引言

智能車 （Intelligent Car）是電子計算機等最新科技成果與現代汽車工業相結合的產物，因而"善解人意".通常具有自動駕駛，自動變速，甚至具有自動識別道路的功能。另外，車內的各種輔助設施也一應電腦化，常常給人以新奇感。

1 、方案論證

在競賽中，我們用過幾種尋跡傳感器的方案。但各有優劣。

方案1:采用555集成芯片，組成觸發器電路。TCRT5000光電傳感器采集到的信號轉換成一定電壓，經觸發器轉變成標準的電平輸入。這樣單片機不會造成邏輯混亂。所以成本非常高，并且也給PCB布板增加了難度。

方案2:采用集成運放構成電壓比較器，同樣將光電傳感器采集到的信號轉換成數字信號供單片機處理。此方案與方案1比較成本有所降低。但由于集成運放芯片大多只包含二到四個內部放大器。對于需要多個光電傳感器的尋跡受到了限制。

方案3:采用最簡單的三極管開關電路構成電平轉換電路。此方案成本最低，擴展方便。而且此電路可以用引線連接不同的光電傳感器，將智能車要完成的其它功能結合在一起。

比較后，本設計選取方案3構成一款多功能的傳感器模塊。

2 、原理設計

在小車中應用的傳感器，無論是尋跡、檢測路程還是避障都可以應用紅外線實現。只是應用的傳感器形狀和原理略有不同。每當該孔通過槽體，槽體一側發射管的紅外線將無阻擋地射到接收管上，產生一脈沖信號。根據產生信號的次數，還有齒輪一周與車行進路程的關系，便可用程序計算出小車行駛的路程。

傳感器早已滲透到諸如工業生產、宇宙開發、海洋探測、環境保護、資源調查、醫學診斷、生物工程、甚至文物保護等等極其之廣泛的領域。可以毫不夸張地說，從茫茫的太空，到浩瀚的海洋，以至各種復雜的工程系統，幾乎每一個現代化項目，都離不開各種各樣的傳感器。由此可見，傳感器技術在發展經濟、推動社會進步方面的重要作用，是十分明顯的。世界各國都十分重視這一領域的發展。相信不久的將來，傳感器技術將會出現一個飛躍，達到與其重要地位相稱的新水平。

傳感器工作原理的分類物理傳感器應用的是物理效應，諸如壓電效應，磁致伸縮現象，離化、極化、熱電、光電、磁電等效應。被測信號量的微小變化都將轉換成電信號。化學傳感器包括那些以化學吸附、電化學反應等現象為因果關系的傳感器，被測信號量的微小變化也將轉換成電信號。向傳感器提供±15V電源，激磁電路中的晶體振蕩器產生400Hz的方波，經過TDA2030功率放大器即產生交流激磁功率電源，通過能源環形變壓器T1從靜止的初級線圈傳遞至旋轉的次級線圈，得到的交流電源通過軸上的整流濾波電路得到±5V的直流電源，該電源做運算放大器AD822的工作電源；由基準電源AD589與雙運放AD822組成的高精度穩壓電源產生±4.5V的精密直流電源，該電源既作為電橋電源，又作為放大器及V/F轉換器的工作電源。

幾種傳感器雖接通方式不同，但它們接收到信號后，都要經過同樣的處理過程。那就是把一個變化的不穩的電壓轉換成一相對穩定的電平信號。此塊板主要作尋跡模塊，尋跡用的光電傳感器都可布在上面。檢測路程和避障則可留出插針，用杜邦線連接，置于任何位置。功能框圖如下：

3 、電路設計

具體電路設計見圖2.以圖左半部分為例，當TCRT5000下面無黑線時，紅外線能正常反射，接收管可以接收到信號并導通，此時NPN三極管導通，指示燈亮并向單片機提供高電平。這是一張簡化的原理圖，圖中左半部的電路同樣可以視需要的尋跡器個數擴展任意多個。本設計用五只TRCT5000來尋跡，對應輸給單片機插口的7-3號腳，這樣可分別接避障模塊和路程檢測模塊。

圖3為單面布板參考圖。

4 、注意事項

調節可調電阻可以改變發射強度，使得傳感器在一定高度時也可以得到反射信號。曾經試過在某一個高度時有的指示燈亮，有的指示的不亮。調節電阻使指示燈發光即可。另外這類傳感器模塊加裝指示燈是十分必要的。這樣既可以顯示出當前黑線的位置狀態，又可以在反射面比較差的條件下了解是不是有個別傳感器不起作用。

另外，在使用該模塊的時候除了注意傳感器距離反射面的高度，還要注意模塊中光電傳感器的排列樣式。本設計采用一字型。也有采用菱形、M字形的。根據具體賽道加以分析。

反射面的形態對這類傳感器絕對是個大的考驗。曾經有這樣的慘痛經歷：智能車在制作和調試的過程中，都是在地磚上粘上黑色膠帶來完成的，結果測試時場地是白紙粘上膠帶，這樣造成了小車一些傳感器的不適應，導致測試失敗。所以在制作階段就要按組委會標準仿制場地。

5 、結束語

智能車在電子競賽中的意義不僅在于它的精彩紛呈，競賽的思路和方案更可以用于生產和生活中。如一些管道機器人、救援機器人、圖書館或辦公室資料自動運送車等。因此，比賽中的經驗值得總結并加以應用。本設計就是比較了幾次參賽方案后所選，具有一定的應用價值。