一种无线遥控小车的手棒遥控系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开一种无线遥控小车的手棒遥控系统，包括遥控手棒子系统与受控小车子系统，该遥控手棒子系统包括第一单片机、蓝牙通信主模块、及分别电连接至第一单片机的第一电源模块、重力传感器模块、第一晶振电路、第一复位电路与数字电路，该受控小车子系统包括受控小车本体、第二单片机、蓝牙通信从模块、及分别电连接至第二单片机的第二电源模块、电机驱动模块、第二晶振电路、第二复位电路与循迹模块，且该电机驱动模块与受控小车本体连接，该循迹模块包括分别设置于受控小车本体前部两侧的第一红外对管，该第一红外对管包括红外线发射管与光敏接收管。该系统稳定高，电路可靠性高，遥控准确度高，可远距离遥控，受外界干扰小。
【专利说明】
一种无线遥控小车的手棒遥控系统
技术领域
[0001]本实用新型涉及小车遥控系统，尤其涉及一种无线遥控小车的手棒遥控系统。
【背景技术】
[0002]随着计算机、微电子、信息技术的快速进步，智能化技术的开发速度越来越快，智能度越来越高，应用范围也得到了极大的扩展。智能作为现代的新发明，是以后的发展方向，它可以按照预先设定的模式在一个环境里自动的运作，不需要人为的管理，可应用于科学勘探等用途。智能无线遥控小车就是其中的一个体现，特别是玩具小车市场，遥控小车会越来越讨小孩子和年轻人的喜欢。
[0003]现有的遥控小车的遥控方式包括手动遥控、声音控制、红外线控制等，但以上方式均存在一些不足:对小车的控制准确性差，速度慢，难以保证小车沿着预定的路线行驶;遥控距离短，且受强光干扰非常大，不适合户外玩具车的遥控。
[0004]因此，研发出一种遥控准确度高、可远距离遥控、受外界干扰小的小车遥控系统，显得较为重要。
【实用新型内容】
[0005]针对上述不足，本实用新型的目的在于提供一种无线遥控小车的手棒遥控系统，系统稳定高，电路可靠性高，遥控准确度高，可远距离遥控，受外界干扰小。
[0006]本实用新型为达到上述目的所采用的技术方案是:
[0007]—种无线遥控小车的手棒遥控系统，其特征在于，包括遥控手棒子系统与受控小车子系统，其中，该遥控手棒子系统包括第一单片机、蓝牙通信主模块、及分别电连接至第一单片机的第一电源模块、重力传感器模块、第一晶振电路、第一复位电路与数字电路，该受控小车子系统包括受控小车本体、第二单片机、蓝牙通信从模块、及分别电连接至第二单片机的第二电源模块、电机驱动模块、第二晶振电路、第二复位电路与循迹模块，且该电机驱动模块与受控小车本体连接，该循迹模块包括分别设置于受控小车本体前部两侧的第一红外对管，该第一红外对管包括红外线发射管与光敏接收管。
[0008]作为本实用新型的进一步改进，所述受控小车子系统还包括与第二单片机电连接的里程检测模块，该里程检测模块包括检测电路、安装于受控小车本体的车轴上的第二红外对管与一圆盘，该检测电路包括一单稳态触发器子模块，该圆盘边缘均匀开设N个缺口。
[0009]作为本实用新型的进一步改进，所述重力传感器模块为三轴加速度传感器。
[0010]作为本实用新型的进一步改进，所述第一复位电路与第二复位电路分别包括电容Cl、电阻Rl与开关Kl，其中，所述电容Cl与开关Kl并联形成并联支路，该并联支路与电阻Rl串联。
[0011]作为本实用新型的进一步改进，所述第一晶振电路与第二晶振电路包括电容C2、电容C3与晶振XI，其中，所述电容C3与晶振Xl串联形成串联支路，该串联支路再与电容C2并联。
[0012]作为本实用新型的进一步改进，所述电机驱动模块包括第一电动机、第二电动机与电机驱动电路，该电机驱动电路包括非门芯片U1A、非门芯片U1B、双H桥电机驱动芯片U2、二极管D1-D8、电容C4、电容C5、电解电容C6与电解电容C7，其中，所述第二单片机的输出端分别连接至非门芯片UlA的引脚1、非门芯片UlB引脚1、双H桥电机驱动芯片U2的引脚5与双H桥电机驱动芯片U2的引脚10，该非门芯片UlA的引脚2连接至双H桥电机驱动芯片U2的引脚7，该非门芯片UlB引脚2连接至双H桥电机驱动芯片U2的引脚12;所述电容C4与电解电容C6并联后连接至双H桥电机驱动芯片U2的引脚4，所述电容C5与电解电容C7并联后连接至双H桥电机驱动芯片U2的引脚9;所述H桥电机驱动芯片U2的引脚2分别连接至二极管Dl正极、二极管D3负极与第一电动机，该二极管Dl负极连接至二极管D2负极，该二极管D2正极连接至二极管D4负极与第一电动机，该二极管D3正极连接至二极管D4正极;所述H桥电机驱动芯片U2的引脚13连接至二极管D6正极、二极管D8负极与第二电动机，所述H桥电机驱动芯片U2的引脚14连接至二极管D5正极、二极管D7负极与第二电动机，该二极管D5负极与二极管D6负极连接，该二极管D7正极与二极管D8正极连接。
[0013]作为本实用新型的进一步改进，所述循迹模块还包括循迹电路，该循迹电路包括电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、第一红外对管U3、第一红外对管U4、三极管Q1、三极管Q2、施密特触发器U5A与施密特触发器U5B，其中，所述第一红外对管U3中的红外线发射管正极连接至电阻R2—端，该电阻R2另一端连接至电阻R3—端、电阻R4—端与电阻R5—端，该第一红外对管U3中的红外线发射管负极连接至三极管Ql的发射极，该电阻R3另一端分别连接至第一红外对管U3中的光敏接收管的集电极与施密特触发器U5A的第I引脚，该第一红外对管U3中的光敏接收管的发射极接地端，该三极管Ql的集电极接地端;所述第一红外对管U4中的红外线发射管正极与电阻R4另一端连接，该第一红外对管U4中的红外线发射管负极连接至三极管Q2的发射极，该三极管Q2的集电极接地端，该第一红外对管U4中的光敏接收管的集电极分别连接至电阻R5另一端与施密特触发器U5B的第I引脚，该第一红外对管U4中的光敏接收管的发射极接地端。
[0014]本实用新型的有益效果为:系统稳定高，电路可靠性高，遥控准确度高，可远距离遥控，受外界干扰小;采用三轴加速度传感器实时检测遥控手棒的倾斜方向，实现遥控手棒前后左右摆动以控制受控小车本体前进、后退、左转与右转的功能，检测准确性高，稳定性好，反应速度快;采用蓝牙透传方式传递信号，不但在传输距离上明显变长，实现远距离遥控，而且信号稳定，受外界干扰小，特别是外界强光照射的干扰，数据传输十分稳定，可穿障碍物，可360度方向传输数据，无需双向直线对准;采用黑线检测原理保证小车沿预定行驶方向行驶，控制快速准确。
[0015]上述是实用新型技术方案的概述，以下结合附图与【具体实施方式】，对本实用新型做进一步说明。
【附图说明】
[0016]图1为本实用新型遥控系统的结构框图；
[0017]图2为本实用新型复位电路的原理图；
[0018]图3为本实用新型晶振电路的原理图；
[0019]图4为本实用新型电机驱动电路的原理图；
[0020]图5为本实用新型循迹电路的原理图。
【具体实施方式】
[0021]为更进一步阐述本实用新型为达到预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对本实用新型的【具体实施方式】详细说明。
[0022]请参照图1，本实用新型实施例提供一种无线遥控小车的手棒遥控系统，其特征在于，包括遥控手棒子系统与受控小车子系统，其中，该遥控手棒子系统包括第一单片机、蓝牙通信主模块、及分别电连接至第一单片机的第一电源模块、重力传感器模块、第一晶振电路、第一复位电路与数字电路，该受控小车子系统包括受控小车本体、第二单片机、蓝牙通信从模块、及分别电连接至第二单片机的第二电源模块、电机驱动模块、第二晶振电路、第二复位电路与循迹模块，且该电机驱动模块与受控小车本体连接，该循迹模块包括分别设置于受控小车本体前部两侧的第一红外对管，该第一红外对管包括红外线发射管与光敏接收管。
[0023]在本实施例中，所述重力传感器模块为三轴加速度传感器。所述受控小车子系统还包括与第二单片机电连接的里程检测模块，该里程检测模块包括检测电路、安装于受控小车本体的车轴上的第二红外对管与一圆盘，该检测电路包括一单稳态触发器子模块，该圆盘边缘均勾开设N个缺口。
[0024]如图2所示，所述第一复位电路与第二复位电路分别包括电容Cl、电阻Rl与开关Kl，其中，所述电容Cl与开关Kl并联形成并联支路，该并联支路与电阻Rl串联。
[0025]如图3所示，所述第一晶振电路与第二晶振电路包括电容C2、电容C3与晶振XI，其中，所述电容C3与晶振Xl串联形成串联支路，该串联支路再与电容C2并联。
[0026]如图4所示，所述电机驱动模块包括第一电动机、第二电动机与电机驱动电路，该电机驱动电路包括非门芯片U1A、非门芯片U1B、双H桥电机驱动芯片U2、二极管D1-D8、电容C4、电容C5、电解电容C6与电解电容C7，其中，所述第二单片机的输出端分别连接至非门芯片UlA的引脚1、非门芯片UlB引脚1、双H桥电机驱动芯片U2的引脚5与双H桥电机驱动芯片U2的引脚10，该非门芯片UlA的引脚2连接至双H桥电机驱动芯片U2的引脚7，该非门芯片UlB弓I脚2连接至双H桥电机驱动芯片U2的引脚12;所述电容C4与电解电容C6并联后连接至双H桥电机驱动芯片U2的引脚4，所述电容C5与电解电容C7并联后连接至双H桥电机驱动芯片U2的引脚9;所述H桥电机驱动芯片U2的引脚2分别连接至二极管Dl正极、二极管D3负极与第一电动机，该二极管Dl负极连接至二极管D2负极，该二极管D2正极连接至二极管D4负极与第一电动机，该二极管D3正极连接至二极管D4正极;所述H桥电机驱动芯片U2的引脚13连接至二极管D6正极、二极管D8负极与第二电动机，所述H桥电机驱动芯片U2的引脚14连接至二极管D5正极、二极管D7负极与第二电动机，该二极管D5负极与二极管D6负极连接，该二极管D7正极与二极管D8正极连接。
[0027]如图5所示，所述循迹模块还包括循迹电路，该循迹电路包括电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、第一红外对管U3、第一红外对管U4、三极管Q1、三极管Q2、施密特触发器U5A与施密特触发器U5B，其中，所述第一红外对管U3中的红外线发射管正极连接至电阻R2—端，该电阻R2另一端连接至电阻R3—端、电阻R4—端与电阻R5—端，该第一红外对管U3中的红外线发射管负极连接至三极管Ql的发射极，该电阻R3另一端分别连接至第一红外对管U3中的光敏接收管的集电极与施密特触发器U5A的第I引脚，该第一红外对管U3中的光敏接收管的发射极接地端，该三极管Ql的集电极接地端;所述第一红外对管U4中的红外线发射管正极与电阻R4另一端连接，该第一红外对管U4中的红外线发射管负极连接至三极管Q2的发射极，该三极管Q2的集电极接地端，该第一红外对管U4中的光敏接收管的集电极分别连接至电阻R5另一端与施密特触发器U5B的第I引脚，该第一红外对管U4中的光敏接收管的发射极接地端。
[0028]采用上述无线遥控小车的手棒遥控系统，可以对无线遥控小车进行手棒遥控，具体的步骤为:
[0029](I)在受控小车本体行驶的地面上画若干黑线代表受控小车本体往不同方向行驶的路线；
[0030](2)所述重力传感器模块实时对遥控手棒的倾斜方向进行检测，并根据重力传感器模块内部参数偏量发生的改变，并结合数字电路输出数字量，通过I2C通信将数字量传给第一单片机处理，第一单片机分析识别出遥控手棒的倾斜方向信号，并作出控制受控小车本体运行的指令；
[0031](3)第一单片机启动蓝牙通信主模块，蓝牙通信主模块自动将串口收到的指令信号进行自动编码后，发送至蓝牙通信从模块，蓝牙通信从模块接收到指令信号后自动解码后通过串口传至第二单片机处理，该第二单片机向电机驱动模块发送行驶方向的控制代码，受控小车本体向控制代码指定的行驶方向行驶；
[0032](4)所述第一红外对管中的红外线发射管不断的向地面发射红外光线，若红外光线遇到白色地面则红外光线反射，光敏接收管接受反射光线，光敏接收管中的光敏三极管导通，并输出低电平信号;若红外光线遇到黑线则红外光线被黑线吸收，光敏接收管接收不到反射光线，光敏接收管中的光敏三极管截止，并输出高电平信号;第一红外对管将输出的电平信号传送至第二单片机，第二单片机对电平信号进行分析处理，判断受控小车本体的行驶方向是否偏离黑线，若偏离黑线，则通过电机驱动模块对受控小车本体的行驶方向进行校正处理，使受控小车本体始终行驶在该行驶方向的黑线上。
[0033]在本实施例中，从检测电路输出的方波在其上升和下降沿处是不稳定的，有抖动，由于统计里程的原理是检测上升和下降沿的个数，抖动必将引起里程统计的误差，因此要考虑消抖。具体包括以下步骤:
[0034](5)对受控小车本体行驶的里程数进行统计；
[0035](5.1)所述受控小车子系统还包括里程检测模块，该里程检测模块包括检测电路，在受控小车本体的车轴上安装第二红外对管与一圆盘，并在该圆盘边缘均匀开设N个缺口；
[0036](5.2)受控小车本体每转过一圈圆盘，则遮挡第二红外对管N次，受控小车本体匀速行驶时检测电路输出占空比为50%的方波，里程检测模块将输出的方波信号传递至第二单片机，第二单片机根据方波信号计算出受控小车本体行驶的里程数。
[0037]所述步骤(5.1)中的检测电路包括一单稳态触发器子模块;所述步骤(5.2)还包括以下步骤:所述里程检测模块输出的方波信号经过单稳态触发器子模块进行消抖处理，并将消抖处理后的方波信号直接连接至第二单片机中的计数器引脚上，并通过第二单片机中的计数器统计受控小车本体行驶的里程数。
[0038]本实施例采用数字型三轴加速度传感器作为重力传感器模块，用以检测遥控手棒倾斜时微小的加速度变化以及角度变化，实现快速准确的对手棒的倾斜方向进行检测，从而实现遥控手棒前后左右摆动以控制受控小车本体前进、后退、左转与右转的功能。具有检测准确性高，稳定性好，反应速度快等优点。
[0039]本实施例采用蓝牙通信主模块与蓝牙通信从模块的结合形成蓝牙透传方式，用以传递信号，无需复杂的通讯协议，简单方便，信号传输距离达到10米以上。遥控系统启动之后，蓝牙通信主模块与蓝牙通信从模块会自动进行扫描和对接，对接成功后就可以通过串口通信，用户可将通过数据通道和指令通道，进行数据的交换或者对通讯可变参数的控制。采用蓝牙透传方式不但在传输距离上明显变长，而且受外界干扰小，特别是外界强光照射的干扰，数据传输十分稳定，可穿障碍物，可360度方向传输数据，无需双向直线对准。
[0040]同时，小车在行驶过程中常会出现偏离预定行驶方向的现象，为了保证小车沿预定行驶方向行驶，本实用新型采用黑线检测原理，利用红外光线在黑线和白平面对光的反射系数不同的特点，在小车行驶过程中不断的向地面发射红外光，根据接收到的反射光强弱来判断是否是黑线。例如，若受控小车本体前端右侧的第一红外对管检测到是黑线，则代表受控小车本体向左偏离了预定行驶方向，因此，通过第二单片机控制电机驱动模块对受控小车本体的行驶方向进行校正处理，从而保证受控小车本体沿预定行驶方向行驶。
[0041 ]本实用新型无线遥控小车的手棒遥控系统，系统稳定高，电路可靠性高，遥控准确度高，可远距离遥控，受外界干扰小；采用三轴加速度传感器实时检测遥控手棒的倾斜方向，实现遥控手棒前后左右摆动以控制受控小车本体前进、后退、左转与右转的功能，检测准确性高，稳定性好，反应速度快;采用蓝牙透传方式传递信号，不但在传输距离上明显变长，实现远距离遥控，而且信号稳定，受外界干扰小，特别是外界强光照射的干扰，数据传输十分稳定，可穿障碍物，可360度方向传输数据，无需双向直线对准;采用黑线检测原理保证小车沿预定行驶方向行驶，控制快速准确。
[0042]以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型的技术范围作任何限制，故采用与本实用新型上述实施例相同或近似的技术特征，均在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.一种无线遥控小车的手棒遥控系统，其特征在于，包括遥控手棒子系统与受控小车子系统，其中，该遥控手棒子系统包括第一单片机、蓝牙通信主模块、及分别电连接至第一单片机的第一电源模块、重力传感器模块、第一晶振电路、第一复位电路与数字电路，该受控小车子系统包括受控小车本体、第二单片机、蓝牙通信从模块、及分别电连接至第二单片机的第二电源模块、电机驱动模块、第二晶振电路、第二复位电路与循迹模块，且该电机驱动模块与受控小车本体连接，该循迹模块包括分别设置于受控小车本体前部两侧的第一红外对管，该第一红外对管包括红外线发射管与光敏接收管。2.根据权利要求1所述的无线遥控小车的手棒遥控系统，其特征在于，所述受控小车子系统还包括与第二单片机电连接的里程检测模块，该里程检测模块包括检测电路、安装于受控小车本体的车轴上的第二红外对管与一圆盘，该检测电路包括一单稳态触发器子模块，该圆盘边缘均匀开设N个缺口。3.根据权利要求1所述的无线遥控小车的手棒遥控系统，其特征在于，所述重力传感器模块为三轴加速度传感器。4.根据权利要求1所述的无线遥控小车的手棒遥控系统，其特征在于，所述第一复位电路与第二复位电路分别包括电容Cl、电阻Rl与开关Kl，其中，所述电容Cl与开关Kl并联形成并联支路，该并联支路与电阻Rl串联。5.根据权利要求1所述的无线遥控小车的手棒遥控系统，其特征在于，所述第一晶振电路与第二晶振电路包括电容C2、电容C3与晶振XI，其中，所述电容C3与晶振XI串联形成串联支路，该串联支路再与电容C2并联。6.根据权利要求1所述的无线遥控小车的手棒遥控系统，其特征在于，所述电机驱动模块包括第一电动机、第二电动机与电机驱动电路，该电机驱动电路包括非门芯片UlA、非门芯片U1B、双H桥电机驱动芯片U2、二极管D1-D8、电容C4、电容C5、电解电容C6与电解电容C7，其中，所述第二单片机的输出端分别连接至非门芯片UlA的引脚1、非门芯片UlB引脚1、双H桥电机驱动芯片U2的引脚5与双H桥电机驱动芯片U2的引脚10，该非门芯片UlA的引脚2连接至双H桥电机驱动芯片U2的引脚7，该非门芯片UlB引脚2连接至双H桥电机驱动芯片U2的引脚12;所述电容C4与电解电容C6并联后连接至双H桥电机驱动芯片U2的引脚4，所述电容C5与电解电容C7并联后连接至双H桥电机驱动芯片U2的引脚9;所述H桥电机驱动芯片U2的引脚2分别连接至二极管Dl正极、二极管D3负极与第一电动机，该二极管Dl负极连接至二极管D2负极，该二极管D2正极连接至二极管D4负极与第一电动机，该二极管D3正极连接至二极管D4正极;所述H桥电机驱动芯片U2的引脚13连接至二极管D6正极、二极管D8负极与第二电动机，所述H桥电机驱动芯片U2的引脚14连接至二极管D5正极、二极管D7负极与第二电动机，该二极管D5负极与二极管D6负极连接，该二极管D7正极与二极管D8正极连接。7.根据权利要求1所述的无线遥控小车的手棒遥控系统，其特征在于，所述循迹模块还包括循迹电路，该循迹电路包括电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、第一红外对管U3、第一红外对管U4、三极管Ql、三极管Q2、施密特触发器U5A与施密特触发器U5B，其中，所述第一红外对管U3中的红外线发射管正极连接至电阻R2—端，该电阻R2另一端连接至电阻R3—端、电阻R4—端与电阻R5—端，该第一红外对管U3中的红外线发射管负极连接至三极管Ql的发射极，该电阻R3另一端分别连接至第一红外对管U3中的光敏接收管的集电极与施密特触发器U5A的第I引脚，该第一红外对管U3中的光敏接收管的发射极接地端，该三极管Ql的集电极接地端;所述第一红外对管U4中的红外线发射管正极与电阻R4另一端连接，该第一红外对管U4中的红外线发射管负极连接至三极管Q2的发射极，该三极管Q2的集电极接地端，该第一红外对管U4中的光敏接收管的集电极分别连接至电阻R5另一端与施密特触发器U5B的第I引脚，该第一红外对管U4中的光敏接收管的发射极接地端。
【文档编号】G05D1/00GK205649855SQ201620443520
【公开日】2016年10月19日
【申请日】2016年5月16日 公开号201620443520.4, CN 201620443520, CN 205649855 U, CN 205649855U, CN-U-205649855, CN201620443520, CN201620443520.4, CN205649855 U, CN205649855U
【发明人】潘大胜, 吴再群, 刘育才
【申请人】百色学院