智能小车多功能传感器模块的设计方法

　　智能小车是集微处理器技术、传感技术、信息处理技术等多种技术于一体的综合系统，目前，智能小车在军事、民用及科学研究等领域都已得到广泛的应用。更是受到众多电子类竞赛的青睐，如全国大学生电子竞赛、飞思卡尔智能车大赛等；比赛中的思路及创新对实际应用的发展也起着重要作用。

　　1 系统设计方案

　　智能小车采用简单的三极管开关电路构成电平转换电路，设计成一款多功能的传感器模块。此方案成本低，扩展方便；而且此电路可以用引线连接不同的光电传感器，将智能车要完成的其它功能结合在一起。

　　2 原理设计

　　在小车中应用的传感器，无论是寻迹、检测路程还是避障都可以应用红外线实现。只是应用的传感器形状和原理略有不同。寻迹和避障要用反射式。而检测路程要用直接接收式。我们可以用U形槽状的光电传感器。令传动齿轮通过凹槽，齿轮上开一孔。每当该孔通过槽体，槽体一侧发射管的红外线将无阻挡地射到接收管上，产生一脉冲信号。根据产生信号的次数，还有齿轮一周与车行进路程的关系，便可用程序计算出小车行驶的路程。

　　几种传感器虽接通方式不同，但它们接收到信号后，都要经过同样的处理过程。就是把一个变化的不稳的电压转换成一相对稳定的电平信号。可把这三种传感器的处理电路做在同一块板上，此块板主要作寻迹模块，寻迹用的光电传感器都可布在上面。检测路程和避障则可留出插针，用杜邦线连接，置于任何位置。功能框图如图1所示。

　　3 电路设计

　　具体电路设计见图2.以图左半部分为例，当TCRT5000下面无黑线时，红外线能正常反射，接收管可以接收到信号并导通，此时NPN三极管导通，指示灯亮并向单片机提供高电平。反之当光电传感器下面有黑线时，NPN三极管关断，单片机得到低电平信号。通过调节102的可调电阻，可以调整发射强度，下面100Ω电阻作为防烧毁的限流电阻。这是一张简化的原理图，图中左半部的电路同样可以视需要的寻迹器个数扩展任意多个。本设计用五只TRCT5000来寻迹，对应输给单片机插口的7-3号脚，这样可分别接避障模块和路程检测模块。

　　图3为单面布板参考图。

　　4 注意事项

　　调节可调电阻可以改变发射强度，使得传感器在一定高度时也可以得到反射信号。曾经试过在某一个高度时有的指示灯亮，有的指示的不亮。由于光电传感器的个体差异导致这样的情况是可能的。调节电阻使指示灯发光即可。这样既可以显示出当前黑线的位置状态，又可以在反射面比较差的条件下了解是不是有个别传感器不起作用。

　　在使用该模块的时注意传感器距离反射面的高度以及光电传感器的排列样式。本设计采用一字型。也有采用菱形、M字形的。根据具体赛道加以分析。

　　反射面的形态对这类传感器是个大的考验。曾经有这样的惨痛经历：智能车在制作和调试的过程中，都是在地砖上粘上黑色胶带来完成的，结果测试时场地是白纸粘上胶带，这样造成了小车一些传感器的不适应，导致测试失败。所以在制作阶段就要按组委会标准仿制场地。

　　5 结束语

　　智能车在电子竞赛中的意义不仅在于它的精彩纷呈，竞赛的思路和方案更可以用于生产和生活中。如一些管道机器人、救援机器人、图书馆或办公室资料自动运送车等。