发布时间 : 星期一 文章基于Arduino单片机的智能小车设计毕业论文更新完毕开始阅读
江海职业技术学院学位论文
第三章 智能小车的触觉、眼睛
3.1 智能小车内部检测原理
智能小车驱动检测电路：实现电机驱动、码盘采样、电机电流检测功能，两侧独立设计，方便检修。 3.1.1 轮速、车距检测
小车采用红外光电耦合器检测轮子转的圈数，即可算得小车行车距离；同理，单位时间内的计数值，即可求得轮子转速。本车有两只轮子，分别由两只直流电动机驱动。
由于红外检测具有反应速度快、定位精度高，可靠性强以及可见光传感器所不能比拟的优点，故采用红外光电码盘测速方案。
红外光电耦合器见图3.1，为直射式光电传感器。
图3.1 红外光电耦合器
由测距轮，遮光盘，红外光电耦合器及凹槽型支架组成的。利用开模的优势，在车轮上的遮光盘设计了 60个齿，可以用直射式光电采样器方便的得到脉冲信号，比反射式采样更加可靠。
测距轮安装在车轮上，这样能使记数值准确一些（见图3.2）。遮光盘有一缺口，盘下方的凹形物为槽型光电耦合器，其两端高出部分的里面分别装有红外发射管和红外接收管。
遮光盘在凹槽中转动时，缺口进入凹槽时，红外线可以通过，缺口离开凹槽红外线被阻挡。由此可见，测距轮每转一周，红外光接收管均能接收到一个脉冲
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信号经过整形器后送入计数器或直接送入单片机中。单片机通过计数值，即可求得小车的大概行驶距离，根据单位时间内的计数值，也可求得转速。
单片机通过分别对两个轮子的转速值，进行比较，即可判断出左、右轮的转速快慢程度。
遮光盘 正面 背面
图3.2 轮子结构
为实现可逆记数功能，我们在测距仪中并列放置了两个槽型光电耦合器，遮光盘先后通过凹槽可产生两个脉冲信号。根据两个脉冲信号发生的先后顺序与两个光电耦合器的位置关系，即可计算出玩具车的行驶方向（前进或后退）。
遮光盘及槽型光电耦合器均安装在不透光的盒子里，以避免外界光线的干扰，使电路不能正常工作。
直射型光电晶体管
图3.3 实际电路板
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测距原理：将遮光码盘安装在电机轴上，当电机转动时，遮光码盘也随之转动，同时安装在码盘一侧的红外发光二极管点亮，在码盘的另一侧设有红外三极管，用于接收红外发光二极管发出的红外线信号。由于光栅随电机高速转动，则红外线三极管接收到的就是一系列脉冲信号。将该信号传输到单片机的内部计数器计数，根据预先实测的数据换算关系即可计算出电动机车的行车距离。
具体电路同图2.5 行车距离检测电路所示：
图3.4 码盘检测电路
为了避免在变换状态时产生“毛刺”，整形电路是利用运放设计了“施密特”电路，用回差消除之。 之所以用运放，而不是直接使用施密特触发器，是因为这样可以方便的改变回差大小。
3.2 电机电流、电压检测 3.2.1 电流检测电路：
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图3.5 电流检测电路
电流的取样电阻为 0.22 欧姆（见 H 桥驱动电路的 R5），按上图参数，放大倍数 11 倍，电机电流最大 1.1A 左右，所以实际的输出信号应在
0 – 2.66V ，如使用 3.3V供电的单片机，其 AD输入范围为 0 ‐ 3.3V，考虑电机的电流偏差和器件的偏差，留些余量。 电路中C2作用是减小电机电流波动的影响，是针对 125Hz 的 PWM频率设计的，如提高PWM的频率，此参数应该相应修改。
本设计中未采用，简述之。
3.2.2 电压检测电路：
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