【文章內(nèi)容簡介】 作溫度范圍 Top 25～ +80 ℃ 貯存溫度范圍 Tst 40～ +100 ℃ 焊接溫度（ 2） Tst 260 ℃ 注（ 1）： f=1KHz,tp/T≤ 1% 注（ 2）： t≤ 3s,離器件本體 4mm以上 表 紅外發(fā)射二極管的光電參數(shù) (TA=25℃ ) 參數(shù) 符號 測試條件 規(guī)范值 單位 正向電壓 VF IF＝ 50mA ≤ V 反向電流 IR VR＝ 5V ≤ 10 μ A 沈陽化工大學學士學位論文 第三章 硬件電路設計 6 法向輻射強度 IE IF＝ 50mA ≥ 2 mW/sr 峰值發(fā)射波長 λ p IF＝ 50mA 850~940 nm 光譜半寬度 △λ IF＝ 50mA 50 nm 輻射度角 2θ 1/2 IF＝ 50mA 16 deg 圖 相對光譜靈敏度與波長的關系 在使用紅外發(fā)射二極管時，發(fā)射管的輻射強度 (Power)與輸入電流 (If)成正比。輻射強度： Power(單位 :W,W/sr,W/cm2)用以表示紅外線發(fā)光二極管 (IR)其輻射紅外線能量之大小。 發(fā)射距離與輻射強度 (Power) 成正比。 W/sr：表示紅外線輻射強度的單位，為IR 發(fā)射紅外線光之單位立體角 (sr)所輻射出的光功率的大小。 W/cm2：表示照度的單位，為 sensor 單位面積 (cm2)所接收 IR 發(fā)射之輻射功率的大小。 半功率角： 2θ 189。 指紅外線二極管其上下或左右兩邊所輻射出之紅外線強度為該組件最大輻射強度的 50%時，其上下或左右兩邊所夾的角度稱為半功率角。 沈陽化工大學學士學位論文 第三章 硬件電路設計 7 圖 30 度半功率角輻射強度示意圖 紅外接收器的選擇 本次設計選用 HS38B，該器件特性：低功耗、高靈敏度、優(yōu)良的抗干擾能力。一般用于家用電器、玩具等遙控接收。 圖 紅外接收器電路原理框圖 沈陽化工大學學士學位論文 第三章 硬件電路設計 8 圖 HS38B內(nèi)部結(jié)構(gòu) 圖 測試紅外接收器的時序圖 在使用說明書上我們找到了生產(chǎn)廠商提供的最佳使用條件： 圖 HS38B最佳使用條件 本次設計所提供 VCC 為 5V，輸入頻率為 ，工作溫度為室溫。 沈陽化工大學學士學位論文 第三章 硬件電路設計 9 圖 紅外 發(fā)射與接收器 紅外線二極管發(fā)射紅外光線，如果機器人前面有障礙物，紅外線從物體反射回來，相當于機器人眼睛的紅外檢測（接收）器，檢測到反射回的紅外光線，并發(fā)出信號來表明檢測到從物體反射回紅外線。機器人的大腦 —— 單片機 A89S52 基于這個傳感器的輸入控制伺服電機。 紅外線（ IR）接收（檢測）器有內(nèi)置的光濾波器，除了需要檢測的 940nm 波長的紅外線外，他幾乎不允許其他光通過。紅外檢測器還有一個電子濾波器，它只允許大約 的電信號通過。換句話說，檢測器只尋找每秒閃爍 38000 次的紅外光。這就 防止了普通光源像太陽光和室內(nèi)光對 IR 的干涉。太陽光是直流干涉（ 0KHz）源，而室內(nèi)光依賴于所在區(qū)域的主電源，閃爍頻率接近 100Hz 或 120Hz。由于 120Hz 在電子濾波器的 通帶頻率之外，他完全被 IR 探測器忽略。 這里使用三極管 9013 的原因是 9013 的基區(qū)做得很薄，當按圖 連接時，發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏，發(fā)射區(qū)向基區(qū)注入電子，這時由于集電結(jié)反偏，對基區(qū)的電子有很強的吸引力，所以由發(fā)射區(qū)注入基區(qū)的電子大部分進入集電區(qū)，于是集電極的電流增大。 由于 C51 的 I/O 驅(qū)動能力較弱，加入三極管使其工作 在開關狀態(tài)，用小電流來控沈陽化工大學學士學位論文 第三章 硬件電路設計 10 制大電流。當 P1_3(P3_6)置高電平時，從集電區(qū)經(jīng)基區(qū)到發(fā)射區(qū)電路導通，加載在IR LED 上的電壓為 VCC（ 5V）， IR LED 向外發(fā)射紅外線；當 P1_3(P3_6)置低電平時，電路又斷開， IR LED 停止發(fā)射。本次設計提供了 5V 穩(wěn)定直流電壓，給 IR LED 串聯(lián)一個 470?的電阻幫助限流。當三極管導通時，流過 IR LED 的電流在 10mA 左右，使IR LED 能正常工作。 圖 紅外發(fā)射與接收器電路圖 控制電路設計 控 制電路主要由 AT89S52 單片機構(gòu)成。 AT89S52 單片機是一個高性能、低功耗的8位單片機，內(nèi)含 8K 字節(jié) ISP（系統(tǒng)在線編程）可反復擦寫 1000 次的 Flash 只讀程序儲存器，器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存儲技術制造，兼容標準 MCS51指令系統(tǒng)及其引腳結(jié)構(gòu)。在實際工程應用中，功能強大的 AT89S52 已成為許多高性價比嵌入式控制應用系統(tǒng)的解決方案。 沈陽化工大學學士學位論文 第三章 硬件電路設計 11 圖 AT89S52 原理圖 10uFC16R5100R7S4RSTVCCRST 圖 RET 復位原理圖 人機接口單元 隨著科技的發(fā)展，人機之間基于自然語言的智能化溝通將成為必然，由于人與人和人與機器的溝通方式?jīng)]有差別，機器能夠隨時隨地介入人的工作、生活中，幫助人們自動記錄、整理資料。本部分主要包括一個 LCD 液晶顯示屏以及串口電路。液晶屏主要用于顯示移動方向，以及距離的遠近。 LCD1602 顯示 沈陽化工大學學士學位論文 第三章 硬件電路設計 12 圖 LCD1602電路原理圖 串口 電路設計 本次設計使用的芯片為 MAX232，其主要特點： 符合所有的 RS232C 技術標準；只需要單一的 +5V 電源供電； 片載電荷泵具有升壓、電壓極性反轉(zhuǎn)能力，能夠產(chǎn)生 +10V 和 10V 電壓 V+、 V； 功耗低，典型供電電流 5mA ； 內(nèi)部集成 2 個RS232C 驅(qū)動器； 高集成度，片外最低只需 4 個電容即可工作。 沈陽化工大學學士學位論文 第三章 硬件電路設計 13 圖 串口連接圖 執(zhí)行電路設計 伺服電機 電動機的作用是將電能轉(zhuǎn)換為機械能， 電動機分 為交流電動機和直流電動機 兩大類， 所以我們在避障小車的電機選擇上就有步進電機和直流電機兩種選擇方式。 我們選擇的是直流伺服電機（ servo motor ），伺服電機是指在伺服系統(tǒng)中控制機械元件運轉(zhuǎn)的發(fā)動機，是一種補助馬達間接變速裝置。伺服電機可使控制速度，位置精度非常準確，可以將電壓信號轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速以驅(qū)動控制對象。伺服電機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速受輸入信號控制，并能快速反應，在自動控制系統(tǒng)中，用作執(zhí)行元件，且具有機電時間常數(shù)小、線性度高、始動電壓等特性，可把所收到的電信號轉(zhuǎn)換成電動機軸上的角位移或角速度輸出。 本次設計使用的直流伺服電機。直流有刷伺服電機特點： 、動作快反應快、過載能力大、調(diào)速范圍寬 , 波動小，運行平穩(wěn) ,高效率 （選配）構(gòu)成直流伺服等優(yōu)點 ，頻率可調(diào) 沈陽化工大學學士學位論文