以LDC1000電感/數(shù)字轉(zhuǎn)換器為核心，設(shè)計并制作了一個可自動根據(jù)鐵絲形狀循跡小車。系統(tǒng)的主要功能模塊包括：主控模塊、金屬信號探測模塊、速度檢測模塊，電機驅(qū)動模塊及電源模塊。系統(tǒng)主控芯片STC89C52根據(jù)檢測到的金屬距離信號，判斷小車是否偏離軌道，從而做出方向調(diào)整，使小車能夠在規(guī)定的平面跑道自動按一定方向自動循跡。

　　循軌廣泛應(yīng)用很于工業(yè)自動化及系統(tǒng)，而循跡的方式有很多種，每種都有其缺點。機械鏈條式軌道存在磨損占用地方；光電慢反射檢測式需要軌道為黑色、受環(huán)境光影響比較大；攝像頭模式識別式需要很好的識別算法，受環(huán)境光影響也比較大。

　　基于此，本文采用LDC1000對鐵絲進行檢測判斷，實現(xiàn)自動循軌應(yīng)用。

　　LDC1000簡介

　　LDC1000是美國德州儀器公司TI推出的一塊全新的電感數(shù)字轉(zhuǎn)換器（LDC），具有低功耗，小封裝，低成本的優(yōu)良性質(zhì)。它的SPI界面可以很方便的連接MCU。LDC1000只需要外接一個PCB線圈或者自制線圈就可以實現(xiàn)非接觸式電感檢測。LDC1000的電感檢測并不是指像Q表那樣測試線圈的電感量，而是可以測試外部金屬物體和LDC1000相連的測試線圈的空間位置關(guān)系。

　　利用LDC1000這個特性配以外部設(shè)計的金屬物體即可很方便實現(xiàn)，水平或垂直距離檢測；角度檢測；位移監(jiān)測；運動檢測；振動檢測；金屬成分檢測；可以廣泛應(yīng)用在汽車、消費電子、計算機、工業(yè)、通信和醫(yī)療領(lǐng)域。

　　stc89c52 與LDC1000接口

mcu與LDC1000接口圖

　　使用stc89c52的io口模擬spi接口，和從機（LDC1000）進行通訊的時候，應(yīng)該遵循以下幾個步驟：

　　片選信號置零；

　　stc89c52通過模擬SPI線向LDC1000寫入訪問寄存器地址，其中最高位0表示寫入，1表示讀出，其余7位為寄存器的地址；

　　占據(jù)八個時鐘周期，這段時間內(nèi)SDO線處于高阻狀態(tài)；

　　如果命令在讀寫狀態(tài)時，傳輸?shù)臄?shù)據(jù)最高位為1，SDO在線發(fā)送來自其他地址寄存器的8位字節(jié)；

　　如果命令在讀寫狀態(tài)時，SDI線接收來自stc89c52的8位字節(jié)數(shù)據(jù)寫入相應(yīng)的寄存器中；

　　片選信號置高，釋放對該從機的控制。

LDC1000 SPI 讀寫時序圖

　　stc89c52 驅(qū)動程序設(shè)計

　　根據(jù)LDC1000的spi接口時序設(shè)計如下驅(qū)動程序：

　　// 讀1B數(shù)據(jù)

　　unsigned char Ldc_SPIread（void）;

　　//寫1B數(shù)據(jù)

　　void Ldc_SPIwrite（unsigned char ch）;

　　//寫寄存器

　　void LDC1000_WriteReg（unsigned char addr， unsigned char dat）;

　　//讀寄存器

　　unsigned char LDC1000_ReadReg（unsigned char addr）;

　　//芯片初始化

　　void LDC1000_Init（void）;

　　//讀取距離參數(shù)

?

　　unsigned int ReadValue（void）;

　　控制邏輯

　　小車車頭布置感應(yīng)天線，當(dāng)小車沿鐵絲向前行車時，由于特殊原因（如路面不平，小車的車輪不對稱等原因）導(dǎo)致車身偏離軌道，出現(xiàn)A，B，C三種情況。（如下圖）。

　　A，B，C 三種情況的天線下，利用函數(shù)ReadValue（）得到的數(shù)值為Fa，F(xiàn)b，F(xiàn)c. 三者間的關(guān)系為Fa《Fb， Fc《Fb. 為此，當(dāng)檢測到數(shù)值為Fb時小車直行，否則小車轉(zhuǎn)彎。左轉(zhuǎn)與右轉(zhuǎn)根據(jù)轉(zhuǎn)彎的幅度做調(diào)整。 程序流程如下：

　　根據(jù)以上原理制作了系統(tǒng)軌道，實驗小車，并利用串口檢測系統(tǒng)監(jiān)測的鐵絲數(shù)據(jù)。鐵絲的直徑0.9mm以上，循軌小車包括控制主板、顯示、光電測速、電機、藍牙收發(fā)模塊等。根據(jù)車身是否偏離軌道監(jiān)測到的采樣數(shù)據(jù)。

　　總結(jié)：

　　利用PCB線圈或自制線圈可以實現(xiàn)非接觸式電感線圈檢測，通過分析待測金屬物體對電感線圈磁場的影響可以很方便地實現(xiàn)金屬檢測。經(jīng)實測，通過合理設(shè)置模塊寄存器值，可以有效檢測3cm距離的金屬。外界光照條件對本系統(tǒng)沒有太大的影響，而且還必須能夠在一定的距離內(nèi)快速檢測到金屬并能夠辨別金屬類型。

　　附：LDC1000驅(qū)動程序

　　#include “reg52.h”

　　// LDC COMMANDS

　　#define LDC1000_CMD_REVID 0x00

　　#define LDC1000_CMD_RPMAX 0x01

　　#define LDC1000_CMD_RPMIN 0x02

　　#define LDC1000_CMD_SENSORFREQ 0x03

　　#define LDC1000_CMD_LDCCONFIG 0x04

　　#define LDC1000_CMD_CLKCONFIG 0x05

　　#define LDC1000_CMD_THRESHILSB 0x06

　　#define LDC1000_CMD_THRESHIMSB 0x07

　　#define LDC1000_CMD_THRESLOLSB 0x08

　　#define LDC1000_CMD_THRESLOMSB 0x09

　　#define LDC1000_CMD_INTCONFIG 0x0A

　　#define LDC1000_CMD_PWRCONFIG 0x0B

　　#define LDC1000_CMD_STATUS 0x20

　　#define LDC1000_CMD_PROXLSB 0x21

　　#define LDC1000_CMD_PROXMSB 0x22

　　#define LDC1000_CMD_FREQCTRLSB 0x23

　　#define LDC1000_CMD_FREQCTRMID 0x24

　　#define LDC1000_CMD_FREQCTRMSB 0x25

　　sbit PIN_LDC_CS=P1^0;

　　sbit PIN_LDC_SO=P1^1;

　　sbit PIN_LDC_SCK=P1^2;

　　sbit PIN_LDC_SI=P1^3;

　　#define SET_PIN_LDC_SI（bValue） PIN_LDC_SI=bValue

　　#define GET_PIN_LDC_SO（） PIN_LDC_SO

　　#define SET_PIN_LDC_SCK（bValue） PIN_LDC_SCK=bValue

　　#define SET_PIN_LDC_CS（bValue） PIN_LDC_CS=bValue

　　/*--------------------------------------------------------------- 功能： 讀1B數(shù)據(jù) 輸入： 無 輸出： 1B數(shù)據(jù)----------------------------------------------------------------*/

　　unsigned char Ldc_SPIread（void）

　　{

　　unsigned char i = 0;

　　ch = 0;

　　for（i = 0; i 《 8; i ++）

　　{

　　SET_PIN_LDC_SCK（0）;

　　ch 《《= 1;

　　SET_PIN_LDC_SCK（1）;

　　if（GET_PIN_LDC_SO（））ch = ch | 0x01;

　　}

　　SET_PIN_LDC_SCK（0）;

　　return （ch）;

　　}

　　/*--------------------------------------------------------------- 功能： 寫1B數(shù)據(jù) 輸入： ch--1B數(shù)據(jù) 輸出： 無 ----------------------------------------------------------------*/

　　void Ldc_SPIwrite（unsigned char ch）

　　{

　　unsigned char i = 0;

　　for（i = 0;i 《 8;i ++）

　　{

　　SET_PIN_LDC_SCK（0）;

　　if（ch & 0x80） SET_PIN_LDC_SI（1）;

　　else SET_PIN_LDC_SI（0）;

　　SET_PIN_LDC_SCK（1） ch 《《= 1;

　　}

　　SET_PIN_LDC_SCK（0）

　　}

　　//寫寄存器

　　void LDC1000_WriteReg（unsigned char addr， unsigned char dat）

　　{

　　addr = addr & 0x7F;

　　SET_PIN_LDC_CS （0）;

　　Ldc_SPIwrite（ addr）;

　　Ldc_SPIwrite（ dat）;

　　SET_PIN_LDC_CS （1）;

　　}

　　//讀寄存器

　　unsigned char LDC1000_ReadReg（unsigned char addr）

　　{

　　unsigned char temp;

　　addr = addr | 0x80;

　　SET_PIN_LDC_CS （0）;

　　Ldc_SPIwrite（ addr）;

　　temp = （UINT8）Ldc_SPIread（）;

　　SET_PIN_LDC_CS （1）;

　　return temp;

　　}

　　//芯片初始化

　　void LDC1000_Init（void）

　　{

　　LDC1000_WriteReg（LDC1000_CMD_RPMAX， 0x13）;

　　LDC1000_WriteReg（LDC1000_CMD_RPMIN， 0x3A）;

　　LDC1000_WriteReg（LDC1000_CMD_SENSORFREQ， 0x94）;

　　LDC1000_WriteReg（LDC1000_CMD_LDCCONFIG， 0x17）;

　　LDC1000_WriteReg（LDC1000_CMD_CLKCONFIG， 0x02）;

　　LDC1000_WriteReg（LDC1000_CMD_INTCONFIG， 0x02）;

　　LDC1000_WriteReg（LDC1000_CMD_THRESHILSB， 0x50）;

　　LDC1000_WriteReg（LDC1000_CMD_THRESHIMSB， 0x14）;

　　LDC1000_WriteReg（LDC1000_CMD_THRESLOLSB， 0xC0）;

　　LDC1000_WriteReg（LDC1000_CMD_THRESLOMSB， 0x12）;

　　LDC1000_WriteReg（LDC1000_CMD_PWRCONFIG， 0x01）;

　　}

　　//讀取距離參數(shù)

　　unsigned int ReadValue（void）

　　{

　　unsigned int iTemp;

　　iTemp= LDC1000_ReadReg（LDC1000_CMD_PROXMSB）;

　　iTemp《《=8;

　　iTemp+= LDC1000_ReadReg（LDC1000_CMD_PROXLSB）;

　　return iTemp;

　　}