引言

智能車 （Intelligent Car）是電子計算機等最新科技成果與現(xiàn)代汽車工業(yè)相結(jié)合的產(chǎn)物，因而"善解人意".通常具有自動駕駛，自動變速，甚至具有自動識別道路的功能。另外，車內(nèi)的各種輔助設(shè)施也一應(yīng)電腦化，常常給人以新奇感。

1 、方案論證

在競賽中，我們用過幾種尋跡傳感器的方案。但各有優(yōu)劣。

方案1:采用555集成芯片，組成觸發(fā)器電路。TCRT5000光電傳感器采集到的信號轉(zhuǎn)換成一定電壓，經(jīng)觸發(fā)器轉(zhuǎn)變成標準的電平輸入。這樣單片機不會造成邏輯混亂。所以成本非常高，并且也給PCB布板增加了難度。

方案2:采用集成運放構(gòu)成電壓比較器，同樣將光電傳感器采集到的信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號供單片機處理。此方案與方案1比較成本有所降低。但由于集成運放芯片大多只包含二到四個內(nèi)部放大器。對于需要多個光電傳感器的尋跡受到了限制。

方案3:采用最簡單的三極管開關(guān)電路構(gòu)成電平轉(zhuǎn)換電路。此方案成本最低，擴展方便。而且此電路可以用引線連接不同的光電傳感器，將智能車要完成的其它功能結(jié)合在一起。

比較后，本設(shè)計選取方案3構(gòu)成一款多功能的傳感器模塊。

2 、原理設(shè)計

在小車中應(yīng)用的傳感器，無論是尋跡、檢測路程還是避障都可以應(yīng)用紅外線實現(xiàn)。只是應(yīng)用的傳感器形狀和原理略有不同。每當該孔通過槽體，槽體一側(cè)發(fā)射管的紅外線將無阻擋地射到接收管上，產(chǎn)生一脈沖信號。根據(jù)產(chǎn)生信號的次數(shù)，還有齒輪一周與車行進路程的關(guān)系，便可用程序計算出小車行駛的路程。

傳感器早已滲透到諸如工業(yè)生產(chǎn)、宇宙開發(fā)、海洋探測、環(huán)境保護、資源調(diào)查、醫(yī)學(xué)診斷、生物工程、甚至文物保護等等極其之廣泛的領(lǐng)域?？梢院敛豢鋸埖卣f，從茫茫的太空，到浩瀚的海洋，以至各種復(fù)雜的工程系統(tǒng)，幾乎每一個現(xiàn)代化項目，都離不開各種各樣的傳感器。由此可見，傳感器技術(shù)在發(fā)展經(jīng)濟、推動社會進步方面的重要作用，是十分明顯的。世界各國都十分重視這一領(lǐng)域的發(fā)展。相信不久的將來，傳感器技術(shù)將會出現(xiàn)一個飛躍，達到與其重要地位相稱的新水平。

傳感器工作原理的分類物理傳感器應(yīng)用的是物理效應(yīng)，諸如壓電效應(yīng)，磁致伸縮現(xiàn)象，離化、極化、熱電、光電、磁電等效應(yīng)。被測信號量的微小變化都將轉(zhuǎn)換成電信號?；瘜W(xué)傳感器包括那些以化學(xué)吸附、電化學(xué)反應(yīng)等現(xiàn)象為因果關(guān)系的傳感器，被測信號量的微小變化也將轉(zhuǎn)換成電信號。向傳感器提供±15V電源，激磁電路中的晶體振蕩器產(chǎn)生400Hz的方波，經(jīng)過TDA2030功率放大器即產(chǎn)生交流激磁功率電源，通過能源環(huán)形變壓器T1從靜止的初級線圈傳遞至旋轉(zhuǎn)的次級線圈，得到的交流電源通過軸上的整流濾波電路得到±5V的直流電源，該電源做運算放大器AD822的工作電源；由基準電源AD589與雙運放AD822組成的高精度穩(wěn)壓電源產(chǎn)生±4.5V的精密直流電源，該電源既作為電橋電源，又作為放大器及V/F轉(zhuǎn)換器的工作電源。

幾種傳感器雖接通方式不同，但它們接收到信號后，都要經(jīng)過同樣的處理過程。那就是把一個變化的不穩(wěn)的電壓轉(zhuǎn)換成一相對穩(wěn)定的電平信號。此塊板主要作尋跡模塊，尋跡用的光電傳感器都可布在上面。檢測路程和避障則可留出插針，用杜邦線連接，置于任何位置。功能框圖如下：

3 、電路設(shè)計

具體電路設(shè)計見圖2.以圖左半部分為例，當TCRT5000下面無黑線時，紅外線能正常反射，接收管可以接收到信號并導(dǎo)通，此時NPN三極管導(dǎo)通，指示燈亮并向單片機提供高電平。這是一張簡化的原理圖，圖中左半部的電路同樣可以視需要的尋跡器個數(shù)擴展任意多個。本設(shè)計用五只TRCT5000來尋跡，對應(yīng)輸給單片機插口的7-3號腳，這樣可分別接避障模塊和路程檢測模塊。

圖3為單面布板參考圖。

4 、注意事項

調(diào)節(jié)可調(diào)電阻可以改變發(fā)射強度，使得傳感器在一定高度時也可以得到反射信號。曾經(jīng)試過在某一個高度時有的指示燈亮，有的指示的不亮。調(diào)節(jié)電阻使指示燈發(fā)光即可。另外這類傳感器模塊加裝指示燈是十分必要的。這樣既可以顯示出當前黑線的位置狀態(tài)，又可以在反射面比較差的條件下了解是不是有個別傳感器不起作用。

另外，在使用該模塊的時候除了注意傳感器距離反射面的高度，還要注意模塊中光電傳感器的排列樣式。本設(shè)計采用一字型。也有采用菱形、M字形的。根據(jù)具體賽道加以分析。

反射面的形態(tài)對這類傳感器絕對是個大的考驗。曾經(jīng)有這樣的慘痛經(jīng)歷：智能車在制作和調(diào)試的過程中，都是在地磚上粘上黑色膠帶來完成的，結(jié)果測試時場地是白紙粘上膠帶，這樣造成了小車一些傳感器的不適應(yīng)，導(dǎo)致測試失敗。所以在制作階段就要按組委會標準仿制場地。

5 、結(jié)束語

智能車在電子競賽中的意義不僅在于它的精彩紛呈，競賽的思路和方案更可以用于生產(chǎn)和生活中。如一些管道機器人、救援機器人、圖書館或辦公室資料自動運送車等。因此，比賽中的經(jīng)驗值得總結(jié)并加以應(yīng)用。本設(shè)計就是比較了幾次參賽方案后所選，具有一定的應(yīng)用價值。