高稳定性抗干扰红外线反射传感器.docx

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高稳定性抗干扰红外线反射传感器

高稳定性抗干扰红外线反射传感器

写于：

星期四26八月@08:

42:

58

本电路的最大持点是红外线发射部分不设专门的信号发生电路，而是直接从接收部分的检测电路U01的5脚引人信号，此信号是U01锁相音频译码器的锁相中心频率，这样既简化了线路和调试工作，又防止了周围环境变化和元件参数变化对收发频率造成的差异，实现了红外线发射与接收工作频率的同步自动跟踪，使电路的稳定性和抗干扰能力大大加强。

高稳定性抗干扰红外线反射传感器

当D2接收到D1发射出经反射物反射的信号，D3发光，输出端U01的8脚输出低电平。

本电路的最大持点是红外线发射部分不设专门的信号发生电路，而是直接从接收部分的检测电路U01的5脚引人信号，此信号是U01锁相音频译码器的锁相中心频率，这样既简化了线路和调试工作，又防止了周围环境变化和元件参数变化对收发频率造成的差异，实现了红外线发射与接收工作频率的同步自动跟踪，使电路的稳定性和抗干扰能力大大加强。

本电路可多个用于同一设备而不会相互干扰，因为不同RW或C4的值U01译码器的中心频率不同，但中心频率不能大于500KHZ。

调整VR可改变探测距离，注意探测距离要受反射面颜色的影响，这是红外线的特性决定，寻迹机器人用了此特性。

我用本电路多个和单片机89C2051改装玩具遥控车做成了避障机器人、避悬机器人、寻迹机器人，效果很好。

而且寻迹机器人可寻多种颜色底（除黑色底外）的黑线或黑底的多种颜色线（除黑线外）。

我想还可做成沿墙边走机器人、跟踪机器人等,还可用于其它方面的自动控制中。

用于机器人装备的单片机控制全自动燃气炮

这是一个用普通打火机液化气爆燃发射BB弹的气炮，主要是根据初中物理的30%可燃气与70%空气混合点燃可发生爆炸的原理。

我想这种炮可用于机器人射击比赛上。

图片中我是1999年根据上述原理做的实验品，做工比较粗糙。

做的时候我也不知道在比较小的空间点燃能不能发生爆燃，就用纸的牙膏盒做实验，实验的差不多，才近一步做了这个作品。

现在庆典时用的礼炮好像也是用的这个原理。

这个作品是个坦克，不过我很喜欢机器人，我本打算把它作的像红警2里的美军自动机器人。

作品是用红外线摇控的，机身用的是奥迪公司出的摇控坦克，把气炮的机构都装进了重做的炮塔，原来的红外线摇控电路不够用了，重作的摇控电路，现在可以控制：

前、后、左、右、炮塔左转、炮塔右转、炮管上、炮管下、装弹、发射、大灯。

燃烧室是用塑料盒子做的，空气泵是用的给鱼缸加氧的，点火线圈是用的点液化气的电子点火器，市场上有卖的2-3元。

AT89C2051在这里有较大的作用，它控制整个工作过程：

1、2051控制空气泵给燃烧室加空气，同时排出了上次燃烧后的气体，时间为10秒左右。

2、2051控制装弹电机正转——装弹，同时打开了打火机放气开关，向燃烧室注入液化气，时间为4秒左右。

3、2051控制装弹电机反转——BB弹被推入炮管，同时关闭打火机放气开关。

4、按点火开关，点火电极放电，电火花点燃气体，开炮。

在晚间可看见蓝色火苗从炮口射出。

效果：

这个作品可以将BB弹射出10米，在2米处可以击穿2-3层报纸。

制作要点：

1、燃烧室要用塑料等热的不良导体来作，这样热能量损失小，功率大。

2、燃烧室材料要坚固，外面可以金属加固。

不要做的太大，后果我也不知道。

3、空气泵要用防止空气倒回的功能，防止气体泄露。

4、点火电极要放大燃烧室里中间的位置，效果好。

5、用单片机控制好加入空气和液化气的时间，也就是二种气体的混合比例，比例好，效果好，比例不好，是点不着的。

6、在炮管上可以加装激光灯，作为瞄准器。

这个作品的缺点：

1、开炮的成功率为70-80%，气体装入后短时间内不马上点燃，就点不着了，可能是主要有露气的地方。

2、开一次炮的时间较长，要15-20秒左右，主要是气体装入的太慢。

3、装弹数量比较少，只能装3个。

作品图片（点击图片可以看大图）：

ALEI

2007.08.06

ALEI的另一个作品：

带语音识别的机器人——RT550V

步进电机的单片机控制

作者：

李通刘志垠

摘要：

本设计采用凌阳16位单片机SPCE061A对步进电机进行控制，通过IO口输出的具有时序的方波作为步进电机的控制信号，信号经过芯片L298N驱动步进电机；同时，用4X4的键盘来对电机的状态进行控制，并用数码管显示电机的转速，采用74LS164作为4位单个数码管的显示驱动，从单片机输入信号；利用凌阳单片机的语音功能播报电机的转速。

关键词：

步进电机单片机数码管

一、方案论证与比较

1、本设计的重点在于对步进电机的控制和驱动，设计中受控电机为四相六线制的步进电机（内阻33欧，步进1.8度，额定电压12V）

方案一：

使用多个功率放大器件驱动电机

通过使用不同的放大电路和不同参数的器件，可以达到不同的放大的要求，放大后能够得到较大的功率。

但是由于使用的是四相的步进电机，就需要对四路信号分别进行放大，由于放大电路很难做到完全一致，当电机的功率较大时运行起来会不稳定，而且电路的制作也比较复杂。

方案二：

使用L298N芯片驱动电机

L298N芯片可以驱动两个二相电机（如图1－1），也可以驱动一个四相电机，输出电压最高可达50V，可以直接通过电源来调节输出电压；可以直接用单片机的IO口提供信号；而且电路简单，使用比较方便。

图1－1

通过比较，使用L298N芯片充分发挥了它的功能，能稳定地驱动步进电机，且价格不高，故选用L298N驱动电机。

而使用L298N时，可以用L297来提供时序信号，可以节省单片机IO口的使用；也可以直接用单片机模拟出时序信号，由于控制并不复杂，故选用后者。

2、数码管显示电路的设计

方案一：

串行接法

设计中要显示4位数字，用74LS164作为显示驱动，其中带锁存，使用串行接法可以节约IO口资源，但要使用SIO，发送数据时容易控制。

方案二：

并行接法

使用并行接法时要对每个数码管用IO口单独输入数据，占用资源较多。

由于设计中用一块单片机进行控制，资源有限，选择了方案一。

另外，使用锁存也起到节约资源的作用。

二、步进电机控制原理

步进电机是数字控制电机，它将脉冲信号转变成角位移，即给一个脉冲信号，步进电机就转动一个角度，因此非常适合于单片机控制。

步进电机可分为反应式步进电机（简称VR）、永磁式步进电机（简称PM）和混合式步进电机（简称HB）。

步进电机区别于其他控制电机的最大特点是，它是通过输入脉冲信号来进行控制的，即电机的总转动角度由输入脉冲数决定，而电机的转速由脉冲信号频率决定。

步进电机的驱动电路根据控制信号工作，控制信号由单片机产生。

其基本原理作用如下：

（1）控制换相顺序

通电换相这一过程称为脉冲分配。

例如：

三相步进电机的三拍工作方式，其各相通电顺序为A-B-C－D,通电控制脉冲必须严格按照这一顺序分别控制A,B,C，D相的通断。

（2）控制步进电机的转向

如果给定工作方式正序换相通电，步进电机正转，如果按反序通电换相，则电机就反转。

（3）控制步进电机的速度

如果给步进电机发一个控制脉冲，它就转一步，再发一个脉冲，它会再转一步。

两个脉冲的间隔越短，步进电机就转得越快。

调整单片机发出的脉冲频率，就可以对步进电机进行调速。

三、理论设计

综和以上选取的方案，总的流程如图3－2所示。

图3－1

1、步进电机驱动电路

通过L298N构成步进电机的驱动电路,电路图如图3－2所示。

通过单片机SPCE061A的IOB8～IOB13对L298N的IN1～IN4口和ENA、ENB口发送方波脉冲信号，起时序图如图3－3所示。

图3－2

图3－3

2、数码管显示电路的设计

数码管的显示驱动使用74LS164，通过SPCE061A的IOB0和IOB1口对DATA和CLK发送数据。

图3－4

3、4x4键盘电路

在设计中，使用了标准的4x4键盘，其电路图如图3－5所示。

单片机的A口低8位为键盘的接口。

尽管设计要求中只需要4个键对步进电机的状态进行控制，但考虑到对控制功能的扩展，我们使用了4x4的键盘。

图3－5

四、程序设计

在进行程序设计的过程中，主要分为五个部分：

双机通讯、语音报数、数字显示、步进电机驱动、键盘；其中双机通讯的实现和语音报时比较有特点，将其流程简要介绍如下，其他部分见附的程序。

1、双机通讯

图4－1

我们在实现双机通讯的过程中使用了“三次握手”的方式，这是Intle网中成用的数据通讯确认协议，其流程图如图4－1所示。

2、语音报数

程序设计中语音报数使用的是SACM－A2000，考虑到程序比较简单，首先使用了自动报数方式，但发现不能进行连续报数，于是使用了非自动方式，流程图如图4－2所示。

图4－2

五、结果分析与总结

应该说这次课程设计还是基本达到了设计的要求，但是也存在着未能解决的问题，由于在执行语音程序时对资源的消耗比较大，在语音报数的时候会中断步进电机驱动信号的输出，导致电机停转。

为此，我们修改了方案，使用了两块单片机，通过双机通讯来传递信号，遗憾的是问题仍然没有得到解决。

这次步进电机的综合实验我们学到了步进电机、数码管、4*4键盘、语音报数和双机通讯的使用，更重要的是学会了程序出问题时调试的方法，并养成了Debug的习惯，学到了程序出问题后怎样去解决的基本方法。

参考文献：

[1]谢自美《电子线路设计、实验、测试（第二版）》[M]武汉：

华中理工大学出版社，2000.

[2]薛钧义，张彦斌，樊波等《凌阳十六位单片机原理及应用》[M]北京：

北京航空航天大学出版社，2003.

[EB/01].

[EB/02]

项目名称：

远程实验室机器人控制系统。

所谓的实验室机器人，呵呵其实就是一个搭了手提电脑的可移动机械臂，用手提电脑（学校的手提，不算钱）的缘故是我们想做无线控制，而用无线网卡对于我们来说最简单，还有就是方便做无线图象传输。

这个就是整个系统硬件上最重要的部分—手部动作采集支架，只用了很便宜的电位器作角度的感应，所以精度……呵呵，样子也有点简陋。

不过还是资金的问题，本来sugar说用几个陀螺仪的

控制系统的其他部分，包括一个游戏操纵杆，用于控制机器人的行走，另一台手提，用于无线网卡通讯，还有摄像头监视，数据采集的查看等。

终于见到一个lego的东西了：

RCX，用于数据采集的，具体是用VB做的，以后应该会把代码贴出来。

（似乎没用什么乐高的东西，呵呵，不过先发在这边，等全部发完再转移到机器人展示区）

_________________

希望有一天能见到真正的RX-78，呵呵

发表于:

SatSep11,20045:

07pm   发表主题:

[最新消息]西南科大机器人小组荣获亚太地区大学生机器人大赛亚军

在刚刚结束的亚太地区“鹊桥相会”大学生机器人大赛决赛中，西南科大机器人竞赛小组迎战越南队，比赛刚开始，双方呈焦灼态势，此后不久越南队阻挡机器人发挥了速度快、移位灵活多变的特点，占得先机，最终赢得冠军。

西南科大机器人小组荣获亚军。

此外，经大赛评委认真评定，西南科大机器人竞赛小组还被授予最佳技术奖！

下午3时55分，亚太地区“鹊桥相会”大学生机器人大赛颁奖典礼隆重举行。

有点遗憾啊~~

今天看到这个结果感到非常遗憾!

非常可惜！

意料之中，情理之外。

一定是人的问题!

（当然不一是老师）

西南科技大学的加工已经没有什么问题，关键是思路，zh，你让学生感觉太累了，robotgogo，明年做指导一定要考虑少做垃圾东西，例如去年的保底方案，今年的一个小礼物机器人等空想方案。

明年我在方案、网络舆论、有需要的话还可以拉到祖国论坛上很多朋友支持你，抛开那两个老师，你带队！

真正做学生自己的机器人！

希望两位老师激流勇退，把天空真正留给学生，学生不会比你们差。

张俐、吴健努力！

取代他们，但是千万不要学习他们以前的一些做法，否则……

。

两位老师，两年了，robotgogo已经很厉害了，以前和他的接触中我觉得他更能把握一些东西，如果你们退出，我们会改变对你们的印象，人毕竟是会改变的，我也代表学校保送中科大的部分学生，现在小组里的部分学生、祖国网友感谢你们。

周月，有空代我向黄老师表示问候，同时你也要感谢她，我知道有很多事情是她照顾你，但是你可能还不知道。

王娟，明年继续加入这个团队，要学精通一个东西，不能什么都学，学精通一个远比什么都学好。

如果明年他们因为你的烧伤问题而不要你做机器人，我会在全国各大论坛上公布很多真相以及发动网友进攻他们。

从另一个角度想，他们应该照顾你，有你在可能会令西科大更加光彩，可是他们没有这么想。

xky、小心、周兵、吕军、李科、李勇、白珊、李冬雪、继续努力！

我会支持你们，以后万一有困难我能帮忙的就找我。