暑假DIY一个STM32智能车第二天之避障

智能车方案

• 一 设计思路
• • 二 设计方案
  • • 三 设计比较
• 一 设计思路
• • 二 设计方案
  • • 红外传感器避障
    • 超声波避障

一 设计思路

二 设计方案

三 设计比较

一 设计思路

在之前的蓝牙小车中，预留了一些端口，这次想做一下避障的设计。因为我的端口比较少了，真后悔当时才画了这一些串口。但是，事在人为，虽然麻烦一点，但是凭一两个端口应该也能够做到，大不了再外接一个单片机…

废话不多说，我在查询材料的过程中见过的诸多方案，现在把方案列写出来，当作保存了，也方便各位小伙伴查询资料能轻松一点。

• 红外避障方案
  • 项目
    • 项目

1. 项目1
2. 项目2
3. 项目3

• 计划任务
• 完成任务

二 设计方案

红外传感器避障

市场上的红外传感器模块有很多，但是原理都差不多，下面就举几个例子。
           

上图：

TCRT5000和TCRT5000L是反射传感器，其中包括红外发射器和封装在屏蔽可见光的铅光电晶体管。该套件包括两个安装夹。TCRT5000L是长漏版。

最大CTR(rel)即最大 Iout/Ii时，测量距离≤2.5mm

集成了遮光滤光片，降低受感光影响，看了一下芯片手册，没有什么特别注意的地方，这里就不详述了。

这个是模块原理图，显而易见，电位器以左都是电源指示电路和滤波，看TCRT5000，输入VCC供电，检测距离。

Ic是红外发射器的电流，由上图Fig.9可见，在约2.5mm之前，Ic电流和d值（红外发射器和接触面的距离）呈非线性关系，随着d值减小，Ic也减小。

Ic减小，I(F)也减小，Ic=1mA时I(F)=10mA。

再结合Fig.7，可知V(ce)=1V，也就是说，在2.5mm范围内，随着距离d的减小，晶体管电压也会减小且电压会小于1V，剩下的由和晶体管串联的10K电阻分压。

之后的电路就好分析了，LM393比较器正极接晶体管电压V(CE)，负极接一个电位器，可调分压。当LM393正极电压V=1V时，负极分压V(F)=0.9时，输出端为高电平，且指示灯不亮，DO=1;当LM393正极电压V=0.5V时，负极分压V(F)=0.9时，输出端为低电平，且指示灯点亮，DO=0;

还有一部分的Ao就是滤波后，模拟量输出了，示波器或者仿真的波形就是V(CE)的电压变化波形了。

由于可以调节电位器，所以不仅可以在2.5mm范围内调节，我们还可以增加测量距离，这和电位器调节息息相关，所以想要测量多大的距离输出低电平，这需要你调试成你所需的就可以。

PS:该传感器还能够进行黑白线循迹，原理就是黑线吸收红外光，白线不怎么吸收。就相当于检测黑线的时候距离相当于很远，很少反射回去，所以LM393正极电压很低，输出低电平。同理，白线输出高电平。

总结：但是红外传感器是需要很多个才能实现避障功能，实在是太难为我只有一点点端口的车了。这个传感器就是接收高低电平信号，硬件软件方面都一目了然了。

超声波避障

这是HC-SR04超声波模块的原理图，找到清晰度不错的废了不少劲。大多数平台都需要注册和积分才能够下载，可是这应该是网上开源的，不应该会这么难找。

进入主题

先来讲一下这个MAX232，MAX232设备是一个双驱动/接收器，包括一个电容电压发生器，从单个5-V电源供应TIA/EIA-232-F电压水平。每个接收器将TIA/EIA-232-F输入转换为5v TTL/CMOS电平。这些接收器的典型阈值为1.3 V，典型滞后为0.5 V，可以接受±30v的输入。每个驱动器将TTL/CMOS输入电平转换成TIA/EIA-232-F电平。

EIA/TIA-232是一种设备间数bai据通信标准，du是由是zhi美国电子工业协dao会/电信工业协会（Electronic Inzhuanstries Association / Telecommunications Inshustries Association，EIA/TIA）在内1969年公布的通信协议标准。容它最初主要用于近距离的DTE和DCE设备之间的通信。后来被广泛用于计算机的串行接口（COM1、COM2等）与终端或外设之间的近地连接标准。该标准在数据传输速率20Kbps时，最长的通信距离为15米。该标准对应的国际标准是CCITT推荐的标准V.24.

大概就是将 TTL/CMOS电平转换成串行接口的方式。

上图是MAX232的引脚图，TIN是逻辑电平输入，TOUT是RS232线数据输出。难道说是，超声波探头需要RS232线数据驱动吗。我去找了赵超声波探头。

找到了上面了两个图，在40KHZ时工作比较好。所以探头就是跟着输入的频率来发送超声波。但是TTL电平也能够设置40KHZ的频率，为什么需要MAX232呢。所以应该不是这个问题，那么是不是因为逻辑电平的问题呢。

TTL输出高电平>2.4V，输出低电平<0.4V。在室温下，一般输出高电平是3.5V，输出低电平是0.2V。最小输入高电平和低电平：输入高电平>=2.0V，输入低电平<=0.8V，噪声容限是0.4V。

RS-323C标准对逻辑电平的定义。对于数据（信息码）：逻辑“1”（传号）的电平低于-3V，逻辑“0”（空号）的电平高于+3V；对于控制信号；接通状态（ON）即信号有效的电平高于+3V，断开状态(OFF)即信号无效的电平低于-3V，也就是当传输电平的绝对值大于3V时，电路可以有效地检查出来，介于-3～+3V之间的电压无意义，低于-15V或高于+15V的电压也认为无意义，因此，实际工作时，应保证电平在±(3～15)V之间。

然后我又找到了这个输入电压10Vrms有效值/均方根值，在这里表示直流的有效值。问题找到，MAX232为了将逻辑电平调高至±(3～15)V，频率直接由STC11芯片(听说没有这个芯片，这只是大概说明这是一个主控芯片)分频得到。然后通过STC11控制MAX232的工作状态，超声波启动。

上图的TL074就是一个放大电路。用这个图比较直观。

不行，看到这个图可太困了，第一次尝试解出来失败，睡觉，明天再来。

2021.1.12