移动机器人的多传感器测距系统设计

（三）红外传感器电路

凌阳单片机的I/O0～I/O6可作为10位A/D转换器。本系统中，凌阳单片机的I/O0～I/O2口作为A/D转换器使用，I/O6～I/O8接三路红外发射电路，I/O0～I/O2接三路红外接收电路。单片机I/O口输出高电平时与红外发光管TLN205导通，发射红外光；光波在遇到障碍物后反射，被红外接收管TPS708接收，产生一个与光强相对应的电流，电流经LM358组成的两级放大电路放大后，输出一个0～3V的模拟电压，经A/D口输人单片机。单片机通过 电压的大小计算、判断障碍物的距离。

四、软件设计

单片机SPCE061 A选用系统时钟频率fosc＝20.480MHz，CPU时钟频率（CPUCLK）为fosc/2＝10. 24 MHz，时钟源A选用频率32768 Hz，时钟源B选用频率1 Hz,,SPCE061A提供2个16位的定时／计数器：TimerA和TimerB。TimerA的时钟源由时钟源A和时钟源B进行与操作形成；TimerB的时钟源仅为时钟源A。

40 kHz的超声波脉冲为高低电平各占12.5μs的方波，CPU时钟计数延迟123个指令周期即为12.5μs。单片机通过不断的交替产生12.5μs的高低电平即可产生40 kHz的脉冲信号，每次发射20个脉冲的脉冲群，持续0.5 ms，脉冲发射、间隔时间至少20 ms，从I/O口输出。系统选用定时器A作为产生20 ms的定时中断，选用定时器B作为超声波计数器。

由于超声波传感器存在测量盲区，因而，在程序设计中，将远于30 cm的测距由超声波传感器完成，30 cm以内由红外传感器完成。

红外测距过程中，选用定时器A产生0.1S的中断进行A/D采样，并将采样的电压值转换为距离信息。

主程序中，首先，进入红外探测子程序，如果探测到障碍物，则进人数据传输、显示及运动控制子程序；没有探测到障碍物，则进入超声波探测子程序。超声波探测到障碍物，则进人数据传输、显示及运动控制子程序，没有探测到障碍物，则循环进行红外探测。图2、图3分别为红外及超声波探测子程序。



五、测量结果

试验过程中，采用同大小、质地、颜色的障碍物进行测量。试验表明：系统在0～200 cm的范围间测距精度在1％之内，能够较为准确对障碍物进行测距。在30 cm以内的测距由红外传感器完成，30～200 cm之间的测距由超声波传感器完成，试验结果见表1。



六、结束语

本文研究了一种低成本、低功耗、高效能的移动机器人侧距系统，采用超声波和红外传感器的多传感器系统，有效地解决了单一传感器测距系统中测量盲区的缺陷问题；并且，采用3组传感器组装配在机器人的3个不同位置，使得机器人可完成3个不同方位的测距任务。