基于光学传感器的智能玩具小车设计

2010-12-14 18:11:08来源: 21ic

  智能机器人在当今社会的应用越来越广泛。从普通的玩具机器人到工业控制机器人,从能够炒菜的机器人到可以进行太空探测的机器人,可以预见今后智能机器人的应用将更加广泛。普通的无线遥控车大家都很熟悉,任天堂的电玩WII大家也都觉得很神奇。熟悉的不好玩,神奇的又玩不起,可能是很多人遇到的共同问题。本设计从全新的思维角度出发,制作一个日常生活可以玩的智能小车,以飨有共同爱好的读者。

  系统总体设计

  智能小车系统原理是,将三维坐标传感器安装在小车上,小车即具有智能感知功能,就会随着目标物的前后左右移动而跟着移动。系统主要有3个组件:一为三维坐标光感传感器(ETOMS-ET21X111),用于采集目标物的移动坐标,该传感器使用非常简单;二为MCU(EMC-EM78P156),读取传感器数据控制马达转动,EM78P156是市面上常见的MCU,使用简单,价格便宜;三是马达,马达选用普通直流马达即可,采用PWM控制。系统整体框架如图1所示。

系统整体框架

  图1 系统整体框架

  该设计的整体功能简单概括起来就是:让小车能够跟着人(或是目标物)走。分开来讲需要实现以下3个小功能:传感器能够正确读取X、

Y、Z的坐标值,这是首要条件。MCU能够正确判断X、Z坐标值的大小变化,这是关键。可能有人会有疑问,为什么不判断Y坐标变化呢?那是因为小车不能上下跳跃(上下方为Y轴)。MCU根据坐标值的大小变化控制马达转向及马达PWM的时间,这是结果。

  硬件系统设计

  1 传感器周边电路设计

  ETOMS-ET21X111是一款高性能具有X、Y、Z坐标资料输出功能的光感传感器。具有如下特点:高速资料输出,每秒钟输出坐标资料高达75frame;低电压工作,电压范围2.7~3.5V;采用标准RS232串行资料输出格式输出坐标值;使用外部晶振,范围0.5~12MHz,通常采用3.58MHz;具有可控制曝光接口EO4~EO7。

  EO4~EO7这四个接口是用于曝光控制的,既可以用软件进行控制,也可以用硬件的方式进行控制。根据自己的需要选择合适的即可。本设计采用硬件的方式将这四个接口全部置为高电平。

  传感器周边详细的接口电路如图2所示,从图2中可知EO4~EO7为高,这是曝光设置为硬件拉高,也可以在软件中设置。IC正常工作时,坐标数据由RS232端口输出。注意图2中的4个LED为红外LED。IC工作电压是3.3V,系统采用5V供电。IC采用3.58MHz外接晶振,上电自动复位后即可正常工作。

传感器接口电路

  图2 传感器接口电路

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关键字:光学传感器  EM78P156  ETOMS-ET21X111  智能小车  MCU

编辑:小甘 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/Test_and_measurement/2010/1214/article_1642.html
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