第十四讲 红外线导航.ppt

1、使用红外线前灯探测道路,宝贝车机器人使用红外线两极管LED作为前灯，他们发射红外光，在一些情况下，红外线从物体反射从机器人前进的方向折回。宝贝车机器人的眼睛是红外检测器。红外检测器发出信号来表明它们是否检测到从物体反射回的红外线。宝贝车机器人的大脑，MCS-51微控制器据此做出判断并基于这个传感器的输入控制伺服电机。,红外检测器,IR（红外线）检测器有内置的光滤波器，除了需要我们用它的内部的光敏二极管传感器检测的980 nm红外线，它几乎不允许其它光通过。红外检测器也有一个电子滤波器，它只允许大约 38.5 kHz 的信号通过。换句话说，检测器只寻找每秒闪烁 38,500次的红外光。,任务一：

2、搭建并测试IR发射和探测器对,元件清单: (1) 两个红外检测器 (2) 两个IR LEDs (3) 两对IR LED套管 (4) 两个220 电阻 (红-红-棕) (5) 两个1 k电阻 (棕-黑-红),测试红外发射探测器,本任务中，你要用P1_4发送持续1秒的 38.5kHz的红外光，如果红外光被小车路径上的物体反射回来，红外检测器将给微控制器发送一个信号，让它知道已经检测到反射回的红外光,发送1 ms 频率为 38.5 kHz的红外信号 for( counter=0;counter 38;counter+) P1_4=1; delay_nus(13); P1_4=0; delay_nus

3、(13); irDetectLeft=P1_5state();,当没有IR信号返回时，探测器的输出状态为高。当它探测到被物体反射的 38500 Hz和声时，它的输出为低。当发送红外信号后， IR探测器的输出处于低状态不到1毫秒，因此当发送完后立即将IR探测器的输出存储到变量中是很重要的。这些存储的值会显示在调试终端或被机器人用来导航。,例程: TestLeftIrPair.c,#include #include int P1_5state(void) return (P1,while(1) for( counter=0;counter 38;counter+) P1_4=1; delay_nu

4、s(13); P1_4=0; delay_nus(13); irDetectLeft=P1_5state(); printf(irDetectLeft=%dn,irDetectLeft); delay_nms(100); ,验证当你放一个物体在IR组前时，调试终端是否会显示0，当你将物体移开时，它是否显示1。,任务二：物体检测和红外干涉的实地测试,元件清单: (1) 两个红色LED (2) 两个220 电阻 (红-红-棕),for(i=0;i1;i+) ; 这是一个for空操作语句，它什么也不做，但能产生延时。我们可以用示波器测量，它能产生约12us延时。,例程TestIrPairsAndIn

5、dicators.c,#include #include int P1_5state(void) return (P1,while(1) for( counter=0;counter125;counter+) P1_4=1; P3_5=0; for(i=0;i1;i+) ; P1_4=0; P3_5=0; for(i=0;i1;i+) ; /延时1ms左右,irDetectLeft=P1_5state(); irDetectRight=P3_6state(); if(irDetectLeft=0) P1_2=1; else P1_2=0; if(irDetectRight=0) P3_4=1;

6、 else P3_4=0; delay_nms(100); ,验证当检测器检测到物体时，每个检测器旁的LED是否会发光。,该你了远程测试和范围测试 拔掉连接在宝贝车机器人上的串口电缆，将其放到几个不同的物体之前，以测试IR探测器的范围。 测试对不同颜色物体的探测范围，对什么颜色的物体探测的范围最远，什么颜色的物体探测的范围最近？,任务三：红外检测范围调整,任务三：红外检测范围调整,更小的电阻使通过LED的电流更多。更多的电流使LED更亮。 本任务中，你将检测LED和IR LED串不同电阻值的效果。,元件清单: 本节中需要一些特殊的部件： (1) 两个470 电阻 (黄-紫-棕) (2) 两个2

7、20 电阻(红-红-棕) (3) 两个2 k 电阻 (红-黑-红) (4) 两个4.7 k 电阻 (黄-紫-红),该你了测试LED亮度 观察电路中用220 电阻时，连接到P2_3的LED的亮度。 用470 电阻代替连接P2_3和右边LED阴极的220 电阻。 注意观察现在LED的亮度。 用2 k电阻代替。 用4.7 k电阻代替。 ,该你了测试IR LED的范围 用1 k的电阻替代原电阻。用一个尺子测量离IR LED最远的可以探测到面对IR LED的一张纸的距离，在表7-2中记录测量数据。 用4.7 k的电阻代替连接P1_4到IR LED阳极的1 k电阻。 确定能够检测到同一张纸的最远距离，记录

8、数据。 用2 k电阻代替。 用470 电阻代替。 用220 的电阻代替。,表7-2 检测距离与电阻的关系 IR LED电阻() 最远检测距离 4700 2000 1000 470 220,任务四：探测和避开障碍物,if(irDetectLeft=0),例程RoamingWithIr.c,#include #include #include #define LeftIR P1_5 /左边红外接收连接到P15 #define RightIR P3_6 /右边红外接收连接到P36 #define LeftLaunch P1_4 /左边红外发射连接到P14 #define RightLaunch P3

9、_5 /右边红外发射连接到P35 int IRLaunch(unsigned char IR) unsigned int counter; if(IR=L) for(counter=0;counter1000;counter+),LeftLaunch=1; _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); LeftLaunch=0; _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); ,els

10、e for(counter=0;counter1000;counter+)/右边发射 RightLaunch=1; _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); RightLaunch=0; _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); ,void Forward(void) /向前行走子程序 P1_1=1; delay_nus(1700); P1_1=0; P1_0=1; dela

11、y_nus(1300); P1_0=0; delay_nms(20); ,void Left_Turn(void) /左转子程序 int i; for( i=1;i=26;i+) P1_1=1; delay_nus(1300); P1_1=0; P1_0=1; delay_nus(1300); P1_0=0; delay_nms(20); ,void Right_Turn(void) /右转子程序 int i; for( i=1;i=26;i+) P1_1=1; delay_nus(1700); P1_1=0; P1_0=1; delay_nus(1700); P1_0=0; delay_nm

12、s(20); ,void Backward(void) /向后行走子程序 int i; for( i=1;i=65;i+) P1_1=1; delay_nus(1300); P1_1=0; P1_0=1; delay_nus(1700); P1_0=0; delay_nms(20); ,int main(void) bit irDetectLeft,irDetectRight; int i,counter; while(1) IRLaunch(R); irDetectRight = RightIR; /右边接收 IRLaunch(L); irDetectLeft = LeftIR; /左边接收

13、,if(irDetectLeft=0) ,在每个脉冲之间采样以避免碰撞,这个程序使用稍微不同的方法来使用驱动脉冲。除了两个存储IR检测器输出的状态以外，它还使用两个16位的无符号数变量来设置发送的脉冲持续时间。 bit irDetectLeft; bit irDetectRight; pulseLeft; pulseRight; 在while循环中，发送 38.5 kHz的IR信号给每个IR LED。当1 ms脉冲被发送后，变量立即存储IR检测器的输出状态。这是很有必要的，因为如果你等待的时间太长，无论是否发现物体，将返回没有探测到物体的状态0。,在ifelse语句中，程序不是发送脉冲或调用导航程序而是设置发送的脉冲持续时间。,if(irDetectLeft=0) ,else if(irDetectRight=0)