08实验八.pdf

实验八、C51 输入/输出接口与红外导航 一、实验要求 了解红外传感器的工作原理，动手搭建红外电路，能够探测和避开障碍物； 改进程序，实现更可靠的壁障功能，可以尝试避开“悬崖”或者循线的功能； 对试验中出现的问题或现象进行总结，给出解释。 二、实验概要 1．搭建并测试IR 发射和探测器对 了解红外发射与接收器的工作原理，搭建合适的电路，编写程序，对IR 发射与探测器进行测试。 2 ．探测和避开障碍物 IR 检测器没有检测到红外光时输出为高电平，这与触须的作用很类似。那么，可以利用红外光的反射， 检测有没有从障碍物反射回来的光线，就可以判断前方有无障碍物。修改触须导航的程序，实现以上功能， 要求能够检测到一定范围内的较大的障碍物，并避开。 3 ．高性能的IR 导航 红外干扰测试，以及探测距离调整； 适当的修改程序，使小车行走过程更加流畅。 4 ．俯视的探测器可以做什么事情 原理同上，俯视的探测器可以探测前下方或者下方有无物体，这怎么用？可以反着用——我要探测“没 有物体”这种情况。比如，小车在桌子边缘，为了不掉下去，就需要这做。 实验中用黑色绝缘带模拟这一种情况。小车检测到绝缘带即表示到了桌子边缘，然后应该后退，以避 免掉下去。 三、实验内容 如今最热门的产品看起来都有一个共性：无线通信。比如私人用户可以把数据无线传输到便携电脑， 我们可以通过遥控自由选择频道。许多远程控制和 PDA 使用频率低于可见光的红外线进行信号通信。使 用一些便宜且应用广泛的部件，MCS-51 微控制器也可以收发红外光信号。 使用红外线前灯探测道路 不接触探测物体并不需要任何就像机器视觉那 样复杂的东西。许多机器人使用雷达（RADAR ） 或者声纳（SONAR ）。一个更简单的系统是使用红外 光来照射机器人的路线，然后确定何时有光线从目标 反射回来。由于红外远程控制技术的发展，红外线 发射器和探测器已经很普及并且价格便宜。 红外前灯 我们在宝贝车机器人上建立的红外物体探测系统 在许多方面就像汽车的前灯。当汽车前灯的射出的光 从障碍物体反射回来时，你的眼睛发现障碍物体，然后 你的大脑处理这些信息，并据此控制你的身体引导汽车。 宝贝车机器人使用红外线两极管LED 作为前灯，如图7-1 所示。他们发射红外光，在一些情况下，红外线从物体 反射从机器人前进的方向折回。宝贝车机器人的眼睛是 红外检测器。红外检测器发出信号来表明它们是否检测 图 7-1 用红外光探测障碍物 到从物体反射回的红外线。宝贝车机器人的大脑，MCS-51 微控制器据此做出判断并基于这个传感器的输入控制伺服 IR 检测器 电机。 IR （红外线）检测器有内置的光滤波器，除了需要 IR LED 我们用它的内部的光敏二极管传感器检测的980 nm 红外 线，它几乎不允许其它光通过。红外检测器也有一个电子 滤波器，它只允许大约 38.5 kHz 的信号通过。换句话说， 检测器只寻找每秒闪烁 38,500 次的红外光。这就防 止了普通光源像太阳光和室内光对IR 的干涉。太阳光是 直流干涉（0Hz ），室内光依赖于所在区域的主电源，闪烁 IR LED 套管 频率接近100 或120 Hz。由于120 Hz 在电子滤波器的 38.5 kHz 通带频率之外，它完全被IR 探测器忽略。 1．搭建并测试IR 发射和探测器对 图 7-2 本节需要的新部件 本实验中，你将搭建并测试红外线发射和检测器对。 元件清单: (1) 两个红外检测器 (2) 两个IR LEDs (3) 两对IR LED 套管 (4) 两个220 Ω 电阻 (红-红-棕) (5) 两个1 kΩ 电阻 (棕-黑-红) 搭建红外线前灯 如图7−3 所示，将红外LED 插入套管。 图7−3 将红外 LED 插入套管 　 确保LED 摁入到大的套管中。 　 将小的套管套在LED