生命探测智能小车的制作方法

本实用新型涉及灾害救援设备领域，具体涉及一种应用漫反射式红外传感器、热释电红外传感器、单片机、GPS和GSM模块的生命探测智能小车。

背景技术：

自然灾害、人为灾难的发生常带有毁灭性的破坏力。房屋坍塌，桥梁断裂，为救援工作带来极大考验。由于生命的脆弱，在灾害发生后的第一时间采取准确的救援就显得尤为重要。环境的恶劣往往会严重阻碍救援工作的开展，甚至对施救者生命构成威胁。借助带有生命探测功能的智能小车，进入狭小的复杂环境中，搜索幸存者，将会极大提升救援效率，同时避免环境的未知性可能会对施救者造成的不必要伤害。

单片机模块具有体积小巧、质量轻、价格便宜、功耗低、扩展灵活和使用方便的优点，其广泛应用于仪器仪表中，通过集成各种类型的传感器可以实现对多种测量物理量的信息转换和控制，是实现自动化不可或缺的一个部分。

GSM模块是继GSM手机外又一种非常重要的GSM移动通信系统的终端设备。它是传统调制解调器与GSM无线移动通信系统相结合的一种数据终端设备，由于GSM模块不受地域，线路的影响，所以基于这种模块，以GSM网络作为无线传输网络，可以开发出多种前景极其乐观的各类应用。本实用新型采用的GSM短信功能，可以实时获得幸存者的定位信息，具有广阔的应用前景。

在人类进入信息时代的今天，人们的一切社会活动都是以信息获取与信息转换为中心的，传感器作为信息获取与信息转换的重要手段，是信息科学最前端的一个阵地，是实现信息化的基础技术之一。

生命探测智能小车考虑应用环境的复杂性，将配置各种类型的传感器及通信模块等以实时监控车体所处环境，获取有效信息。同时车身轻便，体积小，运动灵活，耗能低，可以在复杂环境中长时间使用。对危机救援探测或是日常环境探测监控都可以起到良好作用，解决了人类活动受限的问题。

技术实现要素：

为提高灾难废墟现场勘查的效率和定位伤员的准确率，本实用新型提供了一种简单，高效的生命探测智能小车。

本实用新型是通过以下技术方案来实现：一种生命探测智能小车的特征包括：单片机模块，电机驱动模块，独立电源模块，红外避障模块，人体感应模块，GPS模块和GSM模块。所述独立电源模块将干电池电源7.2伏进行降压处理得到标准的3.3伏和5伏稳定的电压，为其他模块提供电源；所述红外避障模块采集路障信息并转化为电信号，红外避障模块的输出与单片机模块连接，单片机模块控制电机驱动模块在行驶中避障；所述人体感应模块感应人体红外线温度的变化并产生电信号，该模块的输出连接所述单片机模块；所述GPS模块连接所述单片机模块；所述GSM模块与单片机模块相连接，将人的位置信息发送到用户手机端。

1)所述单片机模块采用STM32F103R8T6芯片，其电路晶振连接2个20pf的电容接地，再并上1个1MΩ的电阻连接单片机模块的PD0-OSC_IN和PD1脚，构成振荡电路，单片机模块采用SWD调试方式，其中SWD的4脚接3.3v电压，1脚接地，2脚SWCLK和3脚SWDIO分别接单片机模块的PA14口和PA13口，复位电路由0.1μf接地电容和10kΩ接3.3v电压的电阻连接单片机模块NRST口构成。

2)所述电机驱动模块，由两块L293D芯片和4个电机组成，第一块L293D芯片负责驱动左前和右前电机，其中，左前电机使能端1脚连接单片机模块的PB1口，左前电机的前进端2脚和后退端7脚分别连接单片机模块的PB2口和PB12口，右前电机使能端9脚连接单片机模块的PB15口，右前电机的前进端10脚和后退端15脚分别连接单片机模块的PB14和PB13口，第二块L293D芯片负责驱动左后和右后电机，其中，左后电机使能端1脚连接单片机模块的PA11口，左后电机的前进端2脚和后退端7脚分别连接单片机模块的PD2口和PC12口，右后电机使能端9脚连接单片机模块的PA8口，右后电机的前进端10脚和后退端15脚分别连接单片机模块的PB3口和PB4口，2块L293D芯片都是4,5,12,13脚接地，16脚接电源电压5v，其中电源旁加上一个0.1μf的滤波电容，2块L293D芯片的8脚都接公共接地端电压7.2v，3、6、11、14脚作为输出端，和单片机模块相连接的输入端都接入5v电压并用光耦对输入输出信号起隔离作用，也对单片机模块的IO口起保护作用，防止其被烧坏。

3)所述独立电源模块通过电源转换LM2576模块做降压处理，使电源电压7.2v降到5v要求电压并使其稳定，再经过ASM1117模块将电源电压降成3.3v所需电压并使其稳定。

4)所述红外避障模块由左右2个相同的红外避障模块构成，2块红外避障模块的1脚都接5v电压，3脚都接地，左红外避障模块的输出端2脚接单片机模块PB8口，右红外避障模块的输出端2脚接单片机模块PB7口。

5)所述人体感应模块采用HC_SR501模块，其中1脚接5v电压，2脚作为检测输出端接单片机模块PB9口，3脚接地。

6)所述GPS模块采用NEO-6M UBLOX模块，其中4脚接3.3v电压，3脚接地，1脚作为串口1的数据发送端与单片机模块PA2口相连，2脚作为串口1的数据接收端与单片机模块PA3口相连。

7)所述GSM模块采用SIM800模块，其中4脚接5v电压，3脚接地，2脚作为串口2的数据接收端与单片机模块PB11口相连，1脚作为串口2的数据发送端与单片机模块PB10口相连。

本实用新型的有益效果是：

1)所述一种生命探测智能小车，采用红外避障模块可以避开废墟障碍，实现在救灾现场自如行走功能。

2)所述一种生命探测智能小车，采用人体感应模块，实现检测出生命体立刻停下，发送信号给单片机模块，实时采集现场数据。

3)所述一种生命探测智能小车，使用GPS与GSM模块与单片机模块相连，实现自动发送受困人员的具体定位信息到手机，提高救援率，智能化程度高。

4)所述一种生命探测智能小车，采用分模块设计方法，布线均匀，使得整个装置易于拆卸和组装，还可以扩展其他功能，例如视频传输，手机控制等。

附图说明

图1为生命探测智能小车的结构框图

图2为生命探测智能小车整体电路原理图

图3为单片机模块原理图

图4为电机驱动模块原理图

图5为独立电源模块原理图

图6为红外避障模块原理图

图7为人体感应模块原理图

图8为GPS模块原理图

图9为GSM模块原理图

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做进一步说明。

如图1和图2所示，本实用新型所述电路包括：单片机模块，电机驱动模块，独立电源模块，红外避障模块，人体感应模块，GPS模块和GSM模块。所述独立电源模块将干电池电源7.2伏进行降压处理得到标准的3.3伏和5伏稳定的电压，为其他模块提供电源；所述红外避障模块采集路障信息并转化为电信号，红外避障模块的输出与单片机模块连接，单片机模块控制电机驱动模块在行驶中避障；所述人体感应模块感应人体红外线温度的变化并产生电信号，该模块的输出连接所述单片机模块；所述GPS模块连接所述单片机模块；所述GSM模块与单片机模块相连接，将人的位置信息发送到用户手机端，提高灾难废墟现场勘查的效率和定位伤员的准确率。

如图3所示，所述单片机模块，采用STM32F103R8T6芯片，其电路晶振连接2个20pf的电容再并上1MΩ的电阻连接单片机模块的PD0-OSC_IN和PD1脚，构成振荡电路，其中晶振频率为11.0592MHz。当给单片机模块加上工作所需直流电源时，振荡器就开始振荡起来。振荡电路的目的是为单片机模块工作提供所需的时钟脉冲信号。单片机模块采用SWD调试方式，其中SWD的4脚接3.3v电源，1脚接地，2脚SWCLK和3脚SWDIO分别接单片机模块的PA14口和PA13口。复位电路由0.1μf接地电容和10kΩ接3.3v电压的电阻连接单片机模块NRST口构成，目的是使单片机模块上电开始工作时，内部电路从初始状态开始工作。

如图4所示，所述电机驱动模块由两块L293D芯片和4个电机组成。4个电机分为左前，右前，左后，右后。L293D是一种高电压、小电流电机驱动芯片。该芯片采用16脚封装。主要特点是：工作电压高，最高工作电压可达36V；输出电流大，瞬间峰值电流可达2A，持续工作电流为1A。内含两个H桥的高电压大电流全桥式驱动器，可以用来驱动直流电动机。启用1,2EN驱动器和3,4EN驱动器。当使能输入为高电平时，相关联的驱动器被启用，输出处于活动状态。当使能端输入为低电平时，这些驱动器被禁用，输出关闭，处高阻抗状态。其中，第一块L293D芯片负责驱动左前和右前电机。左前电机使能端1脚连接单片机模块的PB1口，当PB1输出为1时，左前电机的前进端和后退端处于活跃状态。左前电机的前进端2脚和后退端7脚分别连接单片机模块的PB2口和PB12口，当PB2输出为1时，左前电机正转，当PB2输出为0时，左前电机停转；当PB12输出为1时，左前电机反转，当PB12输出为0时，左前电机停转。右前电机使能端9脚连接单片机模块的PB15口，右前电机的前进端10脚和后退端15脚分别连接单片机模块的PB14和PB13口，当PB15输出为1时，右前电机的前进端和后退端处于活跃状态。当PB14输出为1时，右前电机正转，当PB14输出为0时，右前电机停转；当PB13输出为1时，右前电机反转，当PB13输出为0时，右前电机停转。第二块L293D芯片负责驱动左后和右后电机。左后电机使能端1脚连接单片机模块的PA11口，左后电机的前进端2脚和后退端7脚分别连接单片机模块的PD2口和PC12口，当PA11输出为1时，左后电机的前进端和后退端处于活跃状态。当PD2输出为1时，左后电机正转，当PD2输出为0，左后电机停转；当单片机模块输出PC12输出为1时，左后电机反转，当PC12输出为0时，左后电机停转。右后电机使能端9脚连接单片机模块的PA8口，右后电机的前进端10脚和后退端15脚分别连接单片机模块的PB3口和PB4口。当PA8输出为1时，右后电机的前进端和后退端处于活跃状态。当PB3输出为1时，右后电机正转，当PB3输出为0，右后电机停转；当PB4输出为1时，右后电机反转，当PB4输出为0时，右后电机停转。2块L293D芯片都是4,5,12,13脚接地，16脚接电源电压5v，其中电源旁加上一个0.1μf的滤波电容，L293D的8脚都接公共接地端电压7.2v，3,6,11,14作为输出端，和单片机模块相连接的输入端都接入5v电压并用光耦对输入输出信号起隔离作用，也对单片机模块的IO口起保护作用，防止其被烧坏。

如图5所示，所述独立电源模块，为了产生不同的输出电压，通常将比较器的负端接基准电压，正端接分压电阻网络，这样可根据输出电压的不同选定不同的阻值，将输出电压分压电阻网络的输出同内部基准稳压值进行比较，若电压有偏差，则可用放大器控制内部振荡器的输出占空比，从而使输出电压保持稳定。通过电源转换LM2576模块做降压处理，使电源电压7.2v降到5v要求电压并使其稳定。再经过ASM1117-3.3将电源降成3.3v所需电压并使其稳定。

如图6所示，所述红外避障模块由左右2个相同的红外避障模块构成，2块红外避障模块的1脚都接5v电压，3脚都接地，左红外避障模块的输出端2脚接单片机模块PB8口，右红外避障模块的输出端2脚接单片机模块PB7口。该模块具有一对红外线发射与接收管，发射管发射出一定频率的红外线，当检测方向遇到障碍物(反射面)时，红外线反射回来被接收管接收，经过比较器电路处理之后，绿色指示灯会亮起，同时信号输出接口2脚输出数字信号持续输出低电平信号输送给单片机模块PB8口或PB7口，单片机模块接收到外部中断0信号，通过外部中断0程序，来控制小车的运动。当左侧检测到障碍，即PB8＝0，PB7＝1时，主控芯片控制右轮电机停止，左轮转动，车向右方转向。反之左转也一样。当左右都检测到障碍时，即PB8＝0，PB7＝0，主控芯片控制左轮和右轮电机反转，车体后退10秒后再右转。

如图7所示，所述人体感应模块采用HC_SR501模块，热释电红外传感器是一种能检测人或动物发射的红外线而输出电信号的传感器，当温度变化时，热释电效应会在两个电极上产生电荷Q，即在两电极之间产生产生微弱的电压U，通过场效应管进行阻抗变换，最终输出高低电平信号。当有人进入其感应范围，2脚则输出高电平给单片机模块，单片机模块发出相应指令产生相应动作。

如图8所示，GPS模块利用NEO-6M UBLOX模块,通过UART串口发送定位数据至单片机模块,每秒钟发送一组数据。单片机模块通过外部中断的控制信号(检测到人时)从GPS模块提取解析经纬度，通过GSM模块发送到用户手机。

如图9所示，GSM模块采用SIM800模块。2脚作为串口2的数据接收端与单片机模块PB11口相连，1脚作为串口2的数据发送端与单片机模块PB10口相连。单片机模块对GSM模块采用AT指令来控制，AT+CMGF＝1,设置为文本格式，AT+GMGS用于发送短信。单片机模块通过外部中断的控制信号(检测到人时)从GPS模块提取解析经纬度，通过GSM模块发送到用户手机。

以上所述的仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型不限于以上实施例。可以理解，本领域技术人员在不脱离本实用新型的基本构思的前提下直接导出或联想到的其他改进和变化，均应认为包含在本实用新型的保护范围内。