單片機自動巡線輪式機器人控制系統設計

　　4 光電檢測模塊設計

　　4．1 光電檢測過程

　　設計光電檢測模塊是為了讓機器人能夠檢測地面上的白色引導線。光電檢測電路主要包括發射部分和接收部分，其原理如圖4所示。

光電檢測過程

　　發射部分的波形調制采用了頻率調制方法。由于發光二極管的響應速度快，其工作頻率可達幾MHz或十幾MHz，而檢測系統的調制頻率在幾十至幾百kHz的范圍內，能夠滿足要求。光源驅動主要負責把調制波形放大到足夠的功率去驅動光源發光。光源采用紅外發光二極管，工作頻率較高，適合波形為方波的調制光的發射。

　　接收部分采用光敏二極管接收調制光線，將光信號轉變為電信號。這種電信號通常較微弱，需進行濾波和放大后才能進行處理。調制信號的放大采用交流放大的形式，可使調制光信號與背景光信號分離，為信號處理提供方便。調制信號處理部分對放大后的信號進行識別，判斷被檢測對象的特性。因此，此模塊的本質是將“交流”的、有用的調制光信號從“直流”的、無用的背景光信號中分離出來，從而達到抗干擾的目的。

　　4．2 光電探頭

　　光電探頭安裝在機器人底盤前部，共設置了5個檢測點。從理論上講，檢測點越多、越密，識別的準確性與可靠性就越高，但是硬件的開銷與軟件的復雜程度也相應的增加。采用該巡線系統保證了檢測的精確度，節約了硬件的開銷。發光二極管發出的調制光經地面反射到光敏二極管。光敏二極管產生的光電流隨反射光的強弱而線性變化。把這種變化檢測出來，就可以判斷某一個檢測點是否在白色引導線的上方，從而判斷機器人和白色引導線的相對位置。

　　5 電機驅動模塊

　　機器人的驅動件主要是電機和舵機，都可以采用PWM進行調速與控制。根據脈沖編碼器的反饋信號，對機器人的運動狀態進行實時控制。直流伺服電機的控制原理如圖5所示。調節：PWM的信號就能夠快速調節舵機的轉角，從而實現機器人的方向控制。

直流伺服電機的控制原理

　　6 結束語

　　基于5l型單片機的自動巡線輪式機器人控制系統運行平穩可靠，抗干擾能力強，不僅滿足了機器人大賽的設計要求，同時也為智能機器人搭建了良好的控制平臺。