一種多功能智能小車的制作方法
【專利摘要】一種多功能智能小車，包括車架和兩個車輪，所述車輪連接直流電機(jī)，直流電機(jī)固定于車架上，在車架上固定有超聲波模塊、液晶顯示屏、控制模塊、驅(qū)動模塊以及光電管，在車架下固定有反射式紅外對管和對射式紅外對管，其中，所述超聲波模塊、光電管、反射式紅外對管和對射式紅外對管的輸出均連接至控制模塊，所述控制模塊通過驅(qū)動模塊連接直流電機(jī)，本實(shí)用新型將尋跡、避障、測距、測速等功能綜合于一體，通過超聲波模塊測量障礙物的距離，并將距離顯示在LCD12864液晶顯示屏上；通過碼盤和對射式紅外對管實(shí)現(xiàn)多功能智能小車的測速，并將距離顯示在LCD12864液晶顯示屏上；通過光電管實(shí)現(xiàn)避障；通過反射式紅外對管實(shí)現(xiàn)尋跡，實(shí)現(xiàn)了一車多用。
【專利說明】一種多功能智能小車

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于機(jī)械【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種多功能智能小車。

【背景技術(shù)】
[0002]智能小車，即輪式機(jī)器人，是移動機(jī)器人的一種，是一個集環(huán)境感知、規(guī)劃決策，自動行駛等功能于一體的綜合系統(tǒng)，可應(yīng)用于復(fù)雜、危險、惡劣的工作環(huán)境。但是隨著科技不斷發(fā)展，對自動化控制要求的不斷提高，原來簡單、功能單一的智能小車已經(jīng)不適應(yīng)科技水平的發(fā)展，此時，對多功能集于一體的智能小車的研究與設(shè)計是很有必要的。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本實(shí)用新型的目的在于提供一種多功能智能小車，將尋跡、避障、測距、測速等功能綜合于一體。
[0004]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是:
[0005]一種多功能智能小車，包括車架和兩個車輪6，所述車輪6連接直流電機(jī)8，直流電機(jī)8固定于車架上，在車架上固定有超聲波模塊1、液晶顯示屏2、控制模塊3、驅(qū)動模塊4以及光電管5，在車架下固定有反射式紅外對管7和對射式紅外對管9，其中，所述超聲波模塊
1、光電管5、反射式紅外對管7和對射式紅外對管9的輸出均連接至控制模塊3，所述控制模塊3通過驅(qū)動模塊4連接直流電機(jī)8。
[0006]所述直流電機(jī)8電機(jī)軸上固定有碼盤10,碼盤10伸入到對射式紅外對管9。
[0007]所述車架下方固定有萬向輪11。
[0008]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型多功能智能小車將尋跡、避障、測距、測速等功能綜合于一體，通過超聲波模塊測量障礙物的距離，并將距離顯示在LCD12864液晶顯示屏上；通過碼盤和對射式紅外對管實(shí)現(xiàn)多功能智能小車的測速，并將距離顯示在LCD12864液晶顯示屏上；通過光電管實(shí)現(xiàn)避障；通過反射式紅外對管實(shí)現(xiàn)尋跡，實(shí)現(xiàn)了一車多用。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1是本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖。
[0010]圖2是本實(shí)用新型控制模塊原理框圖。
[0011]圖3是本實(shí)用新型控制模塊最小系統(tǒng)電路原理圖。
[0012]圖4是本實(shí)用新型驅(qū)動模塊電路原理圖。
[0013]圖5是本實(shí)用新型尋跡電路原理圖。
[0014]圖6是本實(shí)用新型液晶顯示電路原理圖。
[0015]圖7是本實(shí)用新型避障電路接口圖。
[0016]圖8是本實(shí)用新型測距電路接口圖。
[0017]圖9是本實(shí)用新型程序流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例詳細(xì)說明本實(shí)用新型的實(shí)施方式。
[0019]如圖1所示，一種多功能智能小車，包括車架以及位于車架下方的一個萬向輪11和兩個車輪6，車架為三輪車架，采用兩輪驅(qū)動，萬向輪11為后輪，主要起支撐作用。車輪6連接直流電機(jī)8，直流電機(jī)8固定于車架上，使用5.5V直流電源充電，通過驅(qū)動模塊4來驅(qū)動。在車架上固定有超聲波模塊1、液晶顯示屏2、控制模塊3、驅(qū)動模塊4以及光電管5，在車架下固定有反射式紅外對管7和對射式紅外對管9，其中，超聲波模塊1、光電管5、反射式紅外對管7和對射式紅外對管9的輸出均連接至控制模塊3，控制模塊3通過驅(qū)動模塊4連接直流電機(jī)8。直流電機(jī)8電機(jī)軸上固定有碼盤10，碼盤10伸入到對射式紅外對管9。
[0020]控制模塊3采用STC89C52單片機(jī)作為主控芯片該器件采用高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。
[0021]超聲波模塊I用于實(shí)現(xiàn)測距，構(gòu)成測距模塊，其檢測障礙物的最大距離為5m，最大誤差2cm，通過液晶顯示屏2就可將所測障礙物的距離讀出，液晶顯示屏2選擇IXD12864。
[0022]光電管5用于實(shí)現(xiàn)避障，構(gòu)成避障模塊，當(dāng)檢測前方有障礙物時，小車會自動停下；當(dāng)障礙物被移走時，小車會自動前行。
[0023]對射式紅外對管9和碼盤10用于實(shí)現(xiàn)測速，構(gòu)成測速模塊，并通過液晶顯示屏2顯不O
[0024]反射式紅外對管7用于實(shí)現(xiàn)尋跡，構(gòu)成尋跡模塊，使小車沿著固定的軌跡行走，反射式紅外對管7采用TCR5000。
[0025]如圖2所示，此多功能智能小車的控制部分主要由顯示模塊、驅(qū)動模塊、測距模塊、避障模塊、尋跡模塊、復(fù)位電路和時鐘電路組成。
[0026]如圖3所示，單片機(jī)的時鐘電路是由晶振X1、電容C1、C2組成。晶振X1、電容Cl、C2組成穩(wěn)定的自激振蕩器，電容C1、C2穩(wěn)定頻率并對頻率微調(diào)。單片機(jī)的時鐘電路為單片機(jī)提供精確定時的內(nèi)置電路，主要用于計時、通訊時鐘發(fā)生器、時間中斷源等等。
[0027]如圖3所示，單片機(jī)的復(fù)位電路是由電容C3、電阻Rl和按鍵BI組成。該復(fù)位電路具有上電復(fù)位的功能，此功能是由電容C3(極性電容)實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)系統(tǒng)上電時，電容C3有一個充電放電的過程，放電過程會產(chǎn)生一個高電平，放電的時間根據(jù)公式(t = RC開平方)計算。R為電阻Rl的阻值，C為極性電容C3的大小。系統(tǒng)正常運(yùn)行時，按下按鍵BI時，RST端的電平是一個高電平，此時芯片也會產(chǎn)生一個高電平復(fù)位信號。復(fù)位電路是在程序執(zhí)行出現(xiàn)混亂時按下BI，把特殊功能寄存器的數(shù)據(jù)刷新為默認(rèn)數(shù)據(jù)。單片機(jī)在執(zhí)行程序過程中，由于干擾等外界原因造成寄存器中數(shù)據(jù)混亂不能使其正常繼續(xù)執(zhí)行程序(稱死機(jī))或產(chǎn)生的結(jié)果不正確時均需要復(fù)位，以使程序重新開始運(yùn)行。
[0028]如圖4所示，為電機(jī)驅(qū)動電路原理圖，核心芯片為L298，STC89C52單片機(jī)將控制信號通過I/o 口 Pl.0、Pl.1、Pl.2、Pl.3、Pl.4、Pl.5傳遞給L298，來分別控制直流電機(jī)的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)多功能智能小車的前進(jìn)、后退、左轉(zhuǎn)和右轉(zhuǎn)。
[0029]如圖5所示，為液晶顯示電路原理圖，顯示采用IXD12864液晶顯示屏,可顯示漢字及圖形，內(nèi)置國標(biāo)GB2312碼簡體中文字庫(16*16點(diǎn)陣)，128個字符(8*16點(diǎn)陣)，及64*256點(diǎn)陣顯示RAM (⑶RAM)?？膳c單片機(jī)直接接口，并行傳輸數(shù)據(jù)，提供兩種界面來連接微處理器。主要顯示車速和障礙物的距離。
[0030]如圖6所示，為紅外對管電路原理圖，紅外對管輸出的信號為數(shù)字量即O或1，紅外對管將檢測的盲道信息通過Pl.7 口送給單片機(jī)。
[0031]如圖6所示，U3由發(fā)光二極管和光敏三極管組成，根據(jù)小車行走路線路面顏色的不同，發(fā)光二極管發(fā)出的光被吸收或被反射回。當(dāng)發(fā)光二極管發(fā)出的光被吸收時，光敏三極管不能導(dǎo)通，電壓比較器U4的2引腳輸入為高電平，此時電壓比較器U4的I引腳輸出低電平即O ;當(dāng)發(fā)光二極管發(fā)出的光被反射回時，光敏三極管導(dǎo)通，電壓比較器U4的2引腳輸入為低電平，此時電壓比較器U4的I引腳輸出高電平即I。
[0032]如圖7所示，為避障電路接口圖，采用的是光電管，光電管輸出的是數(shù)字量。當(dāng)檢測到障礙物時，P2.0和P2.1 口輸出高電平，反之，P2.0和P2.1 口輸出低電平，單片機(jī)根據(jù)P2.0和P2.1輸出的信號控制電機(jī)的啟停。
[0033]如圖8所示，為測距電路接口圖，利用超聲波實(shí)現(xiàn)測距。超聲波模塊每隔一定的時間發(fā)射超聲波，當(dāng)有障礙物時，超聲波會被反射回來，利用單片機(jī)的定時器和外部中斷可以測出超聲波發(fā)出到被反射回來的時間，再利用距離S = Vt/2就可以計算出障礙物的距離，并將距離顯示在IXD12864上。
[0034]如圖9所示，此多功能智能小車工作過程如下:
[0035]多功能智能小車上電后，程序?qū)Ω鱾€模塊進(jìn)行初始化，例如使距離顯示在液晶的第幾行和第幾列。接著進(jìn)行單片機(jī)的初始化:選擇定時器及定時時間。
[0036]驅(qū)動電機(jī)，同時紅外對管檢測路面，光電管檢測前方是否有障礙物，超聲波模塊發(fā)射超聲波。當(dāng)光電管檢測到障礙物時，小車停止前進(jìn)；當(dāng)沒有檢測到障礙物時，小車前進(jìn)，紅外對管檢測路面情況，當(dāng)紅外對管沒有檢測到黑線，小車直行，當(dāng)左邊的紅外對管檢測到黑線時，小車左轉(zhuǎn)，當(dāng)右邊的紅外對管檢測到黑線，小車右轉(zhuǎn)。在小車整個行走過程中，小車一直發(fā)射超聲波進(jìn)行測距。
【權(quán)利要求】
1.一種多功能智能小車，包括車架和兩個車輪￠)，所述車輪(6)連接直流電機(jī)(8)，直流電機(jī)(8)固定于車架上，其特征在于，在車架上固定有超聲波模塊(I)、液晶顯示屏(2)、控制模塊(3)、驅(qū)動模塊(4)以及光電管(5)，在車架下固定有反射式紅外對管(7)和對射式紅外對管(9)，其中，所述超聲波模塊(I)、光電管(5)、反射式紅外對管(7)和對射式紅外對管(9)的輸出均連接至控制模塊(3)，所述控制模塊(3)通過驅(qū)動模塊⑷連接直流電機(jī)⑶。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多功能智能小車，其特征在于，所述直流電機(jī)(8)電機(jī)軸上固定有碼盤(10)，碼盤(10)伸入到對射式紅外對管(9)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多功能智能小車，其特征在于，所述車架下方固定有萬向輪(11)。
【文檔編號】G05D1/02GK204129528SQ201420587451
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年10月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月11日
【發(fā)明者】李明輝, 寧奎偉 申請人:陜西科技大學(xué)