紅外線電子移位逐行掃描電路設計和調(diào)試 - 基于聲光探測的汽車定位系統(tǒng)

　　2.1 電路設計

　　圖2為紅外線電子移位逐行掃描電路。圖中只畫出一對紅外發(fā)射和接收模塊的電路，并略去脈沖發(fā)生器電路。脈沖發(fā)生器產(chǎn)生38 kHz的振蕩信號，經(jīng)過低頻脈沖調(diào)制后，送入發(fā)射模塊。紅外發(fā)射模塊的電子開關在控制信號為高電平時導通，把脈沖發(fā)生器送來的信號發(fā)射出去;紅外接收模塊的電子開關也在控制信號為高電平時導通，把紅外接收頭的接收狀態(tài)輸出，送至單片機1。電子移位電路由74LSl64串聯(lián)組成，有N個輸出端子，每一個輸出端子控制一個紅外模塊。開關信號是一個高電平脈沖，每個移位時鐘周期向前移動一位。由于收發(fā)兩側(cè)移位時鐘同步，所以，收發(fā)兩側(cè)對應位置上的紅外模塊會一對一對地按順序輪流接通工作，由此達到電子移位逐行掃描的目的。

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　　圖2

　　2.2 掃描速度和精度處理

　　掃描速度主要取決于移位時鐘的周期出，完成一次掃描的時間：

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　　該電路中在△f≥2 ms時，具有良好的接收可靠性。單片機l通過程序控制，可使△t一2～10 ms，以滿足不同掃描速度的需要。

　　紅外陣列中，相鄰模塊間距△Z就是縱向的最高定位精度。根據(jù)工作區(qū)域的縱向最大長度L的要求確定紅外陣列中模塊數(shù)量N，要求N×A/=L。

　　由于紅外陣列由N個功能相同的紅外模塊串聯(lián)而成，所以在制作時，以5～10個模塊做成一個電路板組件，并采用插拔式安裝結(jié)構(gòu)，各個組件電路相同，可相互替換、任意串聯(lián)，既能滿足不同工作區(qū)長度的要求，也可盡量減少現(xiàn)場更換故障模塊所需的時間。

　　現(xiàn)場安裝時，需要分段校準，避免誤差累積。

　　2.3 掃描強度處理

　　在大霧或強降雨天氣，紅外線穿透能力下降，降低了紅外掃描的可靠性，通常以加大紅外發(fā)射功率來解決。為此，紅外掃描設置了普通、增強和超強三種掃描強度模式。普通模式的紅外掃描，紅外收發(fā)是“一對一”工作，同時只有1個紅外模塊發(fā)射，每次移動1位;增強模式的紅外掃描，紅外收發(fā)變?yōu)椤耙粚Χ惫ぷ?，同時有2個相鄰紅外模塊發(fā)射，每次移動1位;超強模式的紅外掃描，紅外收發(fā)變?yōu)椤耙粚θ惫ぷ?，同時有3個相鄰紅外模塊發(fā)射。很顯然，后兩種模式的紅外發(fā)射功率分別是第一種模式的2倍和3倍。后兩種掃描模式的定位精度會有所降低，但最多不超過2△L。

　　2.4 紅外抗干擾處理

　　由于定位裝置在室外場地工作，在電路設計上應考慮對日光等背景紅外線的抗干擾措施。具體采取了3項措施：

　　(1)封閉接收頭。將接收頭置于帶窗口箱體中，避免日光對其直接照射。

　　(2)動態(tài)紅外線發(fā)射。日光等背景紅外線一般不會有巨烈波動，因此，對紅外線進行脈沖調(diào)制，以動態(tài)紅外線發(fā)射效果較好。

　　(3)選用抗干擾接收頭。電路采用了抗干擾能直射日光紅外線干擾中有效檢出紅外線信號。為達到SBXl6i0—02接收頭最佳工作點，脈沖發(fā)生器產(chǎn)生的振蕩信號頻率應在(38±0.5)kHz之間。

　　2.5 大跨度電子移位電路開關信號丟失處理

　　電子移位電路通常由約100片74LSl64串聯(lián)組成，電路長達數(shù)10 m，由于分布參數(shù)的影響，造成各片74LSl64的移位時鐘信號CLK的不同步，極易導致開關信號在移位過程中丟失，使掃描“半途而廢”。為此，對各片74LSl64的移位時鐘信號CLK，應采用并聯(lián)驅(qū)動，并保證各片74LSl64的時鐘信號處于同一個驅(qū)動級上，同時盡量減小電路阻抗，提高驅(qū)動電路的功率。