摘  要： 提出一種應用發射紅外線的電視機遙控器來控制小車運行方向和速度的方法，并設計了AGV系統的硬件電路和軟件程序。實驗表明，在Windows環境下運行，通過C語言編程器AVR-GCC和其他的開放源工具，AGV能夠很好地實現轉向和避障控制。
關鍵詞： RC5代碼；AVR-GCC

    無線遙控是指利用無線電波、紅外線、超聲波等作為信息傳輸的載體，在空間進行信息傳輸，實現對目標的控制。由于紅外線的波長小于其他無線電波的波長，因此紅外線遙控不會影響到其他電器設備。此外，紅外線為不可見光，對環境影響較小且具有很強的隱蔽性和保密性，其遙控器結構簡單、成本低廉、抗干擾能力強、工作性能可靠。
    紅外遙控的小車(AGV)的技術要求：
    (1)使用遙控器控制小車所產生的紅外信號對周圍其他的電子電器設備不產生干擾，具有較好的電磁兼容性。
    (2)在以小車為圓心、半徑為2~4 m的范圍內，遙控器輸出命令(依靠光線條件、障礙物、天花板表面和安裝在設備頂端的擴展板)都會被小車檢測到，并且按規定執行，具有很強的信號接收能力。
    (3)小車可根據控制器輸出命令進行各種運動，如：勻速向前向后，向前左轉或右轉，向后左轉或右轉，加速度運動。
    (4)為保護設備安全，通過中斷設置小車的最大速度和最大加速度，一旦超過最大速度和加速度的閾值，小車自動停止。
    (5)從軟件的平臺上，對于輸入程序，需要Java 6的安裝環境；對于Atmel單片機，WinAVR是一套可執行的、開放源軟件開發工具，它允許在Windows環境下運行C語言編程器(AVR-GCC)和其他的開放源工具[1]。
1 基本原理
    遙控器選用的是普通的電視機或音響的遙控器，其特點是價格低廉，絕大多數都可以通過RC5進行代碼編程。首先要閱讀針對設置使用RC5代碼遙控的指南。如果RC5代碼不在代碼表上，可以測試一些其他的不同的廠家產品。其工作原理圖如圖1所示。

    用紅外接口來傳輸IR信號。在小車面板上安裝兩個傳輸二極管指向上面的天花板，從天花板和其他物體或視線范圍內反射的光線進行通信。傳送范圍限制在距離為2~4 m的室內(依靠光線條件、障礙物、天花板表面和安裝在設備頂端的擴展板)。可以通過添加更多的IR LED來擴展通信范圍，例如通過帶有巨大電容器和一個小的串聯電阻的MOSFET來控制。同步發生的操作被task_ACS()函數所控制，這個函數頻繁地從主函數中被調用，目的是用來處理IR信號的接收(額外管理紅外通信的傳輸)。
2 硬件組成
2.1 硬件結構原理
    AGV的硬件組成主要由ATMEGA32的電路板、紅外線接收器、遙控器以及電源等構成，ATMEGA32電路板集成有A/D、D/A轉換設備，可將采集進來的模擬量轉化為數字量，通過用戶編寫的程序進行運算。其硬件電路結構原理圖如圖2所示。

2.2 信號接收裝置
    信號接收裝置主要由二極管、TSOP34836芯片以及相應的電路構成，如圖3所示。

3 軟件設計
    紅外線遙控器通過RC5代碼傳輸數據，而RC5數據包包含了設備地址、鍵盤編碼器和一個觸發器。5位的設備地址告訴哪個設備(如電視機、錄像機、或高保真音響等)被遙控器控制。而對于本文的使用，設備地址也可以用來滿足一些單獨設備的使用。6位的編碼器附和按鍵遙控允許傳輸其他的數據，但對于每個傳輸僅僅提供6位編碼器附和按鍵遙控。
    在AVR-GCC環境下，RC5數據包可以通過使用void IRCOMM_sendRC5(unit8_t adr，unit8_t data)函數[2]傳輸。其中，adr相當于設備地址；data相當于鍵盤編碼器。參數adr允許在重要的位(MSB)通過申請常量TOGGLEBIT來設置觸發位，方式如下：IRCOMM_sendRC5(12|TOGGLEBIT，40)[2]；這個指令將通過地址12傳輸一個RC5數據包給設備，激活觸發位并且以40作為數據值，如IRCOMM_sendRC5(12，40)。
    事件處理程序可以管理RC5的數據接收，只要RC5數據包接收，事件處理程序將自動地被task_ACS()函數調用。例如寫一個程序，程序的要求是如果機器人接收到鍵盤編碼4號鍵，小車會向左轉；接收到鍵盤編碼6號鍵則向右轉。
    對于事件處理程序規定必須相應采用void receiveRC5Data(RC5data_t rc5data)形式[2]，但也可以自由地命名函數。可以通過IRCOMM_setRC5DataReadyHandler(receiveRC5Data)[2]函數允許記錄一個預定的事件處理程序。在這之后，專用的函數將被每個有效的RC5接收的代碼調用。值得一提的是：RC5data_t是專門的預定義的數據類型，包含RC5設備地址、觸發位和鍵盤編碼(分別有對應的值)，可以通過標識符rc5data.device、rc5data.toggle_bit、rc5data.key_code[2]就像使用變量一樣地使用這些數據。程序流程圖如圖4所示。

4 測試結果
4.1 紅外發射器電器參數
    (1)接收距離范圍內，通過示波器測得發射器發送脈沖的參數：發射器輸出波長為λ0=400 nm。
    (2)輸出波形如圖5所示，而標準的發射器對紅外電管的要求為：波長λ=940 nm，Δλ=60 nm。

4.2 小車運行結果
    AGV運行時，程序會自動記錄下每個控制間隔內得到的側向偏差e和方向偏差的數據，圖6、圖7是根據AGV前進時在某一時間段內的偏差記錄的曲線。

    通常紅外線遙控器遙控的對象是電視機、影碟機及音響等設備，本文設計實例說明，AGV或車輛裝備也可以使用紅外線通信裝置。如果將這個實例換個角度思考，在車輛上安裝紅外線發射器和接收器，當紅外線接收器接收到發射器發射后反彈回來的紅外線時，就可證明前方有障礙，這就為未來的汽車發展提供了一種可能的研究方向。當前交通事故頻繁，對社會危害嚴重，如果將這種紅外通信技術應用于車輛的避障中，將有可能大幅降低交通事故的發生。
參考文獻
[1] 吳啟華.基于Windows環境下AVR-GCC示例開發[J].電訊技術，2001(3):95-98.
[2] 王傳，姜華.基于RC5代碼紅外線遙控[J].通訊技術， 2001，35(11):122-125.