光電傳感器在智能小車設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

沈芳

摘 要：本文簡(jiǎn)要分析了電傳感器的結(jié)構(gòu)及其工作的原理。并從光電傳感器的工作原理為基礎(chǔ)，對(duì)智能小車的運(yùn)作加以設(shè)計(jì)，本文首先指出了光電傳感器在智能小車中的應(yīng)用的相關(guān)部件，并對(duì)這些部件的作用加以簡(jiǎn)單的介紹。此后光有對(duì)電傳感器在智能小車中的應(yīng)用加以詳細(xì)的編程，分析其運(yùn)作的程序。

關(guān)鍵詞：光電傳感器 智能小車 應(yīng)用

中圖分類號(hào)：TP273.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2014）06（b）-0207-01

在當(dāng)今社會(huì)中，隨著科學(xué)技術(shù)的日新月異，單片機(jī)與光電傳感器接口程序的實(shí)際應(yīng)用愈來愈普遍。光電傳感器作為傳感器的一張新形式具有，體積小、性能高、不觸碰被測(cè)物體，精準(zhǔn)測(cè)量被測(cè)物體的運(yùn)轉(zhuǎn)形式等優(yōu)點(diǎn)。光電傳感器普遍應(yīng)用于多費(fèi)率電表、IC卡壓力表與電能轉(zhuǎn)換裝置轉(zhuǎn)速測(cè)量等諸多測(cè)量計(jì)數(shù)的工具。

1 光電傳感器概述

1.1 光電傳感器的結(jié)構(gòu)分析

以光電器件作為程序元件的傳感器就是光電式傳感器。它能夠用于測(cè)量更替為光量轉(zhuǎn)換的其他非電量，如部件半徑、表面光滑度、更替、移動(dòng)、振動(dòng)、速度，以及被測(cè)物體的體積、工作途徑的認(rèn)定等；也能夠用來測(cè)量直接引起光量轉(zhuǎn)換的非電量，如光強(qiáng)、光照度、輻射測(cè)溫、氣體成分分析等。

光電式傳感器具有非接觸、響應(yīng)快、性能可靠等突出特點(diǎn)，因此在工業(yè)自動(dòng)化裝置和機(jī)器人中獲得普遍應(yīng)用。新的光電器件持續(xù)涌現(xiàn)，尤其是CCD圖像傳感器的出現(xiàn)，為光電傳感器的進(jìn)一步應(yīng)用開創(chuàng)了新的歷史紀(jì)元。光電傳感器一般由發(fā)送器、接收器和測(cè)量程序等三部分構(gòu)成。

1.2 光電傳感器工作原理

依據(jù)光通量對(duì)光電部件的作用原理不同所設(shè)計(jì)的光學(xué)控制程序的形式是繁多復(fù)雜的，依照光學(xué)測(cè)控程序發(fā)出量性質(zhì)能夠把測(cè)控程序分為兩種，即模擬式光電傳感器與開關(guān)式光電傳感器。模擬式光電傳感器是將被測(cè)量物體更替成不斷轉(zhuǎn)換的光電流，它與被測(cè)量物體之間呈單值關(guān)系。模擬式光電傳感器依據(jù)被測(cè)量（測(cè)量目標(biāo)物體）途徑能夠分為透射（吸收）式，漫反射式與遮光式（光線阻檔）三大種類。

透射式指的是被測(cè)物體放在光路程序中，恒光源射發(fā)的光能量穿過被測(cè)物，部份被吸收后，透射光投射到光電元件上；漫反射式指的是恒光源射發(fā)的光投然后由被測(cè)物體的表面反射到光電元件上；遮光式指的是當(dāng)光源射發(fā)的光通量經(jīng)被測(cè)物光遮其中的一部份，使投射到光電元件上的光通量更替，更替的幅度與被測(cè)物體在光路路徑相關(guān)。

光電傳感器是利用把光強(qiáng)度的轉(zhuǎn)換更替成電紅外線的轉(zhuǎn)換來落實(shí)驅(qū)動(dòng)的。發(fā)送器對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)投射光線，投射的光線普遍來源于半導(dǎo)體光源、吸光二極管還有紅外投射二極管。光線持續(xù)地投射，或更替脈沖寬度。接收器包括光電二極管、光電三極管、光電池等構(gòu)成部件。在接收器的前端，配置了透鏡和光圈等光學(xué)元件。在其背部則是測(cè)量程序，它可以篩選出有效紅外線，并對(duì)該紅外線加以應(yīng)用。

2 光電傳感器在智能小車中的設(shè)計(jì)與運(yùn)用

2.1 光電傳感器在智能小車中的應(yīng)用的相關(guān)部件

光電傳感器在智能小車中的應(yīng)用程序主要包括單片機(jī)驅(qū)動(dòng)、光電測(cè)量、電能轉(zhuǎn)換裝置運(yùn)作以及表現(xiàn)運(yùn)作等四部分構(gòu)成部分。

單片機(jī)驅(qū)動(dòng)程序的主要作用為：按照傳感器發(fā)出紅外線實(shí)施對(duì)應(yīng)的動(dòng)作，驅(qū)動(dòng)電能轉(zhuǎn)換裝置運(yùn)作程序使小汽車依據(jù)事先預(yù)設(shè)方向和速度運(yùn)轉(zhuǎn)、運(yùn)作測(cè)量工具測(cè)量智能小車的速度、運(yùn)轉(zhuǎn)的長(zhǎng)度以及運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)間。光電測(cè)量部分的主要作用為：測(cè)量出地面的測(cè)量紙和測(cè)量線，發(fā)出對(duì)應(yīng)的脈沖紅外線，完成測(cè)量的作用。電能轉(zhuǎn)換裝置運(yùn)作程序的主要作用為：擴(kuò)大源于單片機(jī)驅(qū)動(dòng)部分的紅外線，運(yùn)作電能轉(zhuǎn)換裝置做正反轉(zhuǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)。

2.2 光電傳感器在智能小車中的應(yīng)用編程

在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，當(dāng)上電后該程序處于靜候狀態(tài)，當(dāng)光電傳感器測(cè)量到地面上第一條測(cè)量線時(shí)，智能小車開始運(yùn)轉(zhuǎn)。使用中斷方式界定小汽車到達(dá)黑線的位置并驅(qū)動(dòng)小汽車的運(yùn)行形式。在實(shí)際運(yùn)行中，電能轉(zhuǎn)換裝置轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)對(duì)進(jìn)入單片機(jī)的高電平有干擾，即在測(cè)量到黑色測(cè)量線時(shí)，受到噪音的影響，產(chǎn)生了許多雜波，產(chǎn)生測(cè)量到了白色測(cè)量線的錯(cuò)覺，導(dǎo)致電能轉(zhuǎn)換裝置不能正常的工作，使用軟件推后的途徑，測(cè)量到黑色測(cè)量線以后，推后一段時(shí)間，再測(cè)量有效的白線，電能轉(zhuǎn)換裝置運(yùn)作對(duì)應(yīng)的動(dòng)作，解決了以上問題。

各程序說明如下。

主程序：主要負(fù)責(zé)落實(shí)初始化任務(wù)，設(shè)定智能小車的啟動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)形式以及調(diào)用顯示子程序等。

初始化程序：主要完成各個(gè)單元清零以及設(shè)置定時(shí)器T1、外中斷0、外中斷1等。

外中斷0：主要落實(shí)按照光電測(cè)量器測(cè)量到的小汽車的位置驅(qū)動(dòng)小汽車的運(yùn)行。

SUB1：慢車子程序。實(shí)施程序時(shí)，先使電能轉(zhuǎn)換裝置反轉(zhuǎn)約180 ms，使其停止運(yùn)作，然后將放大器的供電電壓降低，使電能轉(zhuǎn)換裝置慢速運(yùn)轉(zhuǎn)。

SUB1：快車子程序。實(shí)施程序時(shí)，供高電壓給電能轉(zhuǎn)換裝置電源，使小汽車快速運(yùn)轉(zhuǎn)。

SUB1：停車子程序。實(shí)施程序時(shí)，先使電能轉(zhuǎn)換裝置反轉(zhuǎn)約，使其剎車，然后關(guān)掉電能轉(zhuǎn)換裝置電源，再推后10 s，運(yùn)作初始化，實(shí)施倒車運(yùn)轉(zhuǎn)。

推遲子程序：旨在進(jìn)一步增強(qiáng)光電測(cè)量器的測(cè)量精準(zhǔn)度，杜絕擾亂，以及進(jìn)一步改善LED的顯示成效，均調(diào)用了推遲子程序。

顯示子程序：用動(dòng)態(tài)掃描的途徑運(yùn)作顯示，使用一片MAX7219運(yùn)作8片LED。運(yùn)轉(zhuǎn)的長(zhǎng)度用前四位顯現(xiàn)，運(yùn)轉(zhuǎn)的總時(shí)間用后四位顯現(xiàn)，其中前兩位以分為顯現(xiàn)的時(shí)間單位，后兩位以秒為顯現(xiàn)的時(shí)間單位。

3 結(jié)語(yǔ)

本程序的設(shè)計(jì)以光電傳感器工作原理為基礎(chǔ)，用單片機(jī)控制程序落實(shí)了智能小車的驅(qū)動(dòng)，并能很便捷地表現(xiàn)出智能小車的速度、運(yùn)轉(zhuǎn)長(zhǎng)度和運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間。實(shí)際實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明，該程序性能高，軟件編程比較靈活，具有一定的實(shí)用性。

本文所采用的程序設(shè)計(jì)只是一種簡(jiǎn)單的形式，相信在未來的幾十年里光電傳感器的應(yīng)用會(huì)越來越廣泛。

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