一種小車(chē)紅外光循跡電路的設計

第二種方法采用有源晶振(可省去振蕩電路，簡(jiǎn)化電路設計)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)制計數/分配器或九進(jìn)制計數/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)射控制電路設計

小車(chē)紅外光循跡電路采用8路已經(jīng)可以滿(mǎn)足較復雜競賽的要求。按照設計原則2.6,矩形脈沖最好不要同時(shí)驅動(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(mén)控制脈沖信號傳送給ULN2803八反向OC驅動(dòng)器驅動(dòng)紅外發(fā)光二極管，每一路可輸出500 mA.74HC4081 與門(mén)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>20%,發(fā)射管最大持續允許電流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(xiàn)被吸收，則幾乎沒(méi)有信號能傳遞給光敏三極管。

控制每一路持續工作的時(shí)間應保證讓紅外發(fā)光二極管發(fā)出10~20個(gè)脈沖，使后續解調器能可靠解調?？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 放大器電路設計

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)放大器和后續的一個(gè)脈沖頻率解調器，則需要模擬開(kāi)關(guān)來(lái)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，既浪費了MCU的IO口，編程也較為復雜些)。

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

3.4 信號解調

信號解調采用標準38.5 kHz解調器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(wú)極性電容器，最好采用CBB 電容器。電路結構圖如圖8所示。

4 結語(yǔ)

按照本方案所介紹的紅外光循跡設計原則所設計、裝配的電路，可以滿(mǎn)足絕大多數較復雜競賽現場(chǎng)的需求?，F場(chǎng)競賽時(shí)抗干擾能力較傳統電路相比大大加強了，既克服了環(huán)境光線(xiàn)的干擾，也克服了臨近紅外循跡發(fā)光管的衍射干擾。電路調整比傳統電路更加簡(jiǎn)單：僅需調整放大器的放大倍數這一項，且一次性調好，避免了傳統設計繁瑣的調試工作量，可以滿(mǎn)足各種環(huán)境光線(xiàn)的應用。由于任一時(shí)刻只需發(fā)出一路強紅外光，并且還是低占空比的調制光，所以不但不會(huì )因為采用強紅外光造成成車(chē)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的循跡電路一組多個(gè)一直通電的情況更省電。