光电导航的智能移动测量小车.docxVIP

基于光电导航的智能移动测量小车1.驱动轮前轮亦为驱动轮,其决定小车能否灵活拐弯的关键部分。这辆小车和汽车不同，不是靠摆舵来控制转弯，而是靠左右后轮速度差来实现转弯控制。小车的两前轮是靠舵机进行驱动的。通过两路PWM波实现对其的控制。只要调整PWM波的占空比即可控制舵机的转速。当小车左轮的速度高于右轮时，小车右转弯；反之，当小车右轮的速度高于左轮时，小车左转弯。小车后轮属从动轮，质地较硬，其与地面磨擦力较小，与其动力相比可以忽略不记。所以它可以自由偏移，而不影响小车的转向.2舵机舵机是一种位置伺服的驱动器。它接收一定的控制信号，输出一定的角度，适用于那些需要角度不断变化并可以保持的控制系统。在微机电系统和航模中，它是一个基本的输出执行机构。电源线和地线用于提供舵机内部的直流电机和控制线路所需的能源．电压通常介于4～6V，一般取5V。注意，给舵机供电电源应能提供足够的功率。控制线的输入是一个宽度可调的周期性方波脉冲信号，方波脉冲信号的周期为20 ms(即频率为50 Hz)。当方波的脉冲宽度改变时，舵机转轴的角度发生改变，角度变化与脉冲宽度的变化成正比。3反射式红外传感器反射式红外传感器ST188采用高发射功率红外广电二极管和高灵敏度光电晶体管组成。检测距离可调整范围为4－15mm；采用非接触检测方式。反射式红外传感器中包含一个发射器LED和一个光探测器（光敏二极管／光敏三极管）。着两个元件被封装在同一个塑料壳体中，并且排列成适合他们工作的理想位置。LED发出的一束光被一个表面反射后又回到探测器中。图1.4是反射式红外传感器的工作原理图。封装在矩形壳体中的是发射器LED（由左侧的白色方块表示）和探测器装置（在右侧）。虚线表示光线从发射器LED中发出并反射回探测器；探测器检测到的光强大小取决于物体表面的反射率，而这一光强就是传感器的输出值。如图所示，选通信号（高电平）经过三极管扩流后送到传感器的K脚，如果检测到黑线，传感器C脚输出高电平；否则输出为低电平反射式传感器在高度受控的理想环境下的工作性能更好，因为影响它输出的外界因素有很多，如环境光的变动、传感器与被探测物体之间的距离，以及被探测物体的反射率等。为了减少环境光的干扰，首先需要调整传感器的方位使环境光不能直接射到探测器。反射式红外传感器ST188的最佳探测距离为6-14mm。所以将传感器垂直于地面并且调整传感器与地面的距离，大约在10mm左右。4.红外一体化接收头电视机、唱机等家电中广泛使用红外线遥控器。红外遥控器发出38KHz调制的红外线，在接收端，被一体化红外接收头接收，解调出原始键码值。因为红外遥控使用广泛、成熟、大批量，所以相关红外接收、发射元件价格很低。本方案使用通用遥控器的一体化红外接收头作为检测元件。一体化接收头内部集成有带通滤波器，它只允许大约38 kHz 的红外信号通过。这种仅对38KHz敏感的特性，有助于消除环境光对遥控器接收的影响。如图，当红外线发射管IR LED）发出的38KHz的红外线被一体化接收头接收时，接收头输出“0”。当没有侦测到红外线，或非38KHz红外线（如日光灯干扰），输出“1”。第三章　硬件电路(1)　舵机驱动电路此部分是整个小车的大脑，是整个小车运行的核心部件，起着控制小车所有运行状态的作用。通常选用单片机作为小车的核心控制单元。这里选用MSP430F425单片机.考虑到小车必须能够前进、倒退、停止，并能灵活专性，在左右两轮各装一个舵机分别进行驱动。当左轮电机转速高于右轮电机转速时小车向右转，反之则向左转。为了能控制车轮的转速，左右两轮的转速，可以采取PWM调速法，即由单片机的TA1和TA2输出一系列频率固定的方波，再通过功率放大来驱动舵机，在单片机中编程改变输出方波的占空比，从而可以改变电机的转速。左右两轮两个电机转速的配合就可以实现小车的前进、倒退、转弯等功能。驱动电路如图:需要注意的是：被二极管分流到电源两端的电力将造成主板电压的瞬变或噪声。更严重的是当采用PWM信号控制电机时，每次关断都会产生这种影响。如果导通三极管又重新开启，同时反向电动势电流仍然存在，结果三极管将直接导通电源正极和地。这一现象时间的长短取决于续流二极管的关断时间。这一电流称作过冲电流，它同样会产生噪声。因此需在离接口慢近的地方加一旁路电容来消噪。旁路电容的作用是平滑电流脉动和电源电压的瞬变。当电压出现尖峰时，电容将迅速地吸收这一能量，从而使电压保持恒定。当电压降低时，电容将向电路中回馈能量，从而使电压有所回升。经试验验证，从单片机出来的PWM电压大约在3.5V左右，加到舵机两边最多只有3V，这远远低于其耐压，因此转速也很慢，稍有摩擦就转不动了。因此需要再增加两个三极管来进行扩流，还可以起保护单片机的作用。(2)计树木棵树，循迹，隧道长度测量用的是颜色的ST1