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圆梦小车 Step by Step 之五―― 让小车在“路”上走

工程师
2011-03-15 14:34:06     打赏
圆梦小车 Step by Step 之五―― 让小车在“路”上走
写于: 星期二 31 七月 @ 23:24:15
 
智能机器人开发为了能辨别出地上的轨迹,必须给小车配上能检测出深、浅颜色的“眼睛”―― 轨迹传感器,首先分析一下圆梦小车的轨迹传感器是如何构成的,又是如何工作的。


 

圆梦小车 Step by Step 之五 ―― 让小车在“路”上走 作者:Hanker

 

前面的章节:

  1. 车的主体
  2. 控制部分中的电机驱动器设计
  3. 轨迹采样及逻辑控制部分硬件设计
  4. 开环控制功能
  5. 电机测速及转速控制
  6. 电机驱动部分调试
  7. 单MCU控制的程序设计
  8. 寻迹小车 FollowMe―― 之八:“圆梦”之旅
  9. 圆梦小车(寻迹小车 ) Step by Step 之一 ―― 第一个程序“Hello World”
  10. 圆梦小车(寻迹小车 ) Step by Step 之二 ―― 和小车“交流”
  11. 圆梦小车(寻迹小车 ) Step by Step 之三 ―― 让小车“动”起来”
  12. 圆梦小车(寻迹小车 ) Step by Step 之四―― 教小车“走路”

前一篇讲述了如何使小车“走路”,本篇教小车在如何在“路”上行走!

在多数情况下,车是在路上跑的,我们的圆梦小车也不例外,只是它能认识的“路”与现实世界不同,因为它的眼睛与人不同,只能分辨颜色的深浅,所以它的路只能是在浅底色上的深色道路或者反之,我们通常称之为“轨迹”。

为了能辨别出轨迹,必须给小车配上能检测出深、浅颜色的“眼睛”―― 轨迹传感器,首先分析一下圆梦小车的轨迹传感器是如何构成的,又是如何工作的。

一、识别“路”的眼睛 ―― 轨迹传感器

圆梦小车所用的轨迹传感器由反射式光电采样器、信号缓冲、背景光消除电路组成,将处理后红外光反射强弱模拟信号送入单片机,由单片机的A/D转换为数字信号后,再由软件来判断是否在轨迹上。

之所以没有直接使用比较器得出逻辑值,一是为了增加灵活性,可以通过软件方便的改变判断阈值,二是可以增加用途,如作为地面灰度检测。同时也增加学习的内容,如A/D的使用、逻辑值的转换,还可以用软件构成“施密特触发器”,增加采样的可靠性。

首先分析信号的预处理部分。

因为反射式光电采样最大的干扰就是环境光的变化,小车在行走时会有时顺光、有时逆光,虽可以通过遮光方式来改善之,但是如果能在电路上加以处理,会更加可靠。所以在设计时考虑了这个需求。

也许有人会问:既然已经将模拟量直接送到单片机中了,为何不通过软件处理来消除呢?原因有二:

其一,不知道何时是顺光、何时是逆光?所以无法通过修正判断阈值来消除之;
其二,放大器的信号范围有限,有可能会饱和。

所以使用模拟电路来实现此功能,目前所用的电路如下:

图中,S4 为反射式光电采样器,Sample端为单片机输出的控制信号,LIGHT1 端为反射光强弱模拟信号输出。

第一级运放构成同相缓冲器,一方面隔离后级电路对输入信号的影响,另一方面增加驱动能力,使电容C81能够快速跟踪输入信号,达到记忆背景光强度的目的,此电容可称之谓记忆电容。

第二级为减法器,实现对(总输入信号




关键词: 圆梦     小车     之五     上走     轨迹    

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