专利名称：采用红外循迹运行的电动模型小车的循迹状态实时显示方法及实现该方法的显示装置的制作方法
技术领域：
本发明属于电子技术应用领域。具体涉及ー种点阵显示屏。
背景技术：
电动模型小车是ー类体积较小、可以个人制作的小车，主要用于业余电子制作和科研实验。这类小车的ー种最基本的运行方式是采用红外循迹运行的行走轨迹控制方式，该种方式的具体过程为首先所要行走的轨迹用一定宽度的黑线标示在路面上，电动模型小车上安放一排或者数排红外发射和接收对管，电动模型小车通过红外对管对黑线的反射情况来判定所在位置，以按照黑线行进，其工作原理參见图I所示。在电动模型小车循迹运行过程中，需要不断的进行循迹- >获得偏离量- >调 整- >再循迹……的进程，在该过程中任意ー个环节出现偏差都将导致电动模型小车运行偏离、甚至离开轨迹的状况出现，在该过程中，循迹、井根据循迹结果获得偏移量的环节是最关键和重要的环节。
发明内容
为了提供ー种现有电动模型小车在循迹运行过程中，能够实时准确获得循迹结果、井能够及时将循迹的偏移量实时的反馈给操作者的设备，本发明设计了ー种采用红外循迹运行的电动模型小车的循迹状态实时显示方法及实现该方法的显示装置。本发明所述的采用红外循迹运行的电动模型小车的循迹状态实时显示方法为在电动循迹小车沿运行方向的前后两端分别设置有一组循迹传感器A，每组循迹传感器均由四个红外发射和接收对管组成，每组中的四个红外发射和接收对管成一字排列在小车的前端或末端，该四个红外发射和接收对管等间距分布，并且相邻两个对管之间的距离大于循迹电动小车的轨迹线的宽度，当红外发射和接收对管检测到轨迹线的时候发出高电平信号1，否则发出低电平信号O ;每组循迹传感器A输出的信号为XXXX，该信号从第一位至第四位数字分别表示位于小车前进方向从左至右的四个红外发射和接收对管发出的信号，即第一位表示位于小车行进方向最左侧的红外发射和接收对管发出的信号；在电动循迹小车循迹运行过程中，实时采集两组循迹传感器A的信号，并通过显示装置实时显示两组循迹传感器A输出的信号，实现小车循迹状态的显示。本发明所述的上述方法中，还可以包括小车偏移状态的判断步骤，该步骤的过程为当位于小车前端的一组循迹传感器A输出信号为0100,位于小车末端的ー组循迹传感器A输出的信号为0010时,小车微偏离轨迹线运行,且偏离方向为车头偏向左侧；当位于小车前端的一组循迹传感器A输出信号为0010,位于小车末端的ー组循迹传感器A输出的信号为0100时,小车微偏离轨迹线运行,且偏离方向为车头偏向右侧；当位于小车前端的一组循迹传感器A输出信号为1100,位于小车末端的ー组循迹传感器A输出的信号为0011时,小车中偏离轨迹线运行,且偏离方向为车头偏向左侧；当位于小车前端的一组循迹传感器A输出信号为0011,位于小车末端的ー组循迹传感器A输出的信号为1100时,小车中偏离轨迹线运行,且偏离方向为车头偏向右侧；当位于小车前端的一组循迹传感器A输出信号为1000,位于小车末端的ー组循迹传感器A输出的信号为0001时，小车严重偏离轨迹线运行,且偏离方向为车头偏向左侧；
当位于小车前端的一组循迹传感器A输出信号为0001,位于小车末端的ー组循迹传感器A输出的信号为1000时，小车严重偏离轨迹线运行，且偏离方向为车头偏向右侧；当位于小车前端的一组循迹传感器A输出信号中与位于小车末端的ー组循迹传感器A输出的信号中位于同一位置的信号为I吋，则小车正在轨迹线上运行。实现上述方法的采用红外循迹运行的电动模型小车的循迹状态实时显示装置包括信号处理电路、轨迹推理与合成模块、显示数据生成模块、点阵显示屏、红外发射ニ极管供电电源和两组循迹传感器A，每组循迹传感器A由四对红外发射和接收对管组成，所述红外发射ニ极管供电电源用于给两组循迹传感器A中的所有红外发射和接收对管中的红外发射ニ极管提供工作电源，每个红外发射和接收对管的信号输出端分别连接信号处理电路的一路信号输入端，信号处理电路的八路信号输出端分别连接轨迹推理与合成模块，该轨迹推理与合成模块输出轨迹状态信息给显示数据生成模块，所述显示数据生成模块输出显示驱动信号给点阵显示屏。本发明所述的点阵显示屏，能够在电动模型小车循迹运行的过程中，将小车循迹运行的状态实时的显示输出，进而给操作者明显和及时的提示。
图I是现有循迹电动小车循迹运行过程的控制原理图。图2是具体实施方式
三所述的采用红外循迹运行的电动模型小车的循迹状态实时显示方法的循迹状态实时显示装置在应用时的原理示意图。图3是具体实施方式
四所述的显示装置中的红外发射和接收对管的原理图。图4是具体实施方式
五所述的显示装置中的信号处理电路中的一路信号检测単元的原理，图5是具体实施方式
六所述的控制流程的流程图。
具体实施例方式具体实施方式
一參见图2所示说明本实施方式本实施方式述的采用红外循迹运行的电动模型小车的循迹状态实时显示方法为在电动循迹小车沿运行方向的前后两端分别设置有一组循迹传感器A，每组循迹传感器均由四个红外发射和接收对管组成，每组中的四个红外发射和接收对管成一字排列在小车的前端或末端，该四个红外发射和接收对管等间距分布，并且相邻两个对管之间的距离大于循迹电动小车的轨迹线的宽度，当红外发射和接收对管检测到轨迹线的时候发出高电平信号1，否则发出低电平信号O ;每组循迹传感器A输出的信号为XXXX，该信号从第一位至第四位数字分别表示位于小车前进方向从左至右的四个红外发射和接收对管发出的信号，即第一位表示位于小车行进方向最左侧的红外发射和接收对管发出的信号；
在电动循迹小车循迹运行过程中，实时采集两组循迹传感器A的信号，并通过显示装置实时显示两组循迹传感器A输出的信号，实现小车循迹状态的显示。本实施方式所述的方法中，通过在电动循迹小车的前后设置红外发射和接收对管实现对电动小车运行轨迹的检测，进而实现电动小车循迹运行状态的显示输出。本实施方式中的每组循迹传感器A采用四个红外发射和接收对管实现，即能够达到检测电动小车循迹运行状态的目的，还能够满足显示和检测精度的要求。如果实际应用时需要提高对循迹运行状态的显示和检测精度的要求，可以增加每组循迹传感器A中红外发射和接收对管的个数，例如可以采用5个、6个等。还可增加循迹传感器A的组数，例如电动小车前端放两组循迹传感器A，该两组沿电动小车运行方向并列设置；电动小车的后端同样设置等等。
具体实施方式
ニ 本实施方式是对具体实施方式
一所述的采用红外循迹运行的电动模型小车的循迹状态实时显示方法的进ー步限定，本实施方式中增加了小车偏移状态的 判断步骤，该步骤的过程为当位于小车前端的一组循迹传感器A输出信号为0100,位于小车末端的ー组循迹传感器A输出的信号为0010时,小车微偏离轨迹线运行,且偏离方向为车头偏向左侧；当位于小车前端的一组循迹传感器A输出信号为0010,位于小车末端的ー组循迹传感器A输出的信号为0100时,小车微偏离轨迹线运行,且偏离方向为车头偏向右侧；当位于小车前端的一组循迹传感器A输出信号为1100,位于小车末端的ー组循迹传感器A输出的信号为0011时,小车中偏离轨迹线运行,且偏离方向为车头偏向左侧；当位于小车前端的一组循迹传感器A输出信号为0011,位于小车末端的ー组循迹传感器A输出的信号为1100时，小车中偏离轨迹线运行,且偏离方向为车头偏向右侧；当位于小车前端的一组循迹传感器A输出信号为1000,位于小车末端的ー组循迹传感器A输出的信号为0001时，小车严重偏离轨迹线运行,且偏离方向为车头偏向左侧；当位于小车前端的一组循迹传感器A输出信号为0001,位于小车末端的ー组循迹传感器A输出的信号为1000时，小车严重偏离轨迹线运行，且偏离方向为车头偏向右侧；当位于小车前端的一组循迹传感器A输出信号中与位于小车末端的ー组循迹传感器A输出的信号中位于同一位置的信号为I吋，则小车正在轨迹线上运行。本实施方式中，増加了偏移状态的判断步骤，能够更准确的显示电动循迹小车的运行状态，进而给操作者直观的信息提示，有助于调试或者控制电动循迹小车的运行状态。
具体实施方式
三本实施方式所述的是实现具体实施方式
一或ニ所述的采用红外循迹运行的电动模型小车的循迹状态实时显示方法的循迹状态实时显示装置，该显示装置包括信号处理电路、轨迹推理与合成模块、显示数据生成模块、点阵显示屏、红外发射ニ极管供电电源和两组循迹传感器A，每组循迹传感器A由四对红外发射和接收对管组成，所述红外发射ニ极管供电电源用于给两组循迹传感器A中的所有红外发射和接收对管中的红外发射ニ极管提供工作电源，每个红外发射和接收对管的信号输出端分别连接信号处理电路的一路信号输入端，信号处理电路的八路信号输出端分别连接轨迹推理与合成模块，该轨迹推理与合成模块输出轨迹状态信息给显示数据生成模块，所述显示数据生成模块输出显示驱动信号给点阵显示屏。本实施方式所述的显示装置的原理參见图2所示。本实施方式中的轨迹推理与合成模块用于实现具体实施方式
ニ所述的电动循迹小车的偏移状态的判断的过程，可以采用软件实现，即该模块采用可编程的器件实现，在可编程器件中嵌入实现上述判断过程的软件。本实施方式中的显示数据生成模块用于根据轨迹推理与合成模块输出的信息形成点阵显示屏的显示控制信息，进而实现对点阵显示屏的显示控制。本实施方式提供了ー种能够实现具体实施方式
一或ニ所述方法的具体技术手段，该装置结构简单、便于实现；能够直观显示电动循迹小车的循迹状态，尤其是电动循迹小车在行进中出现偏离时能通过循迹状态的直观显示来区分是小车的循迹有问题还是循迹正 常但是后面的控制和行走机构出现了问题。本实施方式中的点阵显示屏可以采用液晶点阵显示屏实现。
具体实施方式
四本实施方式是对具体实施方式
三所述的采用红外循迹运行的电动模型小车的循迹状态实时显示装置中的红外发射和接收对管的进ー步说明，本实施方式中，所述红外发射和接收对管采用反射式的对管。例如可以采用SH15840或SH15841型的红外发射和接收对管。该对管的原理图參见图3所示红外发射ニ极管串联ー个电阻之后与红外发射ニ极管的供电电源连接，红外接收端的电源信号端连接信号处理电路的电源，红外接收端的电源信号端和信号输出端之间连接ー个电阻，该信号输出端为该红外发射和接收对管的信号输出端连接一路信号处理电路的信号输入端，红外接收端的电源信号端与电源地信号端之间连接一个电容，该电源地信号端连接信号处理电路的电源地。
具体实施方式
五本实施方式是对具体实施方式
三所述的采用红外循迹运行的电动模型小车的循迹状态实时显示装置中的信号处理电路的进ー步说明，本实施方式中的信号处理电路包括八路信号检测单元，每个信号检测单元结构相同，均采用运算放大器实现，所述运算放大器的反相输出端连接电位器的调整端，该电位器的另两端分别连接信号处理电路的电源和电源地，所述运算放大器的正相输入端为该信号处理电路的信号输入端，该信号输入端与信号处理电路的供电电源端之间连接ー个电阻，所述运算放大器的输出端为该信号处理电路的信号输出端，该信号输出端与该信号处理电路的供电电源端之间连接有ー个电阻。本实施方式所述的ー个信号检测单元的原理图參见图4所示，该电路中采用运算放大器对红外发射和接收对管的输出信号进行整形放大，进而提高信号检测的准确性。
具体实施方式
六本实施方式是对具体实施方式
三所述的采用红外循迹运行的电动模型小车的循迹状态实时显示装置中的轨迹推理与合成模块内嵌入有软件，所述软件的工作流程为首先通过信号处理电路采集获得两组循迹传感器的两组输出信号，然后根据对比两组输出信号判断获得电动循迹小车的实际运行轨迹与轨迹线的相对位置状态，最后控制点阵显示屏显示输出所述相对位置出状态信息。上述流程參见图5所示。
权利要求
1.采用红外循迹运行的电动模型小车的循迹状态实时显示方法，其特征在于，所述显示方法为 在电动循迹小车沿运行方向的前后两端分别设置有一组循迹传感器(A)，每组循迹传感器均由四个红外发射和接收对管组成，每组中的四个红外发射和接收对管成一字排列在小车的前端或末端，该四个红外发射和接收对管等间距分布，并且相邻两个对管之间的距离大于循迹电动小车的轨迹线的宽度，当红外发射和接收对管检测到轨迹线的时候发出高电平信号1，否则发出低电平信号O ;每组循迹传感器(A)输出的信号为XXXX，该信号从第一位至第四位数字分别表示位于小车前进方向从左至右的四个红外发射和接收对管发出的信号，即第一位表示位于小车行进方向最左侧的红外发射和接收对管发出的信号； 在电动循迹小车循迹运行过程中，实时采集两组循迹传感器(A)的信号，并通过显示装置实时显示两组循迹传感器(A)输出的信号，实现小车循迹状态的显示。
2.根据权利要求I所述的采用红外循迹运行的电动模型小车的循迹状态实时显示方法，其特征在干，该显示方法还包括小车偏移状态的判断步骤，该步骤的过程为 当位于小车前端的一组循迹传感器(A)输出信号为0100,位于小车末端的一组循迹传感器(A)输出的信号为0010时,小车微偏离轨迹线运行,且偏离方向为车头偏向左侧； 当位于小车前端的一组循迹传感器(A)输出信号为0010,位于小车末端的一组循迹传感器(A)输出的信号为0100时,小车微偏离轨迹线运行,且偏离方向为车头偏向右侧； 当位于小车前端的一组循迹传感器(A)输出信号为1100,位于小车末端的一组循迹传感器(A)输出的信号为0011时,小车中偏离轨迹线运行,且偏离方向为车头偏向左侧； 当位于小车前端的一组循迹传感器(A)输出信号为0011,位于小车末端的一组循迹传感器(A)输出的信号为1100时,小车中偏离轨迹线运行,且偏离方向为车头偏向右侧； 当位于小车前端的一组循迹传感器(A)输出信号为1000,位于小车末端的一组循迹传感器(A)输出的信号为0001时，小车严重偏离轨迹线运行,且偏离方向为车头偏向左侧； 当位于小车前端的一组循迹传感器(A)输出信号为0001,位于小车末端的一组循迹传感器(A)输出的信号为1000时,小车严重偏离轨迹线运行,且偏离方向为车头偏向右侧； 当位于小车前端的一组循迹传感器(A)输出信号中与位于小车末端的ー组循迹传感器(A)输出的信号中位于同一位置的信号为I吋，则小车正在轨迹线上运行。
3.实现权利要求I或2所述的采用红外循迹运行的电动模型小车的循迹状态实时显示方法的循迹状态实时显示装置，其特征在于，该显示装置包括信号处理电路信号处理电路、轨迹推理与合成模块、显示数据生成模块、点阵显示屏、红外发射ニ极管供电电源和两组循迹传感器(A)，每组循迹传感器(A)由四对红外发射和接收对管组成，所述红外发射ニ极管供电电源用于给两组循迹传感器(A)中的所有红外发射和接收对管中的红外发射ニ极管提供工作电源，每个红外发射和接收对管的信号输出端分别连接信号处理电路的一路信号输入端，信号处理电路信号处理电路的八路信号输出端分别连接轨迹推理与合成模块，该轨迹推理与合成模块输出轨迹状态信息给显示数据生成模块，所述显示数据生成模块输出显示驱动信号给点阵显示屏。
4.根据权利要求3所述的采用红外循迹运行的电动模型小车的循迹状态实时显示装置，其特征在于，所述显示数据生成模块用于根据轨迹推理与合成模块输出的信息形成点阵显示屏的显示控制信息，进而实现对点阵显示屏的显示控制。
5.根据权利要求3所述的采用红外循迹运行的电动模型小车的循迹状态实时显示装置，其特征在于，所述点阵显示屏可以采用液晶显示器实现。
6.根据权利要求3所述的采用红外循迹运行的电动模型小车的循迹状态实时显示装置，其特征在干，所述红外发射和接收对管采用反射式的对管。
7.根据权利要求3所述的采用红外循迹运行的电动模型小车的循迹状态实时显示装置，其特征在于，所述信号处理电路包括八路信号检测单元，每个信号检测单元结构相同，均采用运算放大器实现，所述运算放大器的反相输出端连接电位器的调整端，该电位器的另两端分别连接信号处理电路的电源和电源地，所述运算放大器的正相输入端为该信号处理电路的信号输入端，该信号输入端与信号处理电路的供电电源端之间连接ー个电阻，所述运算放大器的输出端为该信号处理电路的信号输出端，该信号输出端与该信号处理电路的供电电源端之间连接有ー个电阻。
8.根据权利要求3所述的采用红外循迹运行的电动模型小车的循迹状态实时显示装置，其特征在于，所述轨迹推理与合成模块内嵌入有软件，所述软件的工作流程为首先通过信号处理电路采集获得两组循迹传感器的两组输出信号，然后根据对比两组输出信号判断获得电动循迹小车的实际运行轨迹与轨迹线的相对位置状态，最后控制点阵显示屏显示输出所述相对位置出状态信息。
全文摘要
采用红外循迹运行的电动模型小车的循迹状态实时显示方法及实现该方法的显示装置，属于电子技术应用领域。本发明提供一种在现有电动模型小车在循迹运行过程实时显示运行偏移状态的方法和设备。本发明所述的显示方法为在电动循迹小车沿运行方向的前后两端分别设置有一组循迹传感器A，每组循迹传感器均由四个红外发射和接收对管组成，每组中的四个红外发射和接收对管成一字排列在小车的前端或末端，该四个红外发射和接收对管等间距分布，并且相邻两个对管之间的距离大于循迹电动小车的轨迹线的宽度，在电动循迹小车循迹运行过程中，实时采集两组循迹传感器A的信号，并通过显示装置实时显示两组循迹传感器A输出的信号，实现小车循迹状态的显示。
文档编号G05D1/02GK102692925SQ20121015082
公开日2012年9月26日 申请日期2012年5月16日 优先权日2012年5月16日
发明者王丁 申请人:黑龙江大学