2。3 红外线传感器原理

红外传感器用来测量物体之间的距离,它主要利用的是红外线的上述性质,不同于超声波,其具有反射等物理性质。对于所有的物质,如果自身的温度高于-273摄氏度那么它就可以产生红外线。红外线传感器进行测量时不需要同被测物体直接接触,因此不存在摩擦等一些问题,并且红外线传感器具有灵敏度高,反应快等优点。红外线传感器包含三大部分:1。光学系统 2。检测元件 3。转换电路部分。光学系统依据构造不同可以划分为两类:反射式和透射式。检测元件按照工作原理主要可以划分为两种:热敏检测元件和光电检测元件。热敏电阻是热敏元件中应用最广泛的。热敏电阻在受到红外线辐射时温度就会升高,电阻大小就会发生改变(这种改变可能是变大或者是变小,主要是因为热敏电阻可以划分为正温度系数热敏电阻和负温度系数热敏电阻),通过转换电路从而变成电信号输出。光敏元件是光电检测元件常用的一种。

如图2-2所示为红外传感器的工作原理图，它是根据红外光束从发射到接收的传播过程中所受到的影响来检测前方物体的接近程度的，它通常用于近距离物体的测距 。

图2-2 红外传感器工作原理

本智能小车选用了SHARP GP2Y0A21YK红外测距模块，其测量范围为5-80cm，分辨率为5mm，工作电压为DC5V，输出为模拟电压信号。

SHARP GP2Y0A21YK的输出是非线性的，如图2-3所示为SHARP GP2Y0A21YK的输出曲线图。

图2-3 红外测距模块GP2Y0A21YK输出曲线文献综述

从输出曲线可以看出，当被探测物体的距离大于5cm的时候，距离与输出电压呈单调关系，因此可以首先通过数据采集卡来对红外测距模块的输出电压进行检测，然后通过软件计算将其转化为所对应的距离，即可以实现测距的功能。

本设计采用的正是其反射性质,关于不同物体反射性质是不一样的,对白色物体反射量会大一些,对黑色不反光物体反射量会大大减少。如果红外接收管收到极小量反射信号,小车前进方向不变继续沿着黑色轨迹行进,当小车左轮远离黑线,左边的红外接收管反射信号迅速增大,小车则向右转。当小车右轮远离黑线,右边的红外接收管反射信号迅速增大,小车则向左转,从而达到循迹行驶。小车前方左右各安置有红外接收管,当小车左前方有障碍物时左红外接收管接收到反射信号,小车向右转弯。当小车右前方有障碍物时右红外接收管接收到反射信号,小车向左转弯从而达到避障行驶。 

3 小车循迹避障系统的电路图设计

硬件电路的设计主要包括：单片机最小系统、供电模块、红外检测模块、红外提示模块、电机驱动模块。总电路图如图3-1总电路图

3。1单片机最小系统

单片机最小系统由两部分组成,第一部分是晶振电路第二部分是复位电路。晶振电路的作用是为单片机提供时序,保证单片机同步工作模式的实完成;复位电路利用按键复位,当按键被手动按下时,电容充电,RST断开出现正脉冲,然后单片机开始复位;如果小车前进中遇到障碍物,红外传感器测量出距离信号,由于红外传感器测出的距离信号是数字量信号,故不用进行处理,直接送给单片机进行计算