技术的发展，机器人的传感器种类也越来越多，其中红外传感器已经成为自动行走和驾驶的重要部件。 红外的典型应用领域为自主式智能导航系统，机器人要实现自动避障功能就必须要感知障碍物，感知障碍物相当于给机器人一个视觉功能。智能避障是基于红外传感系统，采用红外传感器实现前方障碍物检测，并判断障碍物远近。 我们所涉及的整体方案思路是利用红外线传感器发射和接受信号模块来控制单片机，让单片机翻译传输指令，从而实现相应功能。具体的过程如下：两路红外传感器，每一路发射一个信号，当遇到障碍物信号被反射后，红外接收系统接收信号，经单片机处理后，证明相应方向存在障碍物，控制电机正转和反转，从而实现绕开障碍物继续前行。 一、任务： 利用单片机、红外实现避障，要求具有下述功能： 小车前进可以避开（前、左、右）一定距离内的障碍物； 实现下车前进时，不碰障碍物； 发挥： 1.利用超声波测距 2.红外寻迹可以控制小车行走的路迹 3.红外发射接收器，用遥控来控制小车的行走方向 二、 硬件电路图设计 §2 系 统 框 图 本设计制作的是单片机控制的自动避障小汽车，以单片机为小汽车的“大脑”，红外线探头为小汽车的“眼睛”，电机为小汽车的“双足”。“大脑”控制“眼睛”去看前方是否有障碍物，当“眼睛”看到障碍后，由大脑来控制“双足”的行动方向。从而实现小汽车的自动避障。电路原理简单，结构明了。如图2.2.1为整个系统的框图。 电路图如下图： 但为了使用方便，改用成品。（成品如下图） 2.驱动模块 在电机驱动模块中，由于电机的功率不大，我们可以选择使 用电桥驱动，电路图如下： 图2.2.1 系统框图 §4 红外线避障电路 避障方案选择， 方案一：采用超声波避障。超声波受环境影响较大，电路复杂，而且地面对超声波的反射，会影响系统对障碍物的判断。???? 方案二：采用红外线避障。利用单片机来产生38KHz信号，并用250HZ的方波对红外线发射管进行调制发射，发射出去的红外线遇到避障物的时候反射回来，红外线接收管对反射回来信号进行解调，输出TTL电平。外界对红外信号的干扰比较小，且易于实现，价格也比较便宜，故采用方案二。 红外线避障电路是小汽车的“眼睛”，其性能的好坏和抗干扰能力的强弱，就定了避障的准确性和灵活性。由于红外线受外界可见光的影响较大，因此用250Hz的信号对38KHz的载波进行调制，这样能减少外界的一些干扰。 接收管采用HS0038A2型号，输出TTL电平，有利于单片机对信号的处理。 避障电路采用红外线发射与接收原理，利用单片机产生250HZ和38KHz信号，并利用单片机的中断对红外线发射管进行调制发射，发射距离远近由RW调节，由于本设计的小汽车行驶速度较快，所以调节避障距离为20CM左右。发射出去的红外线遇到避障物的时候反射回来，红外线接收管对反射回来信号进行解调，输出TTL电平。利用单片机的中断系统，在遇障碍物时控制电机并使小车转弯。如图2.4.1所示 图2.4.1 红外线避障示意图 1、红外线发射部分 红外线发射电路通过单片机的控制，输出调制信号向前方发射，如果遇到障碍物后，红外光线被障碍物返回，被红外接收头接收，在其3脚输出250HZ方波信号，而其3脚和单片机的ITN0连接在一起，故当遇到障碍物后，会给单片机一个外部中断0信号，通过外部中断0程序，来控制小汽车的左转或者右转。从而实现避障功能。图2.4.2所示为红外线发射原理图。P2.1输入的是250HZ的方波，P2.0输入的是38K的载波，D0处发射的就是调制好的发射信号。各个波形如图2.4.3 a)、b)、c)所示。 图2.4.2 红外线发射电路 a). 38K载波 b). 250HZ调制信号 c). 调制后波形 图 2.4.3 红外线发射波形图 2、红外线接收部分 红外线接收电路如图2.4.4所示，红外线接收头在没有接收到红外信号时，INT0输出高电平，单片机不中断。在接收到信号时输出低电平，单片机中断。 接收头采用HS0038A2型一体化接收探头，其内部集成了输入部分、自动增益控制部分、控制电路、带通滤波器和解调电路。其内部框图如2.4.5所示 图2.4.4 红外线接收电路