專利名稱：光源識別傳感器陣列模塊的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種光源識別傳感器陣列模塊，屬于電子測控和光源識別定位領 域。
背景技術：
近年來，為了推動機器人技術的發展、培養學生的創新思維，在教育部的大力推廣 與普及下，一系列的機器人競賽得到了廣泛蓬勃的開展，各種類型的機器人也頻繁地出現 在大學乃至中小學的教學活動中。機器人競賽已經成為一個能夠激發學生學習興趣、引導 他們積極探索未知領域、參與國內及國際性科技活動的良好的平臺。滅火機器人競賽就是 其中開展得較為廣泛的一類競賽。為了能夠讓機器人順利地完成滅火任務，主控器必須能夠準確快速地定位火源。 火源方向的紅外光值大于其他方向的紅外光值，通過采集周圍環境的紅外光值并對其進行 比較就可以判斷火源的方位，通常采用紅外光敏二極管采集紅外光值，光值最強的方向即 為火源方向。常用的定位方法是將單個或多個的紅外光敏二極管直接連接到機器人主控制器 上以采集AD值，并把獲得的AD值傳輸到主控器，供主控器分析定位火源。如果采用單個紅 外光敏二極管采集AD值，往往定位精度不高，系統穩定性較差；如果采用多個紅外光敏二 極管都單獨地直接連接到主控器上，雖然可以采集多方向的紅外光值，且提高了定位的精 度和系統的穩定性，但占用主控器的端口資源較多。
實用新型內容本實用新型針對現有光源定位方法存在的缺陷而提出一種定位精度高、穩定性高 的光源識別傳感器陣列模塊。該光源識別傳感器陣列模塊包括電源電路、光信號檢測電路、單片機電路和LED 驅動電路，其中電源電路分別給光信號檢測電路、單片機電路和LED驅動電路供電，光信 號檢測電路的輸出端連接單片機電路的輸入端，單片機電路的輸出端連接LED驅動電路的 輸入端。所述電源電路輸出3. 3V和5V兩種電壓。所述單片機電路包括微控制器和I2C接口，微控制器通過I2C接口與外部進行I2C 數據通信。所述光信號檢測電路包括七個獨立的AD值采集電路。所述LED驅動電路包括七個獨立的LED管控制電路，每個LED管控制電路均是由 電阻、LED管和三極管構成，其中電阻的一端連接電源電路的3. 3V輸出端，電阻的另一端串 接LED管后連接三極管的集電極，三極管的發射極接地，三極管的基極連接微控制器。所述AD值采集電路是由光敏二極管、電容和電阻構成，其中光敏二極管的陽極與 電阻的一端相連并連接微控制器，光敏二極管的陰極與電容的正極相連并連接電源電路的3. 3V輸出端，電容的負極與電阻的另一端相連并接地。本實用新型采用嵌入式技術，通過七個紅外光敏二極管檢測光源位置，并由微控 制器處理采集的AD值后點亮所獲AD值最大的紅外光敏二極管對應的LED管，以指示光源 方向，并采用I2C電路與機器人主控器實現互連，傳輸所采集的AD值，使滅火機器人定位火 源位置更準確、更迅速，系統穩定性高，擴展性良好。
圖1是本實用新型的結構框圖。圖2是本實用新型的電路原理圖，圖中標號1-電源電路；2-光信號檢測電路； 3-單片機電路；4-LED驅動電路。
具體實施方式
本實用新型的結構框圖如圖1所示，包括電源電路、光信號檢測電路、單片機電路 和LED驅動電路，電源電路分別給光信號檢測電路、單片機電路和LED驅動電路提供3. 3V 電壓，電源電路還給單片機電路提供5V電壓，光信號檢測電路的輸出端連接單片機電路的 輸入端，單片機電路的輸出端連接LED驅動電路的輸入端。如圖2所示是本實用新型的電路原理圖，電源電路1中的電壓轉換芯片U1采用 AMS1117,5V輸入電壓首先經過一個10uf的電容C6濾波后再接到電壓轉換芯片U1的Vin 端，電壓轉換芯片U1的Vout端通過一個0歐電阻R14輸出3. 3V穩定電壓，再通過電阻R15 為電源指示燈D13供電；單片機電路3中，微控制器U2采用P89LPC938FDH，微控制器U2接 入3. 3V電壓，I2C接口 JP2的3腳和2腳分別加上拉電阻R20和R21且分別連接微控制器 U2的11腳和12腳，I2C接口 JP2的1腳接入5V電壓，4腳接地，3. 3V電壓通過上拉電阻 R20和R21接入，微控制器U2的P0. 5、P0. 6、P0. 7端分別加上拉電阻R13、R16、R17且分別 連接AO、Al、A2端，AO、Al、A2端作為I2C通訊時的從機地址選擇端，AO、Al、A2依次為從機 地址的低位到高位；光信號檢測電路2包括七個獨立的AD值采集電路，每個AD值采集電路 均由紅外光敏二極管、電容和電阻構成，其中紅外光敏二極管的陽極與電阻的一端相連并 連接微控制器U2，紅外光敏二極管的陰極與電容的正極相連并連接電源電路1的3. 3V輸 出端，電容的負極與電阻的另一端相連并接地，七個AD值采集電路的輸出端AD0、AD1、AD2、 AD4、AD5、AD6、AD7 分別連接微控制器 U2 的 P0. 1、P0. 2、P0. 3、P1. 7、P0. 0、P2. 1、P2. 0 端，用 以采集AD值；LED驅動電路4包括七個獨立的LED管控制電路，每個LED管控制電路均是 由電阻、LED發光二極管和三極管構成，其中電阻的一端連接電源電路1的3. 3V輸出端，電 阻的另一端串接LED管后連接三極管的集電極，三極管的發射極接地，三極管的基極連接 微控制器U2，七個LED管控制電路通過三極管的LEDEm、LEDEN2、LEDEN3、LEDEN4、LEDEN5、 LEDEN6、LEDEN7 端分別與微控制器 U2 的 PL 6、P2. 2、P2. 3、P2. 4、P2. 5、P2. 6、P2. 7 端連接。本實用新型的光信號檢測電路采用七個紅外光敏二極管采集AD值，使得光源定 位準確且迅速，同時點亮AD值最大的紅外光敏二極管對應的LED管，使得觀察更為直觀。該 實用新型有多個I2C從機地址可供選擇，從而使機器人主控制器可接多個該傳感器陣列模 塊，使得光源定位更為準確。同時，微控制器采用通用的I2C協議傳輸采集到的AD值，使其 傳輸更為迅捷，可擴展性良好。
權利要求一種光源識別傳感器陣列模塊，其特征在于包括電源電路、光信號檢測電路、單片機電路和LED驅動電路，其中電源電路分別給光信號檢測電路、單片機電路和LED驅動電路供電，光信號檢測電路的輸出端連接單片機電路的輸入端，單片機電路的輸出端連接LED驅動電路的輸入端。
2.根據權利要求1所述的光源識別傳感器陣列模塊，其特征在于所述電源電路輸出 3. 3V和5V兩種電壓。
3.根據權利要求1所述的光源識別傳感器陣列模塊，其特征在于所述單片機電路包 括微控制器(U2)和I2C接口(JP2)，微控制器(U2)通過I2C接口 (JP2)與外部進行I2C數 據通信。
4.根據權利要求1所述的光源識別傳感器陣列模塊，其特征在于所述光信號檢測電 路包括七個獨立的AD值采集電路。
5.根據權利要求1所述的光源識別傳感器陣列模塊，其特征在于所述LED驅動電路 包括七個獨立的LED管控制電路，每個LED管控制電路均是由電阻、LED管和三極管構成， 其中電阻的一端連接電源電路的3. 3V輸出端，電阻的另一端串接LED管后連接三極管的集 電極，三極管的發射極接地，三極管的基極連接微控制器(U2)。
6.根據權利要求4所述的光源識別傳感器陣列模塊，其特征在于所述AD值采集電路 是由光敏二極管、電容和電阻構成，其中光敏二極管的陽極與電阻的一端相連并連接微控 制器(U2)，光敏二極管的陰極與電容的正極相連并連接電源電路的3. 3V輸出端，電容的負 極與電阻的另一端相連并接地。
專利摘要本實用新型公開了一種光源識別傳感器陣列模塊，屬于電子測控和光源識別定位領域。該模塊包括電源電路、光信號檢測電路、單片機電路和LED驅動電路，電源電路輸出3.3V和5V電壓，電源電路分別給光信號檢測電路、單片機電路和LED驅動電路供電，光信號檢測電路的輸出端連接單片機電路的輸入端，單片機電路的輸出端連接LED驅動電路的輸入端，光信號檢測電路采用七個獨立光敏二極管采集AD值。本實用新型由七個光敏二極管檢測光源位置，并由單片機控制點亮相應的LED管來指示光源方向，定位準確、迅速，適用于滅火機器人判斷火源位置。
文檔編號H05B37/02GK201583652SQ20092028424
公開日2010年9月15日 申請日期2009年12月3日 優先權日2009年12月3日
發明者嚴錫君, 井輝, 卜訓兵, 葉云峰, 張金華, 徐淑芳, 徐立中, 朱杰, 李亞東, 李紅娜, 管星, 金明, 陳衛兵, 陳飛, 龔行梁 申請人:河海大學