中心議題：

• 探討智能小車多功能傳感器模塊的設計

解決方案：

• 采用555集成芯片，組成觸發器電路
• 采用集成運放構成電壓比較器
• 采用最簡單的三極管開關電路構成電平轉換電路

引言

智能車是行動模式最簡單的機器人之一。在軍事、救援、生產、生活中都有廣泛的應用。更是受到眾多電子類競賽的青睞。如全國大學生電子競賽
、飛思卡爾智能車大賽等。比賽中的思路及創新對實際應用的發展也起著重要作用。

1 方案論證

在競賽中，我們用過幾種尋跡傳感器的方案。但各有優劣。

方案1：采用555集成芯片，組成觸發器電路。TCRT5000光guang電dian傳chuan感gan器qi采cai集ji到dao的de信xin號hao轉zhuan換huan成cheng一yi定ding電dian壓ya
，經jing觸chu發fa器qi轉zhuan變bian成cheng標biao準zhun的de電dian平ping輸shu入ru。這zhe樣yang單dan片pian機ji不bu會hui造zao成cheng邏luo輯ji混hun亂luan。此ci方fang案an優you點dian是shi抗kang幹gan擾rao能neng力li強qiang。但dan由you於yu每mei個ge光guang電dian對dui管guan要yao配pei一yi組zu555電路。所以成本非常高
，並且也給PCB布板增加了難度。

方案2：采用集成運放構成電壓比較器，同樣將光電傳感器采集到的信號轉換成數字信號供單片機處理。此方案與方案1比較成本有所降低。但由於集成運放芯片大多隻包含二到四個內部放大器。對於需要多個光電傳感器的尋跡受到了限製。

方案3：采cai用yong最zui簡jian單dan的de三san極ji管guan開kai關guan電dian路lu構gou成cheng電dian平ping轉zhuan換huan電dian路lu。此ci方fang案an成cheng本ben最zui低di，擴kuo展zhan方fang便bian。而er且qie此ci電dian路lu可ke以yi用yong引yin線xian連lian接jie不bu同tong的de光guang電dian傳chuan感gan器qi，將jiang智zhi能neng車che要yao完wan成cheng的de其qi它ta功gong能neng結jie合he在zai一yi起qi。

比較後
，本設計選取方案3構成一款多功能的傳感器模塊。

2 原理設計

在小車中應用的傳感器
，無論是尋跡、檢(jian)測(ce)路(lu)程(cheng)還(hai)是(shi)避(bi)障(zhang)都(dou)可(ke)以(yi)應(ying)用(yong)紅(hong)外(wai)線(xian)實(shi)現(xian)。隻(zhi)是(shi)應(ying)用(yong)的(de)傳(chuan)感(gan)器(qi)形(xing)狀(zhuang)和(he)原(yuan)理(li)略(lve)有(you)不(bu)同(tong)。尋(xun)跡(ji)和(he)避(bi)障(zhang)要(yao)用(yong)反(fan)射(she)式(shi)。而(er)檢(jian)測(ce)路(lu)程(cheng)要(yao)用(yong)直(zhi)接(jie)接(jie)收(shou)式(shi)。我(wo)們(men)可(ke)以(yi)用(yong)U形(xing)槽(cao)狀(zhuang)的(de)光(guang)電(dian)傳(chuan)感(gan)器(qi)。令(ling)傳(chuan)動(dong)齒(chi)輪(lun)通(tong)過(guo)凹(ao)槽(cao)，齒(chi)輪(lun)上(shang)開(kai)一(yi)孔(kong)。每(mei)當(dang)該(gai)孔(kong)通(tong)過(guo)槽(cao)體(ti)，槽(cao)體(ti)一(yi)側(ce)發(fa)射(she)管(guan)的(de)紅(hong)外(wai)線(xian)將(jiang)無(wu)阻(zu)擋(dang)地(di)射(she)到(dao)接(jie)收(shou)管(guan)上(shang)
，產(chan)生(sheng)一(yi)脈(mai)衝(chong)信(xin)號(hao)。根(gen)據(ju)產(chan)生(sheng)信(xin)號(hao)的(de)次(ci)數(shu)，還(hai)有(you)齒(chi)輪(lun)一(yi)周(zhou)與(yu)車(che)行(xing)進(jin)路(lu)程(cheng)的(de)關(guan)係(xi)，便(bian)可(ke)用(yong)程(cheng)序(xu)計(ji)算(suan)出(chu)小(xiao)車(che)行(xing)駛(shi)的(de)路(lu)程(cheng)。

幾ji種zhong傳chuan感gan器qi雖sui接jie通tong方fang式shi不bu同tong
，但dan它ta們men接jie收shou到dao信xin號hao後hou，都dou要yao經jing過guo同tong樣yang的de處chu理li過guo程cheng。那na就jiu是shi把ba一yi個ge變bian化hua的de不bu穩wen的de電dian壓ya轉zhuan換huan成cheng一yi相xiang對dui穩wen定ding的de電dian平ping信xin號hao。正zheng因yin如ru此ci，我wo們men可ke以yi把ba這zhe三san種zhong傳chuan感gan器qi的de處chu理li電dian路lu做zuo在zai同tong一yi塊kuai板ban上shang
，此ci塊kuai板ban主zhu要yao作zuo尋xun跡ji模mo塊kuai，尋xun跡ji用yong的de光guang電dian傳chuan感gan器qi都dou可ke布bu在zai上shang麵mian。檢jian測ce路lu程cheng和he避bi障zhang則ze可ke留liu出chu插cha針zhen，用yong杜du邦bang線xian連lian接jie，置zhi於yu任ren何he位wei置zhi。功gong能neng框kuang圖tu如ru下xia： [page]
3 電路設計

具體電路設計見圖2。以圖左半部分為例，當TCRT5000下麵無黑線時，紅外線能正常反射，接收管可以接收到信號並導通，此時NPN三極管導通，指示燈亮並向單片機提供高電平。反之當光電傳感器下麵有黑線時
，NPN三極管關斷
，單片機得到低電平信號。通過調節102的可調電阻
，可以調整發射強度，下麵100Ω電阻作為防燒毀的限流電阻。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擴展任意多個。本設計用五隻TRCT5000來尋跡，對應輸給單片機插口的7-3號腳，這樣可分別接避障模塊和路程檢測模塊。
4 注意事項

tiaojieketiaodianzukeyigaibianfasheqiangdu，shidechuanganqizaiyidinggaodushiyekeyidedaofanshexinhao。zengjingshiguozaimouyigegaodushiyoudezhishidengliang
，youdezhishidebuliang。youyuguangdianchuanganqidegetichayidaozhizheyangdeqingkuangshikenengde。tiaojiedianzushizhishidengfaguangjike。lingwaizheleichuanganqimokuaijiazhuangzhishidengshishifenbiyaode。zheyangjikeyixianshichudangqianheixiandeweizhizhuangtai，youkeyizaifanshemianbijiaochadetiaojianxialejieshibushiyougebiechuanganqibuqizuoyong。

另(ling)外(wai)，在(zai)使(shi)用(yong)該(gai)模(mo)塊(kuai)的(de)時(shi)候(hou)除(chu)了(le)注(zhu)意(yi)傳(chuan)感(gan)器(qi)距(ju)離(li)反(fan)射(she)麵(mian)的(de)高(gao)度(du)，還(hai)要(yao)注(zhu)意(yi)模(mo)塊(kuai)中(zhong)光(guang)電(dian)傳(chuan)感(gan)器(qi)的(de)排(pai)列(lie)樣(yang)式(shi)。本(ben)設(she)計(ji)采(cai)用(yong)一(yi)字(zi)型(xing)。也(ye)有(you)采(cai)用(yong)菱(ling)形(xing)、M字形的。根據具體賽道加以分析。

反射麵的形態對這類傳感器絕對是個大的考驗。曾經有這樣的慘痛經曆：智(zhi)能(neng)車(che)在(zai)製(zhi)作(zuo)和(he)調(tiao)試(shi)的(de)過(guo)程(cheng)中(zhong)，都(dou)是(shi)在(zai)地(di)磚(zhuan)上(shang)粘(zhan)上(shang)黑(hei)色(se)膠(jiao)帶(dai)來(lai)完(wan)成(cheng)的(de)
，結(jie)果(guo)測(ce)試(shi)時(shi)場(chang)地(di)是(shi)白(bai)紙(zhi)粘(zhan)上(shang)膠(jiao)帶(dai)
，這(zhe)樣(yang)造(zao)成(cheng)了(le)小(xiao)車(che)一(yi)些(xie)傳(chuan)感(gan)器(qi)的(de)不(bu)適(shi)應(ying)，導(dao)致(zhi)測(ce)試(shi)失(shi)敗(bai)。所(suo)以(yi)在(zai)製(zhi)作(zuo)階(jie)段(duan)就(jiu)要(yao)按(an)組(zu)委(wei)會(hui)標(biao)準(zhun)仿(fang)製(zhi)場(chang)地(di)。

5 結束語

智能車在電子競賽中的意義不僅在於它的精彩紛呈
，競賽的思路和方案更可以用於生產和生活中。如一些管道機器人、救援機器人、tushuguanhuobangongshiziliaozidongyunsongchedeng。yinci
，bisaizhongdejingyanzhidezongjiebingjiayiyingyong。benshejijiushibijiaolejicicansaifanganhousuoxuan，juyouyidingdeyingyongjiazhi。