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3．1 传感器电路 传感器电路是获知迷宫信息的主要途径，其电路设计的好坏直接影响着机器人的工作。一般来说，传感器电路由控制电路、发射管、接收管和信号处理电路构成。阳光谱中含有红外成分，所以在迷宫机器人中要想方设法将红外光谱消除，才能保证迷宫机器人的正常运行。
本设计使用了5路传感器，分置于迷宫机器人的正前、偏左45°、左侧、偏右45°、右侧。每一路的打开与关闭由处理器控制，如图2所示。
本设计中的传感器电路如图3所示。CTR1为传感器的开关控制口，CTR1置高时，发射管两端没有电压差，所以传感器不会对外发射红外信号；CTR1置低时，发射管和传感器均工作，对外发射红外光谱信号。当发射的红外光谱经迷宫墙壁发射反射回迷宫机器人时，接收管会产生感应电流。
3．2 传感器电路的使用
从前面的分析可以知道，传感器采集信号时存在着阳光干扰。在设计期间，我们也进行了相应的干扰实验。结果表明，阳光的干扰十分强烈，完全可以使得红外传感器失去作用。因此，在传感器电路的使用过程中必须考虑阳光对光电传感器的干扰，可从硬件和软件两方面去消除阳光的影响。
在本设计中，采用了软件消除误差的方法。首先，CTR1置高，也就是传感器发射管处于关闭状态。这时使用处理器的A／D采集模块对接收管的信号进行采集，作为基值AD1。然后，将CTR1置低，将发射管打开，再一次用处理器的A／D采集功能进行信号采集。这时采得的数据为AD2，是反射光谱和阳光红外谱的混合信号，而真正的A／D值应为AD=AD2-AD1。软件消除阳光红外光误差的流程如图4所示。
本设计采用MC9S12DG128处理器的PB0～PB4控制5个传感器的开断。实验表明，软件消除阳光红外光误差的方法效果较好。
3．3 实验结果
该实验使用RS232通信接口，将处理器采集获得的A／D数值实时传到上位机，然后改变车体与墙壁之间的距离，记录各个点的A／D数值，利用MATLAB绘制出A／D值与距离之间的关系图。
实验表明，该方法能够有效地在迷宫中进行距离的探测，最大探测距离达到20 cm，在1 cm处传感器饱和，而迷宫机器人的要求能够探测的最大距离为18 cm，饱和距离不能大于2 cm。显然，该电路完全满足使用要求。实验程序如下所示：
实验结果如图5所示，可见距离与A／D采样值成反比。
4 结论
本文设计了一款新型迷宫机器人，其中光电传感器的设计部分采用RPR220实现。实验表明，本设计的探测距离完全满足迷宫机器人的使用要求。 |
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