【正文】 2 分貝）； 5. 輸出參考地； 6. 低圖像延遲： ％典型值； 7. 操作為 8MHz； 8. 單 3V 到 5V 供應(yīng)； 9. 軌到軌輸出擺幅（ AO）； 10. 沒有外部負(fù)載電阻。積分電容存儲的電荷越多，說明前方對應(yīng)的那個(gè)感光二極管采集的光強(qiáng)越大。光強(qiáng)接近飽和，像素點(diǎn)灰度趨近于 全白，則呈白電平。 (31) Vout 是為白色狀態(tài)下的模擬輸出電壓； Vdrk 是黑暗條件下的模擬輸出電壓； Re 是器件的響應(yīng)性，對于給定的光的的波長在 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 的時(shí)間輻照； Tint 為積分時(shí)間，以秒為單位。因此，同一參數(shù)（曝光時(shí)間、鏡頭光圈）難以適應(yīng)各種環(huán)境，在光線較弱環(huán)境下的參數(shù)在強(qiáng)光下會出現(xiàn)輸出飽和，在較強(qiáng)光線下調(diào)節(jié)好的參數(shù)在弱光下輸出電壓過低，甚至處于截止?fàn)顟B(tài)。與輸出電壓密切相關(guān)的參數(shù)是曝光量，曝光量取決于 CCD 模塊所采用的鏡頭光圈大小和程序所控制的曝光時(shí)間。鏡頭相關(guān)參數(shù)一旦選定在智能車運(yùn)行難以改變，曝光時(shí)間比較容易通過程序控制，因此比較容易實(shí)現(xiàn)的調(diào)整曝光量方法是通過軟件調(diào)整曝光時(shí)間?？梢詫?shí)現(xiàn)點(diǎn)對點(diǎn)或是 1 對 6 的無線通信。 NORDIC 公司提供通信模塊的 GERBER 文件，可以直接加工生產(chǎn)。 主要特點(diǎn)： 1. 全球開放 ISM 頻段，最大 0dBm 發(fā)射功率，免許可證使用； 低工作電壓：正常工作電壓 ～ ； 2. 高速率：最高 2Mbps，這樣使得信號空中停留 時(shí)間極短，減小了無線碰撞的可能 (軟件設(shè)置 1Mbps 或者 2Mbps 的空中傳輸速率 )； 3. 多頻點(diǎn)： 125 頻點(diǎn)，可以應(yīng)用于多點(diǎn)通信以及跳頻的實(shí)現(xiàn)； 4. 超小型： 天線內(nèi)置，體積小巧，規(guī)格： 15x29mm（包括天線）；低功耗：快速的傳輸速率也降低了收發(fā)功耗； 5. 很低的應(yīng)用成本： NRF24L01 集成了 RF。沒有 SPI 接口的單片機(jī)可以利用單片機(jī)的 I/O 口進(jìn)行模擬，內(nèi)部有 FIFO，用于數(shù)據(jù)緩存，因此 NRF24L01 可以與各種高低速微處理器接口，便 于使用低成本單片機(jī)。 尋跡小車智能控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與制作 14 CSN；芯片的片選線， CSN 為低電平芯片工作 。 MISO：芯片控制數(shù)據(jù)線（ Master input slave output） 。 IRQ：中斷信號。 CE：芯片的模式控制線。 發(fā)射數(shù)據(jù)時(shí)，首先將 NRF24L01 配置為發(fā)射模式：接著把接收節(jié)點(diǎn)地址 TX_ADDR和有效數(shù)據(jù) TX_PLD 按照時(shí)序由 SPI 口寫入 NRF24L01 緩存區(qū)， TX_PLD 必須在 CSN為低時(shí)連續(xù)寫入， 而 TX_ADDR 在發(fā)射時(shí)寫入一次即可，然后 CE 置為高電平并保持至少 10μs，延遲 130μs 后發(fā)射數(shù)據(jù) 。如果收到應(yīng)答，則認(rèn)為此次通信成功， TX_DS 置高，同時(shí) TX_PLD 從 TX FIFO中清除 。MAX_RT 或 TX_DS 置高時(shí)，使 IRQ 變低 ，產(chǎn)生中斷，通知 MCU。若發(fā)送堆棧中有數(shù)據(jù)且 CE 為高，則進(jìn)入下一次發(fā)射 。 接收數(shù)據(jù)時(shí) ,首先將 NRF24L01 配置為接收模式，接著延遲 130μ s 進(jìn)入接收狀態(tài)等待數(shù)據(jù)的到來。若此時(shí)自動應(yīng)答開啟，接收方則同時(shí)進(jìn)入發(fā)射狀態(tài)回傳應(yīng)答信號。 尋跡小車智能控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與制作 15 避障模塊 1234567891011121314151617XTAL218XTAL119GND2021222324252627282930313233343536373839VCC40U1STC12C5A60S2104C110UFC2GND10UFC3VCC110KR1GND1 2Y11918181930pFC430pFC5GNDRX1TX112345678P3NOKIA5110GNDVCC11VCC11CLKDINDCCE0RSTVCC11RSTCE0DCDINCLK12345678P4超聲波 HC_SR04VCC11Trig1Echo1GNDVCC11Trig0Echo0GNDEcho0Trig0Echo1Trig1SCKMISOMOSIIRQCE1CSNP10DJPWM1PWM2INT0INT1BEEP1KR7R8R9R10R11R12 圖 36 超聲波 HCSR04 避障模塊 原理圖 超聲波 HCSR04 簡介 模塊性能穩(wěn)定，測度距離精確，模塊高精度，盲區(qū)小。 主要技術(shù)參數(shù)： 1. 使用電壓： DC5V； 2. 靜態(tài)電流：小于 2Ma； 3. 電平輸出：高 5V； 4. 電平輸出：低 0V； 5. 感應(yīng)角度：不大于 15 度； 6. 探測距離： 2cm450cm； 7. 高精度：可達(dá) 。超聲波傳感器在測量過程中，聲波信號由傳感器發(fā)出，經(jīng)液體或固體物體表面反射后折回由同一傳感器接收，可以測量聲波的整個(gè)運(yùn)行時(shí)間，從而實(shí)現(xiàn)物位的測量。 。由于超聲波的聲速與溫度有關(guān)，如果溫度變化不大，則可認(rèn)為聲速基本不變。超聲波測距適用于高精度的中長距離測量。 圖 37 超聲波測距原理 假定 S 為被測物體到測距儀之間的距離，測得的時(shí)間為 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 表示，則有關(guān)系式 (32): 錯(cuò)誤 !未找到引用源。溫度與聲速的關(guān)系參照表 31。 (33) 式中： T 為實(shí)際溫度單位為 ℃ ； V 為超聲波在介質(zhì)中的傳播速度單位為 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 表 31 溫度與聲速參照表 溫度與聲速參照表 溫度 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 顯示模塊 1234567891011121314151617XTAL218XTAL119GND2021222324252627282930313233343536373839VCC40U1STC12C5A60S2104C110UFC2GND10UFC3VCC110KR1GND1 2Y11918181930pFC430pFC5GNDRX1TX112345678P3NOKIA5110GNDVCC11VCC11CLKDINDCCE0RSTVCC11RSTCE0DCDINCLK12345678P4超聲波 HC_SR04VCC11Trig1Echo1GNDVCC11Trig0Echo0GNDEcho0Trig0Echo1Trig1SCKMISOMOSIIRQCE1CSNP10P5DJPWM1PWM2INT0INT1BEEP1KR7R8R9R10R11R12 圖 38 NOKIA5110 顯示模塊原理圖 方案一：采用數(shù)碼管顯示。 電壓和電流的顯示可以用數(shù)碼管，但數(shù)碼管 顯示的信息量有限 ，只能顯示簡單的數(shù)字，其電路復(fù)雜，占用 的系統(tǒng) I/O 資源較多，顯示信息少，不宜顯示大量信息。液晶顯示具有功耗低、體積小、質(zhì)量輕、無輻射危害、平面直角顯示以及影 響穩(wěn)定不閃爍、畫面效果好、分辨率高、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。 因?yàn)?NOKIA5110 液晶顯示模塊可以顯示出數(shù)字、字母、漢字等，一面了然、外觀比較好看。故經(jīng)過比較選擇方案二 NOKIA5110 液晶顯示簡介 尋跡小車智能控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與制作 18 圖 39 NOKIA5110 液晶顯示器原理圖 液晶顯示模塊引腳說明如表 32 所示： 表 32 NOKIA5110 液晶顯示模塊的管腳 引腳序號 引腳名稱 功能 引腳序號 引腳名稱 功能 1 SDIN 串行數(shù)據(jù)線 5 RES 復(fù)位 2 SCLK 串行時(shí)鐘線 6 VCC 電源正 3 D/C 模式選擇 7 LIGHT 背光燈 4 SCE 芯片使能 8 GND 電源地 NOKIA5110 液晶顯示特點(diǎn)： 1. 性價(jià)比高，可以顯示 15 個(gè)漢字、 30 個(gè)字符，價(jià)格相對便宜； 2. 接口簡單，僅四根 I/O 線即可驅(qū)動； 3. 速度快，是 LCD12864 的 20 倍，是 LCD1602 的 40 倍； 4. NOKIA5110 工作電壓 ，正常顯示 時(shí)工作電流 200uA 以下，具有掉電模式，適合電池供電的便攜式移動設(shè)備。 圖 311 NOKIA5110 復(fù)位時(shí)序 (3)顯示英文字符 英文字符占用 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 (4)顯示漢字 顯示漢字可以采用兩種點(diǎn)陣方式，一種是 12*12 點(diǎn)陣，一種是 16*16 點(diǎn)陣。優(yōu)點(diǎn)在于硬件電路的設(shè)計(jì)簡尋跡小車智能控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與制作 20 單。這類電機(jī)用于錄音機(jī)、錄相機(jī)、唱機(jī)或激光唱機(jī)等固定轉(zhuǎn)速的機(jī)器或設(shè)備中。容易受到外部因素干擾，影響穩(wěn)定的 轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩輸出。步進(jìn)電機(jī)可以實(shí)現(xiàn)精確的轉(zhuǎn)腳輸出，只要施加合適的脈沖序列，電機(jī)可以按照人們的預(yù)定的速度或方向進(jìn)行連續(xù)的轉(zhuǎn)動，便于 控速，但是 軟件程序的 編寫較直流 電機(jī)稍顯復(fù) 雜。如圖314： 尋跡小車智能控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與制作 21 圖 314 步 進(jìn)電機(jī) +LM298組合電路 原理圖 方案 三：采用直流電機(jī)配合 由雙極性管組成的 H橋 電路。這種電路由于 工作在管子的飽和截止模式下，效率非常高； H 橋電路保證了可以簡單地實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速和方向的控制；電子開關(guān)的速度很快，穩(wěn)定性也很高，是一種廣泛采用的調(diào)速技術(shù)，其電路原理簡圖如圖 315 所示。 所謂的 H 橋電路就是控制電機(jī)正反轉(zhuǎn)的。 橋臂上的 4 個(gè)場效應(yīng)管相當(dāng)于四個(gè)開關(guān)， P 型管在柵極為低電平時(shí)導(dǎo)通，高電平時(shí)關(guān)閉； N 型管在柵極為高電平時(shí)導(dǎo)通，低電平時(shí)關(guān)閉。 正因?yàn)檫@個(gè)特點(diǎn)，在連接好圖 312 電路后， PWM1 置高電平（ U=VCC）、 PWM2置低電平（ U=0）時(shí)， Q Q4 關(guān)閉， Q Q3 導(dǎo)通，電機(jī)左端低電平，右端高電平，所以電流正向流動。 PWM1 置低電平、 PWM2 置高電平時(shí)， Q Q3 關(guān)閉，Q Q4 導(dǎo)通，電機(jī)左端高電平，右端低電平，所以電流 反向流動。同時(shí)如果改變 PWM PWM2 的占空比，就可以改變電機(jī)兩段的電壓，從而改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速。理論上光尋跡小車智能控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與制作 23 電傳感器只要位于被測區(qū)域反射表面可受到光源照射又能被接收管接收到的測量范圍就能進(jìn)行光電檢測，然而這是一種理想 的結(jié)果。如果直接用發(fā)射和接收管進(jìn)行測量將因?yàn)楦蓴_產(chǎn)生錯(cuò)誤信號，采用對反射光強(qiáng)進(jìn)行測量的方法可以提高系統(tǒng)的可靠性和準(zhǔn)確性。 圖 317 紅外發(fā)射接 收原理 圖 318 光強(qiáng)度相應(yīng)曲線 反射光強(qiáng)度的輸出信號電壓 Vout 是反射面與傳感器之間距離 x 的函數(shù)，設(shè)反射面物質(zhì)為同種物質(zhì)時(shí)， x 與 Vout 的響應(yīng)曲線是非線性的，如圖 318 所示。 同時(shí)，我們利用它對顏色敏感的特點(diǎn)，當(dāng)檢測物表面為黑色時(shí)，反射光很弱，接收端檢測到的光線可以忽略，使接收端呈現(xiàn)一種狀態(tài)，例如開關(guān)管截止；當(dāng)被檢測物表面尋跡小車智能控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與制作 24 為白色時(shí)，反射光強(qiáng)烈，發(fā)射端發(fā)射的紅外線被接收端全部接收，使接收端呈現(xiàn)另一種相反的狀態(tài)，例如開關(guān)管開通。 尋跡小車智能控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與制作 25 4 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 程序設(shè)計(jì)框圖 啟 動初 始 化I n i t ( ) 。液 晶顯 示 第 一 屏A D 采 樣低 電 壓 檢 測t x _ b u f [ 2 ] 1 6 9低 電 壓 報(bào) 警液 晶顯 示 第 二 屏無 線 發(fā) 射 圖 42 無線遙控器程序設(shè)計(jì)流程圖 AD 程序 STC12C5A60AD/S2 系列帶 A/D 轉(zhuǎn)換的單片機(jī)的 A/D 轉(zhuǎn)換口在 P1 口 ()，有 8 路 10 位高速 A/D 轉(zhuǎn)換器 ,速度可達(dá)到 250KHz(25 萬次 /