單片機自動巡線輪式機器人控制系統(tǒng)設(shè)計

　　4 光電檢測模塊設(shè)計

　　4．1 光電檢測過程

　　設(shè)計光電檢測模塊是為了讓機器人能夠檢測地面上的白色引導(dǎo)線。光電檢測電路主要包括發(fā)射部分和接收部分，其原理如圖4所示。

光電檢測過程

　　發(fā)射部分的波形調(diào)制采用了頻率調(diào)制方法。由于發(fā)光二極管的響應(yīng)速度快，其工作頻率可達幾MHz或十幾MHz，而檢測系統(tǒng)的調(diào)制頻率在幾十至幾百kHz的范圍內(nèi)，能夠滿足要求。光源驅(qū)動主要負責(zé)把調(diào)制波形放大到足夠的功率去驅(qū)動光源發(fā)光。光源采用紅外發(fā)光二極管，工作頻率較高，適合波形為方波的調(diào)制光的發(fā)射。

　　接收部分采用光敏二極管接收調(diào)制光線，將光信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?。這種電信號通常較微弱，需進行濾波和放大后才能進行處理。調(diào)制信號的放大采用交流放大的形式，可使調(diào)制光信號與背景光信號分離，為信號處理提供方便。調(diào)制信號處理部分對放大后的信號進行識別，判斷被檢測對象的特性。因此，此模塊的本質(zhì)是將“交流”的、有用的調(diào)制光信號從“直流”的、無用的背景光信號中分離出來，從而達到抗干擾的目的。

　　4．2 光電探頭

　　光電探頭安裝在機器人底盤前部，共設(shè)置了5個檢測點。從理論上講，檢測點越多、越密，識別的準確性與可靠性就越高，但是硬件的開銷與軟件的復(fù)雜程度也相應(yīng)的增加。采用該巡線系統(tǒng)保證了檢測的精確度，節(jié)約了硬件的開銷。發(fā)光二極管發(fā)出的調(diào)制光經(jīng)地面反射到光敏二極管。光敏二極管產(chǎn)生的光電流隨反射光的強弱而線性變化。把這種變化檢測出來，就可以判斷某一個檢測點是否在白色引導(dǎo)線的上方，從而判斷機器人和白色引導(dǎo)線的相對位置。

　　5 電機驅(qū)動模塊

　　機器人的驅(qū)動件主要是電機和舵機，都可以采用PWM進行調(diào)速與控制。根據(jù)脈沖編碼器的反饋信號，對機器人的運動狀態(tài)進行實時控制。直流伺服電機的控制原理如圖5所示。調(diào)節(jié)：PWM的信號就能夠快速調(diào)節(jié)舵機的轉(zhuǎn)角，從而實現(xiàn)機器人的方向控制。

直流伺服電機的控制原理

　　6 結(jié)束語

　　基于5l型單片機的自動巡線輪式機器人控制系統(tǒng)運行平穩(wěn)可靠，抗干擾能力強，不僅滿足了機器人大賽的設(shè)計要求，同時也為智能機器人搭建了良好的控制平臺。