飛思卡爾智能車光電傳感器知識

1、第三章 電路設(shè)計方案3.1直流電機驅(qū)動電路的設(shè)計直流電機的控制一般由單片機的PWM信號來完成，驅(qū)動芯片采用飛思卡爾半導(dǎo)體公司的半橋式驅(qū)動器MC33886。PWM頻率采用了10K HZ, 使用半橋：由于賽車過程中不時用倒車，所以只使用其中的半橋；并且將兩個半橋并聯(lián)，擴大芯片的驅(qū)動能力。如圖3.1所示。圖3.1 采用MC33886的直流電機驅(qū)動電路3.2液晶模塊現(xiàn)場調(diào)試時，液晶顯示的數(shù)值主要有如下幾個：1）光電碼盤的反饋值2）光電傳感器檢測到的模擬量的值，通過小板上的8個AD轉(zhuǎn)換，可以顯示八路光電傳感器檢測的值。方便了在現(xiàn)場的調(diào)試。3.2.1 GDM12864E簡介點陣圖形型液晶顯示模塊GDM12

2、864E內(nèi)嵌ST7920型中文字型點陣LCD控制驅(qū)動器，通過對控制驅(qū)動器寫指令，可以顯示數(shù)字、字母、漢字以及自定義圖形。控制驅(qū)動器ST7920的ROM中包括8192個1616點的中文字型，以及128個168點半寬的數(shù)字、字母字型；RAM中包括1個12864點的軟件繪圖區(qū)域（GDRAM）和4個1616點的軟件造字區(qū)域（CGRAM）。GDM12864E模塊共有20個引腳。1VSS，系統(tǒng)地；2VDD，系統(tǒng)電源（5V）；3VO，顯示對比度調(diào)節(jié)；4RS，數(shù)據(jù)指令寄存器選擇信號；5RW，讀寫模塊數(shù)據(jù)選擇信號；6E，使能信號端，上升沿（前沿）鎖存選擇信號，下降沿（后沿）讀寫數(shù)據(jù)或命令：714為8位數(shù)據(jù)輸入輸

3、出總線；17液晶復(fù)位控制腳；18VEE，液晶模塊升壓輸出用于對比度調(diào)節(jié)；15和19A，LED背光的電源正極：16和20K，LED背光的電源地。其中串口模式下4CS為液晶使能腳，一般接高電平即可，5SID為串行數(shù)據(jù)口，6SCLK為串行時鐘口。3.2.2 GDM12864E與MC9S12DG128的接口本設(shè)計采用了串口的通訊方式。飛思卡爾主控制板的SPI口與液晶通訊，只需CLK和MOSI兩根線即能完成對液晶的控制，非常方便。硬件接口如圖3.2所示。圖3.2 GDM12864E與MC9S12DG128的接口電路3.2.3串口數(shù)據(jù)線模式數(shù)據(jù)傳輸串口數(shù)據(jù)線模式數(shù)據(jù)傳輸過程如圖3.3所示。圖3.3串口數(shù)據(jù)

4、線模式數(shù)據(jù)傳輸3.3 CCD電路設(shè)計3.3.1系統(tǒng)框圖CCD電路系統(tǒng)框圖如圖3.4所示。圖3.4 CCD電路系統(tǒng)框圖.3光電傳感器的選擇目前檢測灰度用的光電傳感器一般都是使用紅外光電對管，其優(yōu)點主要有：受光線影響小，響應(yīng)速度快，外圍電路圖簡單等。紅外對管分發(fā)射端和接收端，發(fā)射端通常用的是發(fā)光二極管，接收端為光敏元件可以為光敏二極管、光敏三極管或光敏電阻。我們測試了包括GK-SB10，LTH1550-1，OPB606，F(xiàn)S048W ，GP2A25等型號的光電管如圖3.4。最后選定GK-SB10型的光電對管，GK-SB10型的光電對管的發(fā)射端為紅外光電管，接收端為光敏三極管。光敏三極管輸出的光電流

5、可達mA級，無需放大可直接接電阻得到合適的電壓。當(dāng)傳感器遇到黑線時，發(fā)光二極管發(fā)射出來的光被吸收，光敏三極管光電流較低。當(dāng)傳感器遇到白線時，光反射進入光敏三極管，使三極管光電流增大。由電流的變化，引起接收端串聯(lián)的電阻兩端電壓變化，再通過LM339比較器比較，直接輸出5V的高低電平，如圖3.3。在實際調(diào)試中，我們測出來的GK-SB10的接收端電壓在黑線情況下為4.6V，白線情況為2.8V，我們將LM339的比較電壓調(diào)為4V，工作正常。在制作過程中，我們希望光電管的有效距離越遠越好，這樣小車的前瞻性要好，使得車子有更好的預(yù)判能力，所以我們想出通過鏡子反射的原理，讓傳感器感知鏡子里面的東西，而鏡子可

6、以通過改變角度，看到不同距離的路面。但是，通過試驗，此法不成立。502R410KR2R310K10KR51MR610KR723647185LM339U1Optoisolator1VCCVout3KR1圖3.3 光電傳感器電路圖表3.1傳感器測試（表中測試均接LM339比較輸出后測試）傳感器類型最大測量距離(cm)GK-SB1010LTH1550-18OPB6068FS048W7GP2A25(反射型) 圖3.4 測試的傳感器種類（左一為最后選定的Gk-SB10）3.4測速傳感器車速的控制對車模沿線行駛的能力有很大的影響。車速的高低將直接影響車模的轉(zhuǎn)彎半徑，所以，我隊的車模安裝了測速傳感器，來實現(xiàn)

7、速度的閉環(huán)控制。常用的測速傳感器-光電編碼器分為增量型和絕對型兩種。增量型：就是每轉(zhuǎn)過單位的角度就發(fā)出一個脈沖信號（也有發(fā)正余弦信號，然后對其進行細分斬波出頻率更高的脈沖），通常為A、B、Z相輸出，A、B相為相互延遲1/4周期的脈沖輸出，根據(jù)延遲關(guān)系可以區(qū)別正反轉(zhuǎn)，而且通過取A、B的上升和下降沿可以進行2或4倍頻；Z相為單圈脈沖，即每圈發(fā)出一個脈沖。絕對型：就是對應(yīng)一圈每個基準(zhǔn)的角度發(fā)出一個唯一與該角度對應(yīng)2進制的數(shù)值，通過外部記圈器件可以進行多個位置的記錄和測量（N=單圈位置數(shù)*最大記憶圈數(shù)）按二進制的類型不同分為一般二進制碼和葛雷碼，葛雷碼的好處是臨近的數(shù)值變更時各位的狀態(tài)只有一個位發(fā)生變化，其他位保持不變。由于我們車?？刂扑杈炔皇翘?，一般的增量型編碼器已經(jīng)足夠我們使用。市面上可以買到的編碼盤價格都較昂貴，我們考慮自己制作碼盤。但是由于加工精度所限，我們加工出來的碼盤一般也只能達到單圈幾十個脈沖值的效果，遠比一些能達到512線的碼盤要低的多。最后我們打算直接利用車模后輪軸上的齒輪（共有76個齒），采用對射式光電開關(guān)，這樣的話輪子轉(zhuǎn)動一圈可以輸出76個脈沖。對射式光電開關(guān)的電路原理圖與上面提到的紅外反射式傳感器差不多，所以不做贅述。這