红外线避障小汽车.doc

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。 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 图2.4.5 HS0038A2型红外接收头内部结构 由图2.4.5可知，经过调制后发射的红外线被接收头接收后，通过其内部的自动增益控制、带通滤波器和解调电路等在OUT处输出调制信号。因为本设计采用的是250HZ的调制信号，其周期为4000μs，如果占空比为1：1，其半周期为2000μs，如果把OUT端口和单片机的外部中断连接在一起的话，足以能够引起单片机的中断了。在中断程序中来实现对障碍物的判断和控制小汽车的行驶方向。§5 H桥驱动电路 H桥驱动电路是小汽车的“双足”控制电路，对小汽车的行驶有着直接的影响。如图2.5.1所示，整个车体的驱动用两个H桥驱动电路，分别驱动两个直流电机，其控制口分别接单片机的I/O口，在此接在了P1口。在控制其行驶时，在P1.4为低电平的前提下，只要给P1.0、P1.1、P1.2和P1.3输出不同的高低电平就能控制小汽车的行驶，但是一定要注意的是，其中P1.0和P1.1的电平一定不能全为高电平，P1.2和P1.3的电平也一定不能全为高电平。现以P1.0和P1.1 如果全为高为例介绍其原理。 H桥电路的正常控制原理是，当P1.0为高电平、P1.1为低电平时Q6、Q3、Q2导通，Q1、Q5、Q4截止，所以电流的流向是从VCC Q2 Q3 GND，电机正转。如果当P1.0为低电平、P1.1为高电平时Q1、Q5、Q4导通，Q6、Q3、Q2截止，所以电流的流向是从VCC Q1 Q4