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2006-06-16 12:22 |
光电传感器在智能小汽车中的应用
[摘要]：本文介绍了光电传感器NE-ST188的基本工作原理、与单片机的接口电路、硬件配置、软件设计以及光电传感器在智能小汽车中的应用。 B9}E
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关键词：光电传感器、接口电路、软件设计 =9(tsB gTX
Abstract: In this paper,it introduced the basic working pattern of the photoelectric sensor NE-ST188 and the interface circuit of singlechip and hardware configuration and software design of it，the application of the photoelectric sensor in the intelligent car. V+46R
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Keywords: Photoelectric sensor、The interface circuit、Software design wajZqC2yg
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0、引 言 (oF-O{
在现代社会中随着社会的飞速发展，单片机与光电传感器接口电路应用越来越广泛。NE-ST188是一种单光速反射取样式光电传感器，它由高输出的红外线光电二级管与高灵敏度光电晶体管组成，其特点：体积小、性能可靠、结构简单不接触被测物体，不影响被测物体的运动状态。广泛应用于多费率电度表、IC卡电度表、IC卡水表、电机转速测量等各种许测量计数的场合。 yu =piP
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1、光电传感器ST188的介绍 #J\s%60p t
反射式红外光电传感器是利用被测物体对红外光的反射和吸收来实现对被测物体的测量和计数的，要求被测物体的取样标记与其本身的光洁度和颜色反差大，尽量减少外界光的干扰，光电传感器的前端面与被测物体的最佳检测距离为8±1.5mm。 8|6~o.B.G
1.1 芯片说明 ]Ym=+lgi
如图1所示，第一脚：VCC正电源，接+5V；第二脚：GND接地；第三脚：信号输出；第四脚：接+5V； XwtAF3oz
1.2 典型应用电路 Y!M~#oqio
参考传感器选型手册提供的典型电路，选用两个ST188并排使用，外加方向判别专用电路ST288A连接的电路如图2所示。 ~U9q-/(J/
说明：1.图中光电传感器ST188的A路为前输入端，B路为后输入端 g#}tm<
2.取样的暗标志与亮标志的宽度必须大于两反射式光电传感器光束间的间距，确保采样脉冲的可靠性，防止误发采样信号。 O MvT;Vgg
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2、光电传感器在智能小汽车中的应用 P0)AU i
2.1光电传感器在智能小汽车中的应用的硬件组成框图 !x8kB
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光电传感器在智能小汽车中的应用电路主要由单片机控制模块、光电检测模块、电机驱动模块以及显示驱动模块四部分组成，其硬件组成框图如图3所示。 D!S8oKW
单片机控制电路部分主要功能为：根据传感器输出信号执行相应的动作，控制电机驱动电路使玩具小汽车按照预设方向和速度行驶、驱动显示模块显示小汽车的速度、行驶的距离以及行驶的时间。 /w0w* n H
光电检测部分的主要功能为：检测出地面的白纸和黑线，输出相应的脉冲信号，完成检测的功能。其检测输出信号框图如图4所示。 BR3wX4i\
电机驱动电路的主要功能为：放大来自于单片机控制部分的信号，驱动电机做正反转运动，其硬件电路图如图5所示。 z<i,D08|d
行驶距离的检测采用霍尔元件里程检测。将霍尔元件安装在后左轮，车轮每转一周就由其产生一个低电平脉冲，使单片机外部中断1产生中断，从而使里程脉冲数累计一次根据本小汽车轮子的周长，每转8周为1米，所以每累计8个脉冲就是1米。 6(>WG R
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3 、软件编程 /eb-'m
在实际应用时，当上电后该系统处于等待状态，当光电传感器检测到地面上第一根黑线时，小汽车开始启动行驶。采用中断方式判断小汽车到达黑线的位置并控制小汽车的运行状态。在实际运行中，电机转动时对进入单片机的高电平有干扰，即在检测到黑线时，由于噪声的影响，产生了许多杂波，误认为检测到了白线，以至于电机不能正常的工作，采用软件延迟的方法，检测到黑线以后，延迟一段时间，再检测有效的白线，电机进行相应的动作，解决了以上问题。 y`6\L$c
各程序说明如下： L$kgK# T
主程序：主要完成初始化工作，设定小汽车的初试运行状态以及调用显示子程序等。其程序流程图见图6。 .+HcA x{/2
初始化程序：主要完成各个地址单元清零以及设置定时器T1、外中断0、外中断1等。 jccO sG9;_
外中断0：主要完成根据光电检测器检测到的小汽车的位置控制小汽车的运行。其程序流程图见图7。 ?;_O
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SUB1：慢车子程序。执行时，先使电机反转约200ms，使其刹车，然后将放大器的供电电压降低，使电机慢速运转。 K _Re}\D
SUB1：快车子程序。执行时，供高电压给电机电源，使小汽车快速行驶。 :mP9^Do2;
SUB1：停车子程序。执行时，先使电机反转约，使其刹车，然后关掉电机电源，再延迟10m，进行初始化，准备倒车行驶。 T=>vh*J
延时子程序：为了提高光电检测器的检测精度，消除干扰，以及改善LED的显示效果，均调用了延时子程序。 [Eru yWK
显示子程序：用动态扫描的方法进行显示，采用一片MAX7219驱动8片LED。前四位表示行驶的距离，后四位表示行驶的总时间，其中前两位表示的时间单位为分，后两位表示的时间单位为秒。 ~XKZXGw
4、结束语 JL``iA
本系统采用光电传感器ST188作为敏感端，用单片机测控系统实现了小汽车的智能化控制，并能很方便的显示出小汽车的转速、行驶距离以及行驶时间.实际实验结果表明，该系统性能可靠，软件编程比较灵活，具有一定的应用性。 p jd o|
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参考文献 bM ^7g
[1]何立民，MCS-51系列单片机应用系统设计，北京航空航天大学出版社，1998 AX K95eS
[2]张毅坤等，单片微型计算机原理及应用，西安电子科技大学出版社，1998 cl _T F[n?
[3]苏凯等，MCS-51系列单片机系统原理与设计，冶金工业出版社，2003
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