第三章 半導(dǎo)體光電器件 二

1、光電智能小車系統(tǒng)設(shè)計(jì)光電智能小車系統(tǒng)設(shè)計(jì) -光電子技術(shù)基礎(chǔ)光電子技術(shù)基礎(chǔ)紅外線輻射溫度計(jì)外形紅外線輻射溫度計(jì)外形紅外線輻射溫度計(jì)外形紅外線輻射溫度計(jì)外形 紅外線輻射溫度紅外線輻射溫度計(jì)計(jì)用于食品溫度用于食品溫度測(cè)量測(cè)量紅外線輻射溫度計(jì)紅外線輻射溫度計(jì)在非接觸體溫測(cè)量中的應(yīng)用在非接觸體溫測(cè)量中的應(yīng)用耳溫儀耳溫儀 紅外線輻射溫度計(jì)在非接觸溫度測(cè)量中的紅外線輻射溫度計(jì)在非接觸溫度測(cè)量中的應(yīng)用應(yīng)用集成集成IC 溫度測(cè)量溫度測(cè)量 紅外線輻射溫度計(jì)在非接觸溫度測(cè)量中的應(yīng)用（續(xù)）紅外線輻射溫度計(jì)在非接觸溫度測(cè)量中的應(yīng)用（續(xù)）利用紅色激光瞄準(zhǔn)被測(cè)利用紅色激光瞄準(zhǔn)被測(cè)物（冷藏牛奶和面食）物（冷藏牛奶和面食）R1

2、11KR211KR3100RtPT100+5R41KR51KR62KR747KR847K+E110uF+E210uF32674U1OP07R911K32674U3OP07R1411KR1511KVout+5-5+5-51J2CON11J1CON11122W3W11KW247K32674U2OP07+5-5R1111KR10 5.1KR16100KR17100+5-51122W3W310K32647U6HA17741R162KR171.2KR1510KC1104R141.2K1J1Q19014D85.1+12+12+12-1212348765S3SW DIP-41J2CON11J3CON11J4

3、CON132184U2ALF353R410KR510KR6220-5+5567U2BLF353GreenOut32184U1ALF353R110KR227KR3220-5+5567U1BLF353RedOut32184U3ALF353R710KR810KR9220-5+5567U3BLF353BlueOut32184U4ALF353RedInput+5R104K7R111KD5RedLED-5Vref567U4BLF353BlueInputR121KD6GreenLEDVref32184U5ALF353GreenInputR131KD7BlueLED+5-5Vref1J51J61J71J81J

4、9CON11J10CON11J11CON11J9CON11J10CON11J11CON1W15.1KC110PC2104C3104signal1R41KR3390R23.9kR139kC4103K1SW3-1R5100K123456781011U17650(14)VCC-VCCR6150KC6104C5104Rp1500KVCC-VCCVCC-VCCE2106C7104C8104R91KR1051KRp250K-VCCVCC12J1CON2signal123456781011U27650(14)E1106Rp3500KR111KR121K光電智能小車系統(tǒng)項(xiàng)目光電智能小車系統(tǒng)項(xiàng)目1.1.光電循跡

5、、測(cè)速、避障；光電循跡、測(cè)速、避障；2.2.環(huán)境光強(qiáng)監(jiān)測(cè)；環(huán)境光強(qiáng)監(jiān)測(cè)；3.3.紅外遙控、無(wú)線遙控；紅外遙控、無(wú)線遙控；4.4.圖像傳輸處理；圖像傳輸處理；1小車循跡測(cè)速原理小車循跡測(cè)速原理2系統(tǒng)模塊組成結(jié)構(gòu)系統(tǒng)模塊組成結(jié)構(gòu) 3系統(tǒng)方案系統(tǒng)方案 一、循跡、測(cè)速、避障小車系統(tǒng)設(shè)計(jì)一、循跡、測(cè)速、避障小車系統(tǒng)設(shè)計(jì)道路檢測(cè)方法優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)紅外檢測(cè)1.檢測(cè)信息速度快2.調(diào)試簡(jiǎn)單3.成本低1.道路參數(shù)檢測(cè)精度低2.道路參數(shù)檢測(cè)種類少3.傳感器個(gè)數(shù)較多攝像頭檢測(cè)/CCD1.檢測(cè)前瞻距離大2.監(jiān)測(cè)范圍寬3.檢測(cè)道路參數(shù)多1.電路設(shè)計(jì)復(fù)雜；2.軟件計(jì)算量大；3.檢測(cè)信息更新速率慢；1.1 小車循跡測(cè)速原理小車循跡

6、測(cè)速原理 黑色和白色路面對(duì)光的反射程度不同黑色和白色路面對(duì)光的反射程度不同 白色反射程度強(qiáng)，而黑色反射程度弱白色反射程度強(qiáng)，而黑色反射程度弱利用紅外采集模塊中的紅外發(fā)射接收對(duì)利用紅外采集模塊中的紅外發(fā)射接收對(duì)管檢測(cè)路面上的軌跡管檢測(cè)路面上的軌跡將軌跡信息送到單片機(jī)將軌跡信息送到單片機(jī)單片機(jī)采用模糊推理求出轉(zhuǎn)向的角度和單片機(jī)采用模糊推理求出轉(zhuǎn)向的角度和行走速度，然后去控制行走部分行走速度，然后去控制行走部分最終完成智能小車可以按照路面上的軌最終完成智能小車可以按照路面上的軌跡運(yùn)行。跡運(yùn)行。 5 5 對(duì)紅外發(fā)射對(duì)紅外發(fā)射 接收二極管接收二極管 發(fā)射管發(fā)射管 接收管接收管 直流電機(jī) 霍爾元器件霍爾元

7、器件 小車小車安裝安裝結(jié)構(gòu)圖結(jié)構(gòu)圖 ） 單片機(jī)控制系統(tǒng)電單片機(jī)控制系統(tǒng)電路 （包括液晶， 鍵盤(pán)路 （包括液晶， 鍵盤(pán)） 2 2、系系統(tǒng)模塊組成結(jié)構(gòu)統(tǒng)模塊組成結(jié)構(gòu) 紅外對(duì)管超聲波傳感器紅外對(duì)管光敏電阻光敏二極管、硅光電池3 3、系統(tǒng)方案系統(tǒng)方案 液晶液晶顯示顯示 路面數(shù)據(jù)路面數(shù)據(jù)采采集集電路電路 小車小車電機(jī)電機(jī) 驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng) STC 89C52 單片機(jī)單片機(jī) 單片機(jī)單片機(jī)控制控制模塊組成的結(jié)構(gòu)框圖模塊組成的結(jié)構(gòu)框圖 鍵盤(pán)電路鍵盤(pán)電路 3.13.1 尋跡傳感器模塊尋跡傳感器模塊方案方案1 1：用光敏電阻組成光敏探測(cè)器。：用光敏電阻組成光敏探測(cè)器。方案方案2 2：用紅外發(fā)射管和接收管自己制作光電對(duì)管尋

8、跡傳感器。：用紅外發(fā)射管和接收管自己制作光電對(duì)管尋跡傳感器。方案方案3 3：用光電對(duì)管：用光電對(duì)管： RPR220型、型、ST168、ST188型等型等3.23.2 傳感器的安裝傳感器的安裝P2.圖圖10 采集電路圖采集電路圖P2.P2.P2.P2.P2.7P2.6P2.5P2.4P2.3小車狀態(tài)小車狀態(tài)控制方法控制方法01110軌跡居中軌跡居中前進(jìn)前進(jìn)11100小車小車偏右偏右左轉(zhuǎn)左轉(zhuǎn)110001000000111小車小車偏左偏左右轉(zhuǎn)右轉(zhuǎn)000110000100000沒(méi)在軌跡沒(méi)在軌跡上上后退后退啟動(dòng)循跡模式啟動(dòng)循跡模式探測(cè)黑線探測(cè)黑線是否檢測(cè)是否檢測(cè)到黑線到黑線判斷處理程序判斷處理程序向左轉(zhuǎn)

9、向左轉(zhuǎn)Turnleft2向左轉(zhuǎn)向左轉(zhuǎn)Turnleft1向右轉(zhuǎn)向右轉(zhuǎn)Turnright1向右轉(zhuǎn)向右轉(zhuǎn)TurnLright2繼續(xù)前進(jìn)繼續(xù)前進(jìn)NY 小車循跡流程圖小車循跡流程圖3.33.3 控制器模塊控制器模塊方案方案1 1：采用采用1010節(jié)節(jié)1.5V1.5V干電池供電，電壓達(dá)到干電池供電，電壓達(dá)到15V15V。方案方案2 2：采用采用3 3節(jié)節(jié)4.2V4.2V可充電式鋰電池串聯(lián)共可充電式鋰電池串聯(lián)共12.6V12.6V。方案方案3 3：電源采用雙路開(kāi)關(guān)電源。明偉牌電源采用雙路開(kāi)關(guān)電源。明偉牌D-30WD-30W雙路開(kāi)關(guān)電雙路開(kāi)關(guān)電源。輸出（源。輸出（5V5V、12V12V）。）。自制電源：自制電

10、源：采用兩片采用兩片78127812將電壓穩(wěn)壓至將電壓穩(wěn)壓至12V12V后給直流電機(jī)供后給直流電機(jī)供電，然后采用電，然后采用25762576將電壓穩(wěn)至將電壓穩(wěn)至5V5V。3.43.4 電源模塊電源模塊3.53.5 電機(jī)及驅(qū)動(dòng)模塊電機(jī)及驅(qū)動(dòng)模塊（1 1）電機(jī)選擇：電機(jī)采用直流減速電機(jī)：減速比）電機(jī)選擇：電機(jī)采用直流減速電機(jī)：減速比1:601:60（2 2）電機(jī)驅(qū)動(dòng)：專用芯片）電機(jī)驅(qū)動(dòng)：專用芯片L298N L298N 作為電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片、作為電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片、 一片一片L298NL298N可以分別控制兩個(gè)直流電機(jī)可以分別控制兩個(gè)直流電機(jī) L298NL298N外部引腳外部引腳 L298NL298N輸入輸出

11、關(guān)系輸入輸出關(guān)系1.1.減速電機(jī)減速電機(jī) ：采用PWM驅(qū)動(dòng)方法，占空比越大、電機(jī)的速度越 快；電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片可以采L298N、18200、MC33886 2.伺服電機(jī)：伺服電機(jī)：1.當(dāng)高電平等于當(dāng)高電平等于1.5ms時(shí)，兩小車車輪處于停止時(shí)，兩小車車輪處于停止2.當(dāng)高電平大于當(dāng)高電平大于1.5ms時(shí)，車輪會(huì)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，車輪會(huì)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)3.當(dāng)高電平小于當(dāng)高電平小于1.5ms時(shí)，車輪會(huì)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，車輪會(huì)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)L298NL298N電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路 3.6 小車測(cè)速小車測(cè)速方案1：采用采用霍爾開(kāi)關(guān)元器件A44E檢測(cè)輪子上的小磁鐵從而給單片機(jī)中斷脈沖，達(dá)到測(cè)量速度的作用。方案2：采用紅外傳

12、感器進(jìn)行測(cè)速。通過(guò)對(duì)方案1、方案2的比較其優(yōu)缺點(diǎn)，綜合多方面因素決定選用方案1，其原理圖接線如圖 3.7 小車避障小車避障 方案一：方案一：采用一只紅外對(duì)管置于小車中。 方案二方案二：采用二只紅外對(duì)管分別置于小車的前端兩側(cè)，方向與小車前進(jìn)方向平行，對(duì)小車與障礙物相對(duì)距離和方位能作出較為準(zhǔn)確的判別和及時(shí)反應(yīng)。 方案三：方案三：采用一只紅外對(duì)管置于小車右側(cè)。 方案四：一個(gè)方案四：一個(gè)紅外對(duì)管在前，四個(gè)在前，四個(gè)紅外對(duì)管在旁。在旁。僅 左長(zhǎng)左長(zhǎng)和左短紅外檢測(cè)超聲波檢測(cè)檢測(cè)距離410cm0.104.00m精確度1cm1cm受外界環(huán)境干擾程度易受外界環(huán)境干擾不易受外界環(huán)境干擾硬件電路所需元器件少，尺寸小，安裝簡(jiǎn)便稍復(fù)雜，安裝簡(jiǎn)便成本8元左右6元左右3.8 光源探測(cè)電路光源探測(cè)電路二、環(huán)境光強(qiáng)監(jiān)測(cè)二、環(huán)境光強(qiáng)監(jiān)測(cè)1、通過(guò)一個(gè)密閉的、不可透光的小空盒，把一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)照度計(jì)的探頭、一個(gè)白光源以及本實(shí)驗(yàn)中使用的光電二極管探頭三者放在一起，其中保證白光源能都能充分均勻照