专利名称：光源识别传感器阵列模块的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种光源识别传感器阵列模块，属于电子测控和光源识别定位领 域。
背景技术：
近年来，为了推动机器人技术的发展、培养学生的创新思维，在教育部的大力推广 与普及下，一系列的机器人竞赛得到了广泛蓬勃的开展，各种类型的机器人也频繁地出现 在大学乃至中小学的教学活动中。机器人竞赛已经成为一个能够激发学生学习兴趣、引导 他们积极探索未知领域、参与国内及国际性科技活动的良好的平台。灭火机器人竞赛就是 其中开展得较为广泛的一类竞赛。为了能够让机器人顺利地完成灭火任务，主控器必须能够准确快速地定位火源。 火源方向的红外光值大于其他方向的红外光值，通过采集周围环境的红外光值并对其进行 比较就可以判断火源的方位，通常采用红外光敏二极管采集红外光值，光值最强的方向即 为火源方向。常用的定位方法是将单个或多个的红外光敏二极管直接连接到机器人主控制器 上以采集AD值，并把获得的AD值传输到主控器，供主控器分析定位火源。如果采用单个红 外光敏二极管采集AD值，往往定位精度不高，系统稳定性较差；如果采用多个红外光敏二 极管都单独地直接连接到主控器上，虽然可以采集多方向的红外光值，且提高了定位的精 度和系统的稳定性，但占用主控器的端口资源较多。
实用新型内容本实用新型针对现有光源定位方法存在的缺陷而提出一种定位精度高、稳定性高 的光源识别传感器阵列模块。该光源识别传感器阵列模块包括电源电路、光信号检测电路、单片机电路和LED 驱动电路，其中电源电路分别给光信号检测电路、单片机电路和LED驱动电路供电，光信 号检测电路的输出端连接单片机电路的输入端，单片机电路的输出端连接LED驱动电路的 输入端。所述电源电路输出3. 3V和5V两种电压。所述单片机电路包括微控制器和I2C接口，微控制器通过I2C接口与外部进行I2C 数据通信。所述光信号检测电路包括七个独立的AD值采集电路。所述LED驱动电路包括七个独立的LED管控制电路，每个LED管控制电路均是由 电阻、LED管和三极管构成，其中电阻的一端连接电源电路的3. 3V输出端，电阻的另一端串 接LED管后连接三极管的集电极，三极管的发射极接地，三极管的基极连接微控制器。所述AD值采集电路是由光敏二极管、电容和电阻构成，其中光敏二极管的阳极与 电阻的一端相连并连接微控制器，光敏二极管的阴极与电容的正极相连并连接电源电路的3. 3V输出端，电容的负极与电阻的另一端相连并接地。本实用新型采用嵌入式技术，通过七个红外光敏二极管检测光源位置，并由微控 制器处理采集的AD值后点亮所获AD值最大的红外光敏二极管对应的LED管，以指示光源 方向，并采用I2C电路与机器人主控器实现互连，传输所采集的AD值，使灭火机器人定位火 源位置更准确、更迅速，系统稳定性高，扩展性良好。
图1是本实用新型的结构框图。图2是本实用新型的电路原理图，图中标号1-电源电路；2-光信号检测电路； 3-单片机电路；4-LED驱动电路。
具体实施方式
本实用新型的结构框图如图1所示，包括电源电路、光信号检测电路、单片机电路 和LED驱动电路，电源电路分别给光信号检测电路、单片机电路和LED驱动电路提供3. 3V 电压，电源电路还给单片机电路提供5V电压，光信号检测电路的输出端连接单片机电路的 输入端，单片机电路的输出端连接LED驱动电路的输入端。如图2所示是本实用新型的电路原理图，电源电路1中的电压转换芯片U1采用 AMS1117,5V输入电压首先经过一个10uf的电容C6滤波后再接到电压转换芯片U1的Vin 端，电压转换芯片U1的Vout端通过一个0欧电阻R14输出3. 3V稳定电压，再通过电阻R15 为电源指示灯D13供电；单片机电路3中，微控制器U2采用P89LPC938FDH，微控制器U2接 入3. 3V电压，I2C接口 JP2的3脚和2脚分别加上拉电阻R20和R21且分别连接微控制器 U2的11脚和12脚，I2C接口 JP2的1脚接入5V电压，4脚接地，3. 3V电压通过上拉电阻 R20和R21接入，微控制器U2的P0. 5、P0. 6、P0. 7端分别加上拉电阻R13、R16、R17且分别 连接AO、Al、A2端，AO、Al、A2端作为I2C通讯时的从机地址选择端，AO、Al、A2依次为从机 地址的低位到高位；光信号检测电路2包括七个独立的AD值采集电路，每个AD值采集电路 均由红外光敏二极管、电容和电阻构成，其中红外光敏二极管的阳极与电阻的一端相连并 连接微控制器U2，红外光敏二极管的阴极与电容的正极相连并连接电源电路1的3. 3V输 出端，电容的负极与电阻的另一端相连并接地，七个AD值采集电路的输出端AD0、AD1、AD2、 AD4、AD5、AD6、AD7 分别连接微控制器 U2 的 P0. 1、P0. 2、P0. 3、P1. 7、P0. 0、P2. 1、P2. 0 端，用 以采集AD值；LED驱动电路4包括七个独立的LED管控制电路，每个LED管控制电路均是 由电阻、LED发光二极管和三极管构成，其中电阻的一端连接电源电路1的3. 3V输出端，电 阻的另一端串接LED管后连接三极管的集电极，三极管的发射极接地，三极管的基极连接 微控制器U2，七个LED管控制电路通过三极管的LEDEm、LEDEN2、LEDEN3、LEDEN4、LEDEN5、 LEDEN6、LEDEN7 端分别与微控制器 U2 的 PL 6、P2. 2、P2. 3、P2. 4、P2. 5、P2. 6、P2. 7 端连接。本实用新型的光信号检测电路采用七个红外光敏二极管采集AD值，使得光源定 位准确且迅速，同时点亮AD值最大的红外光敏二极管对应的LED管，使得观察更为直观。该 实用新型有多个I2C从机地址可供选择，从而使机器人主控制器可接多个该传感器阵列模 块，使得光源定位更为准确。同时，微控制器采用通用的I2C协议传输采集到的AD值，使其 传输更为迅捷，可扩展性良好。
权利要求一种光源识别传感器阵列模块，其特征在于包括电源电路、光信号检测电路、单片机电路和LED驱动电路，其中电源电路分别给光信号检测电路、单片机电路和LED驱动电路供电，光信号检测电路的输出端连接单片机电路的输入端，单片机电路的输出端连接LED驱动电路的输入端。
2.根据权利要求1所述的光源识别传感器阵列模块，其特征在于所述电源电路输出 3. 3V和5V两种电压。
3.根据权利要求1所述的光源识别传感器阵列模块，其特征在于所述单片机电路包 括微控制器(U2)和I2C接口(JP2)，微控制器(U2)通过I2C接口 (JP2)与外部进行I2C数 据通信。
4.根据权利要求1所述的光源识别传感器阵列模块，其特征在于所述光信号检测电 路包括七个独立的AD值采集电路。
5.根据权利要求1所述的光源识别传感器阵列模块，其特征在于所述LED驱动电路 包括七个独立的LED管控制电路，每个LED管控制电路均是由电阻、LED管和三极管构成， 其中电阻的一端连接电源电路的3. 3V输出端，电阻的另一端串接LED管后连接三极管的集 电极，三极管的发射极接地，三极管的基极连接微控制器(U2)。
6.根据权利要求4所述的光源识别传感器阵列模块，其特征在于所述AD值采集电路 是由光敏二极管、电容和电阻构成，其中光敏二极管的阳极与电阻的一端相连并连接微控 制器(U2)，光敏二极管的阴极与电容的正极相连并连接电源电路的3. 3V输出端，电容的负 极与电阻的另一端相连并接地。
专利摘要本实用新型公开了一种光源识别传感器阵列模块，属于电子测控和光源识别定位领域。该模块包括电源电路、光信号检测电路、单片机电路和LED驱动电路，电源电路输出3.3V和5V电压，电源电路分别给光信号检测电路、单片机电路和LED驱动电路供电，光信号检测电路的输出端连接单片机电路的输入端，单片机电路的输出端连接LED驱动电路的输入端，光信号检测电路采用七个独立光敏二极管采集AD值。本实用新型由七个光敏二极管检测光源位置，并由单片机控制点亮相应的LED管来指示光源方向，定位准确、迅速，适用于灭火机器人判断火源位置。
文档编号H05B37/02GK201583652SQ20092028424
公开日2010年9月15日 申请日期2009年12月3日 优先权日2009年12月3日
发明者严锡君, 井辉, 卜训兵, 叶云峰, 张金华, 徐淑芳, 徐立中, 朱杰, 李亚东, 李红娜, 管星, 金明, 陈卫兵, 陈飞, 龚行梁 申请人:河海大学