暑假DIY一個STM32智能車第二天之避障

智能車方案

• 一 設計思路
• • 二 設計方案
  • • 三 設計比較
• 一 設計思路
• • 二 設計方案
  • • 紅外傳感器避障
    • 超音波避障

一 設計思路

二 設計方案

三 設計比較

一 設計思路

在之前的藍牙小車中，預留了一些端口，這次想做一下避障的設計。因為我的端口比較少了，真後悔當時才畫了這一些序列槽。但是，事在人為，雖然麻煩一點，但是憑一兩個端口應該也能夠做到，大不了再外接一個單片機…

廢話不多說，我在查詢材料的過程中見過的諸多方案，現在把方案列寫出來，當作儲存了，也友善各位小夥伴查詢資料能輕松一點。

• 紅外避障方案
  • 項目
    • 項目

1. 項目1
2. 項目2
3. 項目3

• 計劃任務
• 完成任務

二 設計方案

紅外傳感器避障

市場上的紅外傳感器子產品有很多，但是原理都差不多，下面就舉幾個例子。
           

上圖：

TCRT5000和TCRT5000L是反射傳感器，其中包括紅外發射器和封裝在屏蔽可見光的鉛光電半導體。該套件包括兩個安裝夾。TCRT5000L是長漏版。

最大CTR(rel)即最大 Iout/Ii時，測量距離≤2.5mm

內建了遮光濾光片，降低受感光影響，看了一下晶片手冊，沒有什麼特别注意的地方，這裡就不詳述了。

這個是子產品原理圖，顯而易見，電位器以左都是電源訓示電路和濾波，看TCRT5000，輸入VCC供電，檢測距離。

Ic是紅外發射器的電流，由上圖Fig.9可見，在約2.5mm之前，Ic電流和d值（紅外發射器和接觸面的距離）呈非線性關系，随着d值減小，Ic也減小。

Ic減小，I(F)也減小，Ic=1mA時I(F)=10mA。

再結合Fig.7，可知V(ce)=1V，也就是說，在2.5mm範圍内，随着距離d的減小，半導體電壓也會減小且電壓會小于1V，剩下的由和半導體串聯的10K電阻分壓。

之後的電路就好分析了，LM393比較器正極接半導體電壓V(CE)，負極接一個電位器，可調分壓。當LM393正極電壓V=1V時，負極分壓V(F)=0.9時，輸出端為高電平，且訓示燈不亮，DO=1;當LM393正極電壓V=0.5V時，負極分壓V(F)=0.9時，輸出端為低電平，且訓示燈點亮，DO=0;

還有一部分的Ao就是濾波後，模拟量輸出了，示波器或者仿真的波形就是V(CE)的電壓變化波形了。

由于可以調節電位器，是以不僅可以在2.5mm範圍内調節，我們還可以增加測量距離，這和電位器調節息息相關，是以想要測量多大的距離輸出低電平，這需要你調試成你所需的就可以。

PS:該傳感器還能夠進行黑白線循迹，原理就是黑線吸收紅外光，白線不怎麼吸收。就相當于檢測黑線的時候距離相當于很遠，很少反射回去，是以LM393正極電壓很低，輸出低電平。同理，白線輸出高電平。

總結：但是紅外傳感器是需要很多個才能實作避障功能，實在是太難為我隻有一點點端口的車了。這個傳感器就是接收高低電平信号，硬體軟體方面都一目了然了。

超音波避障

這是HC-SR04超音波子產品的原理圖，找到清晰度不錯的廢了不少勁。大多數平台都需要注冊和積分才能夠下載下傳，可是這應該是網上開源的，不應該會這麼難找。

進入主題

先來講一下這個MAX232，MAX232裝置是一個雙驅動/接收器，包括一個電容電壓發生器，從單個5-V電源供應TIA/EIA-232-F電壓水準。每個接收器将TIA/EIA-232-F輸入轉換為5v TTL/CMOS電平。這些接收器的典型門檻值為1.3 V，典型滞後為0.5 V，可以接受±30v的輸入。每個驅動器将TTL/CMOS輸入電平轉換成TIA/EIA-232-F電平。

EIA/TIA-232是一種裝置間數bai據通信标準，du是由是zhi美國電子工業協dao會/電信工業協會（Electronic Inzhuanstries Association / Telecommunications Inshustries Association，EIA/TIA）在内1969年公布的通信協定标準。容它最初主要用于近距離的DTE和DCE裝置之間的通信。後來被廣泛用于計算機的串行接口（COM1、COM2等）與終端或外設之間的近地連接配接标準。該标準在資料傳輸速率20Kbps時，最長的通信距離為15米。該标準對應的國際标準是CCITT推薦的标準V.24.

大概就是将 TTL/CMOS電平轉換成串行接口的方式。

上圖是MAX232的引腳圖，TIN是邏輯電平輸入，TOUT是RS232線資料輸出。難道說是，超音波探頭需要RS232線資料驅動嗎。我去找了趙超音波探頭。

找到了上面了兩個圖，在40KHZ時工作比較好。是以探頭就是跟着輸入的頻率來發送超音波。但是TTL電平也能夠設定40KHZ的頻率，為什麼需要MAX232呢。是以應該不是這個問題，那麼是不是因為邏輯電平的問題呢。

TTL輸出高電平>2.4V，輸出低電平<0.4V。在室溫下，一般輸出高電平是3.5V，輸出低電平是0.2V。最小輸入高電平和低電平：輸入高電平>=2.0V，輸入低電平<=0.8V，噪聲容限是0.4V。

RS-323C标準對邏輯電平的定義。對于資料（資訊碼）：邏輯“1”（傳号）的電平低于-3V，邏輯“0”（空号）的電平高于+3V；對于控制信号；接通狀态（ON）即信号有效的電平高于+3V，斷開狀态(OFF)即信号無效的電平低于-3V，也就是當傳輸電平的絕對值大于3V時，電路可以有效地檢查出來，介于-3～+3V之間的電壓無意義，低于-15V或高于+15V的電壓也認為無意義，是以，實際工作時，應保證電平在±(3～15)V之間。

然後我又找到了這個輸入電壓10Vrms有效值/均方根值，在這裡表示直流的有效值。問題找到，MAX232為了将邏輯電平調高至±(3～15)V，頻率直接由STC11晶片(聽說沒有這個晶片，這隻是大概說明這是一個主要晶片)分頻得到。然後通過STC11控制MAX232的工作狀态，超音波啟動。

上圖的TL074就是一個放大電路。用這個圖比較直覺。

不行，看到這個圖可太困了，第一次嘗試解出來失敗，睡覺，明天再來。

2021.1.12