LEGO用軌跡傳感器
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3.1 硬件設計
3.1.1 采樣器設計
為了便于準確的判斷出軌跡的情況，考慮用4個光電采樣器對軌跡進行采樣，4個采樣器的布置如下：
圖中1、2號采樣器負責檢測是否脫離軌跡，3、4號采樣器負責檢測軌跡的交叉。這樣布置的要求是：
- 1、2號采樣器間距小于軌跡寬度，同時要平行；
- 3、4號采樣器間距要大于線寬1.5 - 2 倍，也要平行；
- 同時，前后兩組的采樣平行線間距要小于軌跡寬度。
因為采樣器主要目的是監測軌跡，所以在采樣電路上作了一些處理，以減小環境光的干擾。
采樣器的電路如下：
采樣器解剖圖：
采樣器外形：
3.1.2 CPU的選擇
根據設計目標，同時為了簡化系統的硬件，縮小體積，便于封裝在LEGO積木塊中，選用了PHILIP的LPC917 單片機作為處理芯片。
LPC917 具有：
- 4路AD輸入；
- 2路PWM輸出；
- 256字節RAM；
- 2K字節FALSH ROM，支持ICP，更新程序十分方便；
- FLASH ROM還支持IAP，可以作為備份數據存儲；
- 內置上電復位、RC振蕩器，可實現零外部器件工作；
- 2周期高速51內核，彌補了原來51系列單片機慢的缺陷；
- 16腳小體積封裝，只有5 X 6 mm ,便于縮小PCB。
之所以選擇LPC900 系列單片機，首先是因為它是51系列單片機，51系列在國內是一個最普及的單片機品種，涉及51的資源最為豐富，選用51系列為使用者二次開發提供了方便。
其次是LPC900系列速度快，是原來標準51的6倍。
第三是LPC900系列均支持ICP方式編程，而使用USB的ICP下載線成本不高，零售價只有120元，這對于追求小體積而不得不使用表貼器件的用戶來說，應該是個不錯的選擇。ICP方式相對于IAP更可靠一些。
程序下載示意圖：
第四就是LPC900系列的品種比較齊全，對于單一功能性的應用均可以找到合適的規格，我們所選的917就是看中了其4路AD輸入和2路PWM輸出。
3.1.3 電路設計
因為RCX輸入口的電源負載能力有限，為避免不可靠，軌跡傳感器自供電，一方面減少了不確定因素，另一方面可以使用RCX的通用輸入模式，增加輸入的分辨率，RCX的通用輸入數值范圍為 0 - 1024 （10位AD）。
為了減小體積，采用了升壓電路，將一節7號電池的電壓升高到5V，作為傳感器的電源。
所有的功能均由LPC917 完成，使用其4路AD輸入將采樣器的信號轉換為數字值，經內部軟件處理后，根據結果用PWM方式轉換為模擬量輸出給RCX。
因為系統的可靠性、速度要求不高，所以使用了LPC917的內部復位電路和內部的RC振蕩器，工作頻率為7.3MHz。CPU工作無外部器件。
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