一、軌跡檢測(cè)模塊設(shè)計(jì)

系統(tǒng)檢測(cè)軌跡的基本原理 : 光線照射到路面并反射 , 由于黑線和白線的反射系數(shù)不同 , 可根據(jù)接收到反射光強(qiáng)弱判斷是否是黑線。采用反射式紅外發(fā)射2接收傳感器 , 可以準(zhǔn)確地檢測(cè)黑線的位置。在電動(dòng)小車的前方并排安裝 3 個(gè)反射式紅外發(fā)射2接收傳感器 , 中間傳感器檢測(cè)到黑線表明小車沿著軌跡前進(jìn) ; 左邊傳感器檢測(cè)到黑線 , 表明小車向右偏離軌跡 ; 右邊傳感器檢測(cè)到黑線 , 表明小車向左偏離軌跡。小車的后方并排安裝2 個(gè)反射式紅外發(fā)射2接收傳感器 , 與前方中間一個(gè)配合 , 確定倒車時(shí)小車軌跡。這樣 , 根據(jù)傳感器提供的小車運(yùn)行信息 , 及時(shí)對(duì)小車的前進(jìn)或倒車方向做出調(diào)整。

二、速度測(cè)量模塊

采用槽式光電開關(guān) , 測(cè)量車輪的轉(zhuǎn)速。該槽式光電開關(guān)采用標(biāo)準(zhǔn)的 U 字型結(jié)構(gòu) , 其發(fā)射器和接收器分別位于 U 型槽的兩邊 , 并形成一光軸 , 當(dāng)被檢測(cè)物體經(jīng)過(guò)U 型槽且阻斷光軸時(shí) , 光電開關(guān)就產(chǎn)生了開關(guān)量信號(hào)。槽式光電開關(guān)適合檢測(cè)高速運(yùn)動(dòng)的物體 , 并且它能分辨透明與半透明物體 , 使用安全可靠。小車車軸上固定槽式光電開關(guān) , 在車軸齒輪上均勻分布 8 個(gè)小孔 , 車輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí) , 小孔依次通過(guò)溝槽 , 光電開關(guān)便得到通斷相間的高低

電平信號(hào) , 得到的信號(hào)經(jīng)過(guò)整形放大 , 發(fā)送至單片機(jī) , 用來(lái)計(jì)算車速。根據(jù)測(cè)得的車速 , 算出平均值 , 乘上小車運(yùn)動(dòng)時(shí)間便得到小車運(yùn)動(dòng)路程。

三、計(jì)時(shí)模塊

若采用單片機(jī)計(jì)時(shí) , 一方面需要采用計(jì)數(shù)器 , 占用硬件資源 ; 另一方面需要設(shè)置中斷、查詢等 , 同樣耗費(fèi)單片機(jī)的資源。系統(tǒng)采用專用時(shí)鐘芯片 DS12C887 , 其特點(diǎn) : 在掉電方式下持續(xù)工作十年以上 , 內(nèi)部包含鋰電池 ,時(shí)鐘和輔助電路系統(tǒng) , 記量秒、分、小時(shí)、星期、日期、月、年和潤(rùn)年直到 2100 年 , 用二進(jìn)制或 BCD 碼表示時(shí)間 ,日歷和鬧鐘 , 地址、數(shù)據(jù)管腳復(fù)用 , 與單片機(jī)接口簡(jiǎn)單 ,便于控制。

四、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊

系統(tǒng)中要存儲(chǔ)的信息包括小車速度、行駛時(shí)間、行駛路程、行駛狀態(tài) ( 前進(jìn)、后退、平衡 ) 和調(diào)整平衡時(shí)間等。要求掉電后數(shù)據(jù)不丟失 , 一方面 , 小車行駛過(guò)程中突然斷電 , 上電后可以按照斷電前系統(tǒng)存儲(chǔ)的狀態(tài)繼續(xù)行駛 ; 另一方面 , 便于分析小車行駛狀態(tài)參數(shù) , 特別是小車自動(dòng)調(diào)整平衡過(guò)程中小車狀態(tài)參數(shù)。系統(tǒng)采用 AT24C02 作為存儲(chǔ)芯片。 AT24C02 是一個(gè) 2 k 位串行 E 2 PROM , 內(nèi)部含有 256 個(gè) 8 位字節(jié) ,通過(guò) I 2 C 總線接口進(jìn)行操作 , 占用單片機(jī)接口少 ,1. 8 ～ 6. 0 V 工作電壓范圍 , 1 百萬(wàn)次編程 / 擦除周期 ,可保存數(shù)據(jù) 100 年。

五、電源模塊

方案 1 : 單一電源供電。控制板和電機(jī)驅(qū)動(dòng)板使用電機(jī)驅(qū)動(dòng)的單組電源 ( 可充電電池 ) 。這樣供電比較簡(jiǎn)單 ; 但是由于電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)瞬間電流很大 , 而且 PWM 驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)電流波動(dòng)較大 , 會(huì)造成電壓不穩(wěn)、有毛刺等干擾 , 嚴(yán)重時(shí)可能造成單片機(jī)系統(tǒng)掉電 ;

方案 2 : 雙電源供電。 6 V 可充電池為單片機(jī)系統(tǒng)供電 ,1 節(jié) 9 V 電池為電動(dòng)機(jī)供電。將電動(dòng)機(jī)電源與單片機(jī)以及其周邊電路完全隔離 , 利用光電偶合器傳輸信號(hào)。這樣可以將電動(dòng)機(jī)工作所造成的干擾徹底消除 , 提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。因此 , 系統(tǒng)采用雙電源供電。

六、聲光提示模塊

系統(tǒng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí) , 發(fā)出聲光提示信息。聲音提示由 ISD1400 芯片提供 , 它有 20 s 的錄放時(shí)間。事先將“系統(tǒng)達(dá)到平衡狀態(tài)”語(yǔ)音信息存儲(chǔ)到 ISD1400 芯片內(nèi)部 , 系統(tǒng)平衡時(shí)播放。光提示由發(fā)光二極管提供 , 發(fā)光二極管閃爍表示系統(tǒng)達(dá)到平衡狀態(tài)。