【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 電平跳變信號(hào)。當(dāng)小車在白色地面行駛時(shí)，裝在車下的紅外發(fā)射管發(fā)射紅外線信號(hào)， 經(jīng)白色反射后，被接收管接收，一旦接收管接收到信號(hào)，輸出低電平，經(jīng)LM306電壓比較器送單片機(jī)控制。當(dāng)小車行駛到黑色引導(dǎo)線時(shí)，紅外線信號(hào)被黑色吸收后，光敏三極管截止，輸出高電平，從而實(shí)現(xiàn)了通過紅外線檢測(cè)信號(hào)的功能。將檢測(cè)到的信號(hào)送到單片機(jī)I/O口，當(dāng)I/O口檢測(cè)到的信號(hào)為高電平時(shí)，表明紅外光被地上的黑色引導(dǎo)線吸收了，表明小車處在黑色的引導(dǎo)線上；同理，當(dāng)I/O口檢測(cè)到的信號(hào)為低電平時(shí)，表明小車行駛在白色地面上。即當(dāng)小車底部的某邊紅外線收發(fā)對(duì)管遇到黑帶時(shí)輸入電平為高電平，反之為低電平[5]。 軌跡探測(cè)電路圖為了保證小車沿黑線行駛，采用了兩個(gè)檢測(cè)器并行排列，左右方向都可以進(jìn)行控制，控制精度得以提高。在小車行走過程中，結(jié)合查詢方式，通過程序控制小車行走軌跡。如果左方向偏離黑線，則右側(cè)的探頭就會(huì)檢測(cè)到黑線，把信號(hào)傳送到單片機(jī)，進(jìn)行處理校正?？刂破湎蛴肄D(zhuǎn)；如果右方向偏離黑線，則左側(cè)的探頭就會(huì)檢測(cè)到黑線，把信號(hào)傳送到單片機(jī)，進(jìn)行處理校正?？刂破湎蜃筠D(zhuǎn)。從而保證小車沿黑線行駛。電路中的可調(diào)電阻可調(diào)節(jié)靈敏度，以滿足小車在不同光度的環(huán)境中能夠?qū)ほE。由于接收對(duì)管裝在車底，發(fā)射距離的遠(yuǎn)近較難控制，調(diào)節(jié)可調(diào)電阻，靈敏度不高，因此采用在對(duì)管上套一塑料管，屏蔽外界光的影響，靈敏度將大幅提升。在該電路中，加比較器LM306的目的是使模擬量轉(zhuǎn)化為開關(guān)量，便于處理。 檢測(cè)金屬片電路電感式接近開關(guān)由三大部分組成：LC振蕩器、開關(guān)電路及放大輸出電路。它的工作原理是外界的金屬性物體對(duì)它的高頻—振蕩器產(chǎn)生非接觸式感應(yīng)作用。振蕩器即是由纏繞在鐵氧體磁芯上的線圈構(gòu)成的LC振蕩電路。振蕩器通過傳感器的感應(yīng)面，在其前方產(chǎn)生一個(gè)高頻交變的電磁場(chǎng)。當(dāng)外界的金屬性導(dǎo)電物體接近這一磁場(chǎng)，并到達(dá)感應(yīng)區(qū)時(shí)，在金屬物體內(nèi)產(chǎn)生渦流效應(yīng)，這個(gè)渦流反作用于接近開關(guān)，從而導(dǎo)致LC振蕩電路振蕩能力衰減，振幅變小，內(nèi)部電路的參數(shù)發(fā)生變化，即稱之為阻尼現(xiàn)象。這一振蕩的變化，即被開關(guān)的后置電路放大處理并轉(zhuǎn)換為一確定的輸出信號(hào)，觸發(fā)開關(guān)并驅(qū)動(dòng)控制器件，從而達(dá)到非接觸式目標(biāo)檢測(cè)之目的。這種接近開關(guān)所能檢測(cè)的物體必須是金屬物體。 感應(yīng)頭Lc振蕩器晶體開關(guān)放大電路金 輸出屬 電源 物體 接近開關(guān)原理框圖在車底中部安裝一個(gè)金屬檢測(cè)傳感器，將其檢測(cè)面對(duì)準(zhǔn)運(yùn)行路面，當(dāng)小車通過金屬鐵塊時(shí)，輸出端輸出一個(gè)高電平信號(hào)，將這個(gè)高電平信號(hào)通過74LS04反相器，將信號(hào)用單片機(jī)檢測(cè)出來，借此控制電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生相應(yīng)的動(dòng)作，并聲光提示。 檢測(cè)金屬鐵片電路原理圖 檢測(cè)障礙物電路采用超聲波傳感器探測(cè)障礙物。超聲波是一種在彈性介質(zhì)中的機(jī)械振蕩，其頻率超過20KHz，分橫向振蕩和縱向振蕩兩種，超聲波可以在氣體、液體及固體中傳播，其傳播速度不同。它有折射和反射現(xiàn)象，且在傳播過程中有衰減。利用超聲波的特性，可做成各種超聲波傳感器，結(jié)合不同的電路，可以制成超聲波儀器及裝置，在通訊、醫(yī)療及家電中獲得廣泛應(yīng)用。作為超聲波傳感器的材料，主要為壓電晶體。壓電晶體組成的超聲波傳感器是一種可逆?zhèn)鞲衅?，它可以將電能轉(zhuǎn)變成機(jī)械振蕩而產(chǎn)生超聲波，同時(shí)它接收到超聲波時(shí)，也能轉(zhuǎn)變成電能，故它分為發(fā)送器和接收器。超聲波傳感器有透射型、反射型兩種類型，常用于防盜報(bào)警器、接近開關(guān)、測(cè)距及材料探傷、測(cè)厚等。本設(shè)計(jì)應(yīng)用反射式超聲波探測(cè)電路探測(cè)障礙物。該電路分為超聲發(fā)射電路，超聲接收電路和信號(hào)處理電路[6]。(1) 超聲發(fā)射電路超聲發(fā)射電路由時(shí)基電路555組成，555振蕩電路的頻率可以調(diào)整，調(diào)節(jié)電位器RP1可以將接受超聲傳感器的輸出電壓調(diào)至最大，通常可調(diào)至40kHz。 超聲波發(fā)射電路該電路用到時(shí)基電路LM555。 LM555 時(shí)基電路內(nèi)部由分壓器、比較器、觸發(fā)器、輸出管和放電管等組成，是模擬電路和數(shù)字電路的混合體。其各個(gè)引腳的功能如下：6腳為閥值端（TH），是上比較器的輸入。2腳為觸發(fā)端（TR），是下比較器的輸入。3腳為輸出端（OUT），有0和1兩種狀態(tài)，它的狀態(tài)由輸入端所加的電平?jīng)Q定。7腳為放電端（DIS），是內(nèi)部放電管的輸出，它有懸空和接地兩種狀態(tài)，也是由輸入端的狀態(tài)決定。4腳為復(fù)位端（R），叫上低電平（ ）時(shí)可使輸出端為低電平。5腳為控制電壓端(CV )，可以用它來改變上下觸發(fā)電平值。8腳為電源（VCC），1腳為地（GND）。一般可以把 LM555 電路等效成一個(gè)大放電開關(guān)的RS 觸發(fā)器。這個(gè)特殊的觸發(fā)器有兩個(gè)輸入端：閥值端（TH）可看成是置零端 R，高電平有效；觸發(fā)端（TR）可看成是置位端S，低電平有效。它只有一個(gè)輸出端OUT，OUT可等效成觸發(fā)器的Q 端。放電端（DIS）可看成由內(nèi)部放電開關(guān)控制的一個(gè)接點(diǎn)，放電開關(guān)由觸發(fā)器的反Q端控制：反Q=1時(shí)DIS 端接地；反Q=0時(shí)DIS端懸空。此外這個(gè)觸發(fā)器還有復(fù)位端 R，控制電壓端CV，電源端VCC和接地端GND。 等效的觸發(fā)器和它的功能真值表這個(gè)特殊的RS 觸發(fā)器工作原理：① 兩個(gè)輸入端的觸發(fā)電平要求一高一低：置零端R即閥值端TH要求高電平，而置位端S即觸發(fā)端TR則要求低電平。② 兩個(gè)輸入端的觸發(fā)電平，是使它們翻轉(zhuǎn)的閥值電壓值也不同，當(dāng)CV端不接控制電壓時(shí)，對(duì)TH（R）端來講，大于2/3VCC是高電平1，小于2/3VCC是低電平0；而對(duì) TR（S）端來講，大于1/3VCC是高電平1，小于1/3VCC是低電平0。如果在控制端CV加上控制電壓VC，這時(shí)上觸發(fā)電平就變成VC值，而下觸發(fā)電平則變成 1/2VC?？梢姼淖兛刂贫说目刂齐妷褐悼梢愿淖兩舷掠|發(fā)電平值。(2) 超聲波接收電路超聲波接收電路使用超聲波接收傳感器，當(dāng)它接收到超聲波信號(hào)（為正弦波信號(hào)）后輸入到集成比較器LM393進(jìn)行處理。LM393輸出的是比較規(guī)范的方波信號(hào)。將此方波信號(hào)輸出到信號(hào)處理電路。 超聲波接收和處理電路 (3) 信號(hào)處理電路 信號(hào)處理電路使用集成電路LM2907N，它原是測(cè)量轉(zhuǎn)速用的IC，其內(nèi)部有F/V轉(zhuǎn)換器和比較器、充電泵、高增益運(yùn)算放大器，它的輸出要求有一定頻率的信號(hào)，能將頻率信號(hào)轉(zhuǎn)換為直流電壓信號(hào)。LM2907N具有以下特點(diǎn)：① LM2907N進(jìn)行頻率倍增時(shí)只需使用一個(gè)RC網(wǎng)絡(luò)；② 以地為參考點(diǎn)的轉(zhuǎn)速計(jì)（頻率）輸入可直接從輸入管腳接入；③ 運(yùn)算放大器／比較器采用浮動(dòng)三極管輸出；④ 最大50mA的輸出電流可驅(qū)動(dòng)開關(guān)管、發(fā)光二極管等；⑤ 內(nèi)含的轉(zhuǎn)速計(jì)使用充電泵技術(shù)，對(duì)低紋波有頻率倍增功能；⑥ 比較器的滯后電壓為30mV利用這個(gè)特性可以抑制外界干擾；⑦ 輸出電壓與輸入頻率成正比，線性度典型值為177。%；⑧ 具有保護(hù)電路，不會(huì)受高于Vcc值或低于地參考點(diǎn)輸入信號(hào)的損傷；⑨ 在零頻率輸入時(shí)，LM2907N的輸出電壓可根據(jù)外圍電路自行調(diào)節(jié)；⑩ 當(dāng)輸入頻率達(dá)到或超過某一給定值時(shí)，可將輸出用于驅(qū)動(dòng)繼電器、指示燈等負(fù)載。，LM2907N的引腳功能如下： ① 腳（F）和11腳（IN）為運(yùn)算放大器／比較器的輸入端；② 腳接充電泵的定時(shí)電容（C1）；③ 3腳接充電泵的輸出電阻和積分電容（R1/C2）； ④ 4腳（IN+）和10腳（UF1）為運(yùn)算放大器的輸入端；⑤ 5腳為輸出晶體管的發(fā)射極（U0）；⑥ 8腳為輸出晶體管的集電極，一般接電源（UC）； ⑦ 9腳為正電源端（VCC）； ⑧ 12腳為接地端（GND）； ⑨ 6，7，13，14腳未用。 LM2907N原理框圖將LM2907N的8腳接到單片機(jī)輸入口。，LM290N7的10腳電壓Vop=6V，這是內(nèi)部比較器的參考電壓。內(nèi)部比較器的4腳電壓為Vop+輸入電壓，它是電阻R（51KΩ）上的電壓，這個(gè)電壓和頻率有關(guān)的。當(dāng)Vop+大于Vop時(shí)，比較器輸出為“1”，LM2907N內(nèi)部三極管導(dǎo)通（或飽和）輸出為“0”，則發(fā)光二極管LED點(diǎn)亮。因此，當(dāng)超聲發(fā)射電路由LM555產(chǎn)生40KHz方波來起振超聲波發(fā)射探頭，使其發(fā)射超聲波，如智能電動(dòng)小車前方遇到障礙物時(shí)，此超聲波信號(hào)被障礙物反射回來，超聲波接收電路接收到超聲波信號(hào)（為正弦波信號(hào)）后輸入到比較器LM393使其調(diào)整為方波輸出到LM2907N，LM2907N芯片會(huì)把此方波信號(hào)的頻率轉(zhuǎn)化為對(duì)應(yīng)電壓值，當(dāng)此電壓值大于由4號(hào)引腳輸入的門電壓時(shí)，LM2907N的8號(hào)引腳輸出低電平，LED處于發(fā)光狀態(tài)。即當(dāng)有障礙物時(shí)LED處于發(fā)光狀態(tài)，LM2907N的8號(hào)引腳輸出低電平，同時(shí)通過8腳將信號(hào)送給單片機(jī)，使單片機(jī)該根據(jù)信號(hào)控制小車轉(zhuǎn)向，從而實(shí)現(xiàn)避開