RFID導(dǎo)購(gòu)機(jī)器人導(dǎo)航與控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)研究

2.2 系統(tǒng)主板與傳感模塊

關(guān)于電源，系統(tǒng)采用12V鋰電池供電，采用三端正電壓調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)電壓。內(nèi)部集成功率保護(hù)。輸出電流可以達(dá)到1A。輸入耐壓可以到達(dá)30V。提供充電接口，通過(guò)開(kāi)關(guān)進(jìn)行控制，電路板上留有接口,可以對(duì)鋰電池進(jìn)行充電。

定位裝置采用射頻技術(shù)（RFID）。RFID已經(jīng)成為一個(gè)熱門(mén)的技術(shù)。最近沃爾瑪通過(guò)了一項(xiàng)要求其前100家供應(yīng)商在2005年1月之前向其配送中心發(fā)送貨盤(pán)和包裝箱時(shí)使用RFID技術(shù)，2006年后逐步在單件商品中使用這項(xiàng)技術(shù)的決議。從信息傳遞的基本原理來(lái)說(shuō)，射頻識(shí)別技術(shù)在低頻段基于變壓器耦合模型(初級(jí)與次級(jí)之間的能量傳遞及信號(hào)傳遞)，在高頻段基于雷達(dá)探測(cè)目標(biāo)的空間耦合模型(雷達(dá)發(fā)射電磁波信號(hào)碰到目標(biāo)后攜帶目標(biāo)信息返回雷達(dá)接收機(jī))。最基本的RFID系統(tǒng)由三部分組成：標(biāo)簽、閱讀器、天線。按作用距離可分為密耦合卡(作用距離小于1厘米)、近耦合卡(作用距離小于15厘米)、疏耦合卡(作用距離約1米)和遠(yuǎn)距離卡(作用距離從1米到10米，甚至更遠(yuǎn))。本系統(tǒng)采用近耦合卡。射頻模塊與2812的SCIA口進(jìn)行通訊。通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)流進(jìn)行解碼，判斷機(jī)器人的位置。

接著是紅外避障模塊。一般機(jī)器人的避障可以采用紅外反射的方法，這在機(jī)器人比賽中比較普遍。GPIO控制紅外線的發(fā)射，然后如果遇到障礙物會(huì)反射回來(lái)，接收管子收到光線后引起電阻變化，檢測(cè)其電阻變化就可以判斷是否有障礙物了。但是這種方法容易受到光噪聲的干擾。所以距離比較近，一般只能達(dá)到2-3cm。本人在多次比賽中，經(jīng)過(guò)查資料和研究，提出了一種使用標(biāo)準(zhǔn)高頻信號(hào)38KHZ的紅外線進(jìn)行障礙的探測(cè)的電路。因?yàn)槭褂酶哳l信號(hào)和高頻運(yùn)放，有了一定的抗干擾能力，同時(shí)探測(cè)的距離的最大提高到8cm。首先，通過(guò)555發(fā)射紅外線。接著，信號(hào)通過(guò)紅外接收管后經(jīng)過(guò)隔直電容，送入高頻運(yùn)放LM318N，如圖4。然后，經(jīng)過(guò)50倍的放大。如圖5和圖6。

圖 1 555發(fā)射電路

圖 2 頻率識(shí)別電路

圖 3 檢測(cè)放大電路

LM567是鎖相環(huán)電路， 8腳雙列直插封裝。第5、6腳外接的電阻和電容決定了內(nèi)部壓控振蕩器的中心頻率。1、2腳通常分別通過(guò)一個(gè)電容器接地，產(chǎn)生輸出濾波網(wǎng)絡(luò)和環(huán)路單級(jí)低通濾波網(wǎng)絡(luò)。2腳接的電容決定鎖相環(huán)路的捕捉帶寬：電容值越大，環(huán)路帶寬越窄。壓控振蕩器的中心頻率和濾波帶寬可由式子3和式子4決定。

(3)

(4) (其中Vi為輸入電壓)