基于光學傳感器的智能玩具小車設計 (1)
2011-07-25 18:42:08 來源:互聯(lián)網(wǎng)

  智能機器人在當今社會的應用越來越廣泛。從普通的玩具機器人到工業(yè)控制機器人,從能夠炒菜的機器人到可以進行太空探測的機器人,可以預見今后智能機器人的應用將更加廣泛。普通的無線遙控車大家都很熟悉,任天堂的電玩WII大家也都覺得很神奇。熟悉的不好玩,神奇的又玩不起,可能是很多人遇到的共同問題。本設計從全新的思維角度出發(fā),制作一個日常生活可以玩的智能小車,以饗有共同愛好的讀者。

  系統(tǒng)總體設計

  智能小車系統(tǒng)原理是,將三維坐標傳感器安裝在小車上,小車即具有智能感知功能,就會隨著目標物的前后左右移動而跟著移動。系統(tǒng)主要有3個組件:一為三維坐標光感傳感器(ETOMS-ET21X111),用于采集目標物的移動坐標,該傳感器使用非常簡單;二為MCU(EMC-EM78P156),讀取傳感器數(shù)據(jù)控制馬達轉動,EM78P156是市面上常見的MCU,使用簡單,價格便宜;三是馬達,馬達選用普通直流馬達即可,采用PWM控制。

  該設計的整體功能簡單概括起來就是:讓小車能夠跟著人(或是目標物)走。分開來講需要實現(xiàn)以下3個小功能:傳感器能夠正確讀取X、

  Y、Z的坐標值,這是首要條件。MCU能夠正確判斷X、Z坐標值的大小變化,這是關鍵。可能有人會有疑問,為什么不判斷Y坐標變化呢 那是因為小車不能上下跳躍(上下方為Y軸)。MCU根據(jù)坐標值的大小變化控制馬達轉向及馬達PWM的時間,這是結果。

  硬件系統(tǒng)設計

  1 傳感器周邊電路設計

  ETOMS-ET21X111是一款高性能具有X、Y、Z坐標資料輸出功能的光感傳感器。具有如下特點:高速資料輸出,每秒鐘輸出坐標資料高達75frame;低電壓工作,電壓范圍2.7~3.5V;采用標準RS232串行資料輸出格式輸出坐標值;使用外部晶振,范圍0.5~12MHz,通常采用3.58MHz;具有可控制曝光接口EO4~EO7。

  EO4~EO7這四個接口是用于曝光控制的,既可以用軟件進行控制,也可以用硬件的方式進行控制。根據(jù)自己的需要選擇合適的即可。本設計采用硬件的方式將這四個接口全部置為高電平。

  傳感器周邊詳細的接口電路如圖2所示,從圖2中可知EO4~EO7為高,這是曝光設置為硬件拉高,也可以在軟件中設置。IC正常工作時,坐標數(shù)據(jù)由RS232端口輸出。注意圖2中的4個LED為紅外LED。IC工作電壓是3.3V,系統(tǒng)采用5V供電。IC采用3.58MHz外接晶振,上電自動復位后即可正常工作。


  2 MCU接口電路設計

  MCU周邊控制電路詳細設計如圖3所示。圖3中L、L+控制左邊路馬達PWM,R、R+控制右路馬達PWM。RS232接收傳感器坐標數(shù)據(jù)輸入。IC工作于3.3V電壓,上電后自動復位。系統(tǒng)時鐘采用4MHz外接晶振。