一種小車紅外光循跡電路的設(shè)計(jì)

第二種方法采用有源晶振(可省去振蕩電路，簡化電路設(shè)計(jì))1.544 MHz(經(jīng)2 級二分頻)或11.059 2 MHz(經(jīng)5 級二分頻)后，分別產(chǎn)生386 kHz 或345.6 kHz 方波，后接十進(jìn)制計(jì)數(shù)/分配器或九進(jìn)制計(jì)數(shù)/分配器，從Q0~Q7任意引腳即可產(chǎn)生38.6 kHz/10%或38.4 kHz/11%占空比的脈沖波(脈沖頻率均誤差0.1 kHz,占空比一個(gè)是10%,一個(gè)是11%)。電路圖如圖5所示。

3.2 紅外光發(fā)射控制電路設(shè)計(jì)

小車紅外光循跡電路采用8路已經(jīng)可以滿足較復(fù)雜競賽的要求。按照設(shè)計(jì)原則2.6,矩形脈沖最好不要同時(shí)驅(qū)動(dòng)光發(fā)射電路，需要一路一路輪流發(fā)送并保持一段時(shí)間。

采用兩個(gè)74HC4081 四與門控制脈沖信號傳送給ULN2803八反向OC驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)紅外發(fā)光二極管，每一路可輸出500 mA.74HC4081 與門的另一個(gè)輸入端接MCU控制選通。如圖6所示。

紅外發(fā)射接收采用一體化封裝的TCRT5000對管，電流傳輸系數(shù)>20%,發(fā)射管最大持續(xù)允許電流IF 為60 mA,脈沖電流在1 μs/1%占空比時(shí)允許3 A.脈沖信號經(jīng)紅外發(fā)光管發(fā)射后，經(jīng)地面反射，送到光敏三極管從發(fā)射極輸出。如果地面為白色，絕大部分信號(脈沖)都能傳遞給光敏三極管;如果地面為黑色，光線被吸收，則幾乎沒有信號能傳遞給光敏三極管。

控制每一路持續(xù)工作的時(shí)間應(yīng)保證讓紅外發(fā)光二極管發(fā)出10~20個(gè)脈沖，使后續(xù)解調(diào)器能可靠解調(diào)?？梢运愠鲅h(huán)一周共8路所需時(shí)間：

T=([ 1 38.5 kHz)×(10~20)]×8=2.08~4.16 ms.

3.3 放大器電路設(shè)計(jì)

由于有8個(gè)光發(fā)送接收對管，圖6中僅顯示出1路，如果只想用一個(gè)放大器和后續(xù)的一個(gè)脈沖頻率解調(diào)器，則需要模擬開關(guān)來一一選通。為了和圖6共用選通信號，采用兩片74HC4066(也可以用一片74HC4051,但這時(shí)就不能共用74HC4081選通信號了，既浪費(fèi)了MCU的IO口，編程也較為復(fù)雜些)。

按2.5節(jié)所述要采用交流放大器的原則，這里采用零漂移雙運(yùn)算放大器AD8552,一個(gè)單元接成反向比例運(yùn)算電路，另一個(gè)單元實(shí)現(xiàn)輸出中點(diǎn)電位給放大電路作參考“地”.電路如圖7所示?？赏ㄟ^反饋電阻調(diào)整其放大倍數(shù)。

3.4 信號解調(diào)

信號解調(diào)采用標(biāo)準(zhǔn)38.5 kHz解調(diào)器CXA20106,裝置中增益控制和中心頻率控制用的電容器盡量采用精密低損耗無極性電容器，最好采用CBB 電容器。電路結(jié)構(gòu)圖如圖8所示。

4 結(jié)語

按照本方案所介紹的紅外光循跡設(shè)計(jì)原則所設(shè)計(jì)、裝配的電路，可以滿足絕大多數(shù)較復(fù)雜競賽現(xiàn)場的需求?，F(xiàn)場競賽時(shí)抗干擾能力較傳統(tǒng)電路相比大大加強(qiáng)了，既克服了環(huán)境光線的干擾，也克服了臨近紅外循跡發(fā)光管的衍射干擾。電路調(diào)整比傳統(tǒng)電路更加簡單：僅需調(diào)整放大器的放大倍數(shù)這一項(xiàng)，且一次性調(diào)好，避免了傳統(tǒng)設(shè)計(jì)繁瑣的調(diào)試工作量，可以滿足各種環(huán)境光線的應(yīng)用。由于任一時(shí)刻只需發(fā)出一路強(qiáng)紅外光，并且還是低占空比的調(diào)制光，所以不但不會因?yàn)椴捎脧?qiáng)紅外光造成成車體電池供電不足，相反的，若干個(gè)循跡發(fā)射二極管輪回通電比傳統(tǒng)的循跡電路一組多個(gè)一直通電的情況更省電。