飛思卡爾智能車光電傳感器知識(shí)

1、第三章 電路設(shè)計(jì)方案3.1直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)直流電機(jī)的控制一般由單片機(jī)的PWM信號(hào)來(lái)完成，驅(qū)動(dòng)芯片采用飛思卡爾半導(dǎo)體公司的半橋式驅(qū)動(dòng)器MC33886。PWM頻率采用了10K HZ, 使用半橋：由于賽車過(guò)程中不時(shí)用倒車，所以只使用其中的半橋；并且將兩個(gè)半橋并聯(lián)，擴(kuò)大芯片的驅(qū)動(dòng)能力。如圖3.1所示。圖3.1 采用MC33886的直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路3.2液晶模塊現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試時(shí)，液晶顯示的數(shù)值主要有如下幾個(gè)：1）光電碼盤的反饋值2）光電傳感器檢測(cè)到的模擬量的值，通過(guò)小板上的8個(gè)AD轉(zhuǎn)換，可以顯示八路光電傳感器檢測(cè)的值。方便了在現(xiàn)場(chǎng)的調(diào)試。 GDM12864E簡(jiǎn)介點(diǎn)陣圖形型液晶顯示模塊GDM12864E內(nèi)

2、嵌ST7920型中文字型點(diǎn)陣LCD控制驅(qū)動(dòng)器，通過(guò)對(duì)控制驅(qū)動(dòng)器寫指令，可以顯示數(shù)字、字母、漢字以及自定義圖形?？刂乞?qū)動(dòng)器ST7920的ROM中包括8192個(gè)16×16點(diǎn)的中文字型，以及128個(gè)16×8點(diǎn)半寬的數(shù)字、字母字型；RAM中包括1個(gè)128×64點(diǎn)的軟件繪圖區(qū)域（GDRAM）和4個(gè)16×16點(diǎn)的軟件造字區(qū)域（CGRAM）。GDM12864E模塊共有20個(gè)引腳。1VSS，系統(tǒng)地；2VDD，系統(tǒng)電源（5V）；3VO，顯示對(duì)比度調(diào)節(jié)；4RS，數(shù)據(jù)指令寄存器選擇信號(hào)；5RW，讀寫模塊數(shù)據(jù)選擇信號(hào)；6E，使能信號(hào)端，上升沿（前沿）鎖存選擇信號(hào)，下降沿（后沿）

3、讀寫數(shù)據(jù)或命令：714為8位數(shù)據(jù)輸入輸出總線；17液晶復(fù)位控制腳；18VEE，液晶模塊升壓輸出用于對(duì)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(shí)鐘口。 GDM12864E與MC9S12DG128的接口本設(shè)計(jì)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(duì)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(guò)程如圖3.3所示

4、。圖3.3串口數(shù)據(jù)線模式數(shù)據(jù)傳輸3.3 CCD電路設(shè)計(jì)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(cè)灰度用的光電傳感器一般都是使用紅外光電對(duì)管，其優(yōu)點(diǎn)主要有：受光線影響小，響應(yīng)速度快，外圍電路圖簡(jiǎn)單等。紅外對(duì)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(cè)試了包括GK-SB10，LTH1550-1，OPB606，F(xiàn)S048W ，GP2A25等型號(hào)的光電管如圖3.4。最后選定GK-SB10型的光電對(duì)管，GK-SB10型的光電對(duì)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

5、的光電流可達(dá)mA級(jí)，無(wú)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(shí)，發(fā)光二極管發(fā)射出來(lái)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(shí)，光反射進(jìn)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(guò)LM339比較器比較，直接輸出5V的高低電平，如圖3.3。在實(shí)際調(diào)試中，我們測(cè)出來(lái)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(guò)程中，我們希望光電管的有效距離越遠(yuǎn)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(guò)鏡子反射的原理，讓傳感器感知鏡子里面的東西，

6、而鏡子可以通過(guò)改變角度，看到不同距離的路面。但是，通過(guò)試驗(yàn)，此法不成立。502R410KR2R310K10KR51MR610KR723647185LM339U1Optoisolator1VCCVout3KR1圖3.3 光電傳感器電路圖表3.1傳感器測(cè)試（表中測(cè)試均接LM339比較輸出后測(cè)試）傳感器類型最大測(cè)量距離(cm)GK-SB1010LTH1550-18OPB6068FS048W7GP2A25(反射型)圖3.4 測(cè)試的傳感器種類（左一為最后選定的Gk-SB10）3.4測(cè)速傳感器車速的控制對(duì)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(duì)的車模安裝了測(cè)速傳感器，

7、來(lái)實(shí)現(xiàn)速度的閉環(huán)控制。常用的測(cè)速傳感器-光電編碼器分為增量型和絕對(duì)型兩種。增量型：就是每轉(zhuǎn)過(guò)單位的角度就發(fā)出一個(gè)脈沖信號(hào)（也有發(fā)正余弦信號(hào)，然后對(duì)其進(jìn)行細(xì)分?jǐn)夭ǔ鲱l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(guò)取A、B的上升和下降沿可以進(jìn)行2或4倍頻；Z相為單圈脈沖，即每圈發(fā)出一個(gè)脈沖。絕對(duì)型：就是對(duì)應(yīng)一圈每個(gè)基準(zhǔn)的角度發(fā)出一個(gè)唯一與該角度對(duì)應(yīng)2進(jìn)制的數(shù)值，通過(guò)外部記圈器件可以進(jìn)行多個(gè)位置的記錄和測(cè)量（N=單圈位置數(shù)*最大記憶圈數(shù)）按二進(jìn)制的類型不同分為一般二進(jìn)制碼和葛雷碼，葛雷碼的好處是臨近的數(shù)值變更時(shí)各位的狀態(tài)只有一個(gè)位發(fā)生變化，其他位保持不變。由于我們車?？刂扑杈炔皇翘撸话愕脑隽啃途幋a器已經(jīng)足夠我們使用。市面上可以買到的編碼盤價(jià)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(lái)的碼盤一般也只能達(dá)到單圈幾十個(gè)脈沖值的效果，遠(yuǎn)比一些能達(dá)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(gè)齒），采用對(duì)射式光電開(kāi)關(guān)，這樣的話輪子轉(zhuǎn)動(dòng)一圈可以輸出76個(gè)脈沖。對(duì)射式光電開(kāi)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