1、智能小车红外循迹巡线传感器原理与应用电路2011-09-27 11:24智能小车是指由单片机控制的，可以修改程序的，在程序的控制下，能够自由移动，自动完成特定功能的小车。它集计算机技术，软件编程，自动控制，传感器技术，机械结构于一体，是学习信息技术，机器人的最佳载体。小车循迹指的是小车在白色地板上循黑线行走，通常采取的方法是红外探测法。也可用 CCD，CMOS 摄像头方案， 光电优点：1电路设计相对简单 2检测信息速度快 3成本低缺点：1道路参数检测精度低、种类少 2检测距离短 3耗电量大 4、容易受外界光线干扰摄像头优点：1检测前瞻距离远 2检测范围宽 3检测道路参数多 缺点：1电路相对设计
2、复杂 2检测信息更新速度慢 3软件处理数据较多 红外探测法，即利用红外线在不同颜色的物体表面具有不同的反射强度的特点，在小车行驶过程中不断地向地面发射红外光，当红外光遇到白色纸质地板时发生漫反射，反射光被装在小车上的接收管接收；如果遇到黑线则红外光被吸收，小车上的接收管接收不到红外光。单片机就是否收到反射回来的红外光为依据来确定黑线的 位置和小车的行走路线。常用的红外探测元件有红外发光管，红外接收管，红外接收头，一体化红外发射接收管。 红外线是不可见光线。所有高于绝对零度（-273.15）的物质都可以产生红外线。人的眼睛能看到的可见光按波长从长到短排列，依次为红、橙、黄、绿、青、蓝、紫。其中红
3、光的波长范围为 0.620.76m；紫光的波长范围为0.380.46m。比紫光波长还短的光叫紫外线，比红光波长还长的光叫红外线。红外发光二极管：外形和普通发光二极管 LED 相似，发出红外光。管压降约 1.4v，工作电流一般小于 20mA。为了适应不同的工作电压，回路中常常串有限流电阻。红外线发射管有三个常用的波段，850NM 、875NM 、940NM。根据波长的特性运用的产品也有很大的差异，850NM 波长的主要用于红外线监控设备， 875NM 主要用于医疗设备，940NM 波段的主要用于红外线控制设备。光敏二极管，光敏三极管：-作为红外接收管无光照时,有很小的饱和反向漏电流（暗电流）。此
4、时光敏管不导通。当光照时 ,饱和反向漏电流马上增加，形成光电流,在一定的范围内它随入射光强度的变化而增大。光敏二极管和光敏三极管的区别是光敏三极管具有放大作用。红外接收头：红外线接收头(又称红外线接收模组,IRM)是集成红外线接收管、放大、滤波和比较器输出等的 IC 模块。红外接收头的种类很多，引脚定义也不相同，一般都有三个引脚，包括供电脚，接地和信号输出脚。根据发射端调制 载波的不同应选用相应解调频率的接收头。一般用在红外遥控器中。一体化红外发射接收管：将红外发射管，接收管，紧凑低地安装在一起，靠反射光来判断前方是否有物体。有 TCRT5000，RPR220.RPR220 是一种一体化反射型
5、光电探测器，其发射器是一个砷化镓红外发光二极管，而接收器是一个高灵敏度，硅平面光电三极管。下图由 TCRT500 构成的简单的循迹电路，光敏三极管接收到反射光时，输出低电平，经反向器整形后送到单片机进行检测。灵敏度可调的循迹电路。当比较器的正向输入端电压低于反向输入端的电压时输出低电平，LED 亮，表示接收到反射光。上面电路检测距离在 10mm 左右，检测距离短，容易受环境光干扰。另一中比较可靠的方法是对红外光进行调制。由振荡电路产生 38KHZ 的脉冲信号，驱动红外二极管，向外发射调制的红外脉冲。红外接收电路（或红外接收头）对接收信号进行解调后输出控制脉冲。此方法检测距离远，抗干扰能力强，用
6、在可靠性要求比较高的场合。智能小车循迹通常有 2 路， 3 路，5 路循迹，3 路循迹相比 2 路循迹可提高小车的行进速度，5 路循迹进一步提高小车巡线的可靠性。下图为采用 RPR220 的三路循迹模块原理图：循迹信号经反向器整形后送到单片机进行检测智能小车结构示意图：当循迹传感器照到黑线时输出点平 0，照到白线时输出 1.如上图所示，A,B,C 三路。三路巡线小车控制逻辑：a、 A B C 状态为 1 0 1 ，B 路正照到黑线上，小车前进b、 A B C 状态为 0 0 1 ， A,B 照到黑线上， 小车左转弯c、 A B C 状态为 0 1 1 ， A 在黑线上， ， 小车左转弯d、 A B C 状态为 1 0 0， B,C 在黑线上， 小车右转弯e、 A B C 状态为 1 1 0， C 在黑线上 ， 小车右转弯f、 A B C 状态为 1 1 1， A B C 都不在黑线上，小车保持上一次状态不变g、 A B C 状态为 0 0 0 ， A B C 都在黑线上， 小车停止。
