1、以下是所需信號采集傳感器的原理與功能介紹，其中線性CCD傳感器和陀螺儀均可以買到現成的模塊，只需要簡單濾波后通過接口連接即可，因此在AD中我只畫了處理速度信號的編碼器模塊和處理直角信號的光電管電路原理圖1.線性CCD傳感器TSL1401（1）TSL1401引腳：AO ：3 模擬電壓輸出。 CLK ：2 時鐘輸入。該時鐘控制電荷轉移、像素輸出和復位。GND：6,7地。NC： 5,8 不用連接。 SI ：1串行輸入。SI決定數據輸出序列的開始。 VDD ：4供電電源。3V至5V。TSL1401線性CCD傳感器

2、包含128個線性排列的光電二極管。每個光電二極管都有各自的積分電路，我們將此電路統稱為像素。每個像素所采集的圖像灰度值與它所感知的光強和積分時間成正比。在128個像素之外，還有一個開關邏輯控制和移位寄存器電路。SI通過該電路，控制每一個像素的積分和復位操作；CLK通過該電路控制每一個像素電壓的依次輸出。其基本單元如圖在積分周期期間，采樣電容器連接到積分器的輸出通過一個模擬切換。光照射到光電二極管上，產生光電流，光電流被積分電路積分。在采樣期間，積分電容的一端被連接到輸出端，積分后的輸出電壓與該點的光強和積分時間成正比。積分器的輸出和復位控制由一個128 位的移位寄存器和復位邏輯。輸出周期是一個

3、邏輯時鐘SI =1時。對于正確的操作的最小保持時間條件滿足后，SI 必須變低之前在時鐘的下一個上升沿。一個內部信號，稱為保持，產生從上升沿，SI 和發送的像素電路中的模擬開關。這會導致所有128 個采樣電容被切斷，并開始從各自的集成積分器復位期間。由于SI 脈沖是主頻通過移位寄存器，存儲在采樣電容器的電荷被順序地連接到一個電荷耦合輸出放大器上產生一個電壓，模擬輸出AO。同時，在第一個18 個時鐘周期，所有的像素集成復位，對19 和下一代集成周期開始日時鐘。在 129 日時鐘的上升沿，在SI 脈沖的時鐘的移位寄存器和模擬輸出AO 假定一個高阻抗狀態。請注意，此129 日時鐘脈沖所需的終

4、止的128 個輸出日像素，并返回的內在邏輯到一個已知的狀態。如果所需的最低的積分時間，下一個SI 脈沖可以是后一個最小延時為t QT 間期（像素的電荷轉移時間）后，129 日時鐘脈沖。下圖是藍宙一款CCD中的運放模塊：其中運放放大倍數A=1+R5/R4，此電路中A=11，也就是TSL1401 的A0 信號進行11 倍放大。這樣的話以八位分辨率來算，黑白之間的閾值可以達到40左右，基本不會出現誤判的現象。2.姿態傳感器陀螺儀與加速度計MPU6050陀螺儀是用高速回轉體的動量矩敏感殼體相對慣性空間繞正交于自轉軸的一個或二個軸的角運動檢測裝置。利用其他原理制成的角運動檢測裝置起同樣功能的也稱陀螺儀。

5、又叫做角速度傳感器，測量的物理測量是偏轉，傾斜時的動角速是是一種用來傳感與維持方向的裝置，基于角動量守恒的理論設計出來的，主要是由一個位于軸心且可旋轉的輪子構成。陀螺儀一旦開始旋轉，由于輪子的角動量其具有抗拒方向改變的趨向。陀螺儀的輸出與自身繞軸的角速度成比例，屬于典型的模擬器件。下圖是MPU6050的原理圖為了使小車能夠對坡道進行檢測，我們采用陀螺儀模塊對坡道進行檢測。通過陀螺儀模塊，檢測小車處于上坡還是下坡狀態。有關MPU6050的數據處理，另附了一份word用以說明。3.速度傳感器增量式旋轉編碼器增量型旋轉編碼器由一個中心有軸的光電碼盤，其上有環形通、暗的刻線，有光電發射和接收器件讀取,

6、獲得四組正弦波信號組合成A、B、C、D,每個正弦波相差90度相位差（相對于一個周波為360度），將C、D信號反向，疊加在A、B兩相上，可增強穩定信號；另每轉輸出一個Z相脈沖以代表零位參考位。由于A、B兩相相差90度，可通過比較A相在前還是B相在前，以判別編碼器的正轉與反轉，通過零位脈沖，可獲得編碼器的零位參考位。K60自身具有正交解碼功能，因此這里無需使用任何外圍計數輔助器件，只需要將接口連接到單片機上相應的接口即可。同時為了防止小的紋波，使反饋的速度更加平滑，需要在接口處接入濾波電路。測速電路模塊原理圖如圖所示。有關編碼器具體型號的選擇以及該型號各引腳功能見編碼器的word文檔。4.直角檢測模塊光電管光電管，即光電二極管，由于其本身的特性，可以將光信號轉化為電信號，從而通過對電信號的處理達到對光學圖像的反饋。由于黑色吸光，當紅外發射管照射在黑色物體上時反射回來的光就較少，接收管接收到的紅外光就較少，表現為電阻大，通過外接電路就可以讀出檢測的狀態；同理，當照射在白色表面時發射的紅外線就比較多，表現為接收管的電阻較小，此時通過外接電路就可以讀出另外一種狀態，如用電平的高低來描述上面兩種現象就會出現高低電平之分，也就是會出現所謂的0和1兩種狀態，此時再將此送到單片機的I/O口，單片機就可以