基于单片机控制的自动寻迹小车控制系统的制作方法

本实用新型涉及智能小车控制
技术领域：
，尤其涉及基于单片机控制的自动寻迹小车控制系统。
背景技术：
：自动寻迹小车融合了嵌入式技术、传感器技术、电子电气、路径规划、人工智能和自动控制等技术，近年来一直吸引着众多科学工作者的关注。自动寻迹小车应用领域广泛，包括自动驾驶、反恐、核电站维护、未知区域探测、无人工程产品运输等，自动控制技术的发展必将对人们的生产和生活产生深远影响。目前，智能小车电路板只能同时控制两个轮子旋转，无法独立控制每一个车轮，同时只能通过蓝牙与手机进行通讯，车与车之间无法实现数据交互。技术实现要素：为了克服现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供基于单片机控制的自动寻迹小车控制系统，解决了现有的智能小车电路板只能同时控制两个轮子旋转，无法独立控制每一个车轮，同时只能通过蓝牙与手机进行通讯，车与车之间无法实现数据交互的问题。本实用新型提供基于单片机控制的自动寻迹小车控制系统，包括通讯电路、主控电路、电机驱动电路、循迹电路，所述电机驱动电路包括第一电机驱动电路和第二电机驱动电路，所述主控电路与所述通讯电路、所述第一电机驱动电路、所述第二电机驱动电路、所述循迹电路连接，所述通讯电路与控制终端通信连接，所述通讯电路接收所述控制终端发送的控制指令，并将所述控制指令发送至所述主控电路，所述第一电机驱动电路与所述自动寻迹小车的第一直流电机连接，所述第二电机驱动电路与所述自动寻迹小车的第二直流电机连接，所述第一电机驱动电路通过所述第一直流电机控制所述自动寻迹小车的前部两个车轮，所述第二电机驱动电路通过所述第二直流电机控制所述自动寻迹小车的后部两个车轮，所述循迹电路采集所述自动寻迹小车的前部引导黑线信息，并将所述前部引导黑线信息发送至所述主控电路。进一步地，所述通讯电路包括无线网络电路、电源电路、蓝牙电路、开关电路，所述电源电路与所述无线网络电路、所述蓝牙电路、所述开关电路连接，所述电源电路为所述无线网络电路、所述蓝牙电路、所述开关电路提供工作电压，所述开关电路与所述无线网络电路、所述蓝牙电路连接，所述开关电路控制所述无线网络电路、所述蓝牙电路的导通和关断，所述无线网络电路、所述蓝牙电路与所述主控电路连接，所述无线网络电路、所述蓝牙电路接收所述控制终端的控制指令，并发送所述控制指令至所述主控电路。进一步地，所述通讯电路还包括无线组网电路，所述无线组网电路与所述电源电路、所述开关电路、所述主控电路连接，若干所述自动寻迹小车通过所述无线组网电路互相组网通讯。进一步地，所述无线网络电路由HLK-RM04芯片组成，所述电源电路由LM1117芯片组成，所述蓝牙电路由HC-02芯片组成，所述开关电路由开关、LED指示灯组成，所述无线组网电路由ZigBee芯片组成。进一步地，所述主控电路包括控制电路、转接电路、电平转换电路，所述控制电路与所述转接电路、所述电平转换电路连接，所述控制电路与所述通讯电路连接，所述转接电路与外部设备的通信接口连接，所述控制电路通过所述转接电路从外部设备下载程序，所述电平转换电路对所述控制电路的逻辑电平进行转换。进一步地，所述控制电路由IAP15W4K58S4芯片组成，所述转接电路由CH340芯片组成，所述电平转换电路由MAX3232芯片组成。进一步地，所述第一电机驱动电路、所述第二电机驱动电路由TB6612芯片组成。进一步地，所述循迹电路包括循迹发射电路和循迹接收电路，所述循迹发射电路、所述循迹接收电路与所述控制电路连接，所述循迹发射电路发射红外信号，所述循迹接收电路接收所述自动寻迹小车的前部引导黑线信息。进一步地，所述NE555芯片的输出端与74HC245芯片的输入端连接，所述74HC245芯片的输入端与若干所述滑动变阻器连接，所述滑动变阻器与所述红外发射管连接，所述循迹接收电路由红外接收传感器、LM358芯片、三极管8050组成，所述红外接收传感器与所述LM358芯片的输入端连接，所述LM358芯片的输出端与所述三极管8050连接。相比现有技术，本实用新型的有益效果在于：本实用新型提供基于单片机控制的自动寻迹小车控制系统，包括通讯电路、主控电路、电机驱动电路、循迹电路，主控电路与通讯电路、电机驱动电路、循迹电路连接，通讯电路与控制终端通信连接，通讯电路接收控制终端发送的控制指令，并将控制指令发送至主控电路，主控电路控制电机驱动电路驱动自动寻迹小车的车轮转动，循迹电路采集自动寻迹小车的前部引导黑线信息，并将前部引导黑线信息发送至主控电路。本实用新型实现对智能小车的四个车轮独立控制，能够实时检测智能小车运行的速度与方向，实时检测黑线信息，自动调整车身姿态，通过蓝牙或者WiFi将数据传送到控制终端，智能小车之间能够互相组网实现数据共享与交互。上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本实用新型的较佳实施例并配合附图详细说明如后。本实用新型的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。附图说明此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：图1为本实用新型的基于单片机控制的自动寻迹小车控制系统结构示意图；图2为本实用新型实施例的通讯电路示意图；图3为本实用新型实施例的IAP15W4K58S4芯片最小系统电路示意图；图4为本实用新型实施例的转接电路示意图；图5为本实用新型实施例的电平转换电路示意图；图6为本实用新型实施例的电机驱动电路示意图；图7为本实用新型实施例的循迹发射电路示意图；图8为本实用新型实施例的循迹接收电路示意图。具体实施方式下面，结合附图以及具体实施方式，对本实用新型做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。基于单片机控制的自动寻迹小车控制系统，如图1所示，包括通讯电路、主控电路、电机驱动电路、循迹电路，主控电路与通讯电路、电机驱动电路、循迹电路连接，通讯电路与控制终端通信连接，通讯电路接收控制终端发送的控制指令，并将控制指令发送至主控电路，本实施例中，控制终端包括手机或平板电脑等，主控电路根据程序算法和接收到的控制指令执行相应动作，主控电路控制电机驱动电路驱动自动寻迹小车的车轮转动，循迹电路采集自动寻迹小车的前部引导黑线信息，并将前部引导黑线信息发送至主控电路，为主控电路提供自动寻迹小车行进决策依据。在一实施例中，优选的，通讯电路包括无线网络电路、电源电路、蓝牙电路、开关电路，电源电路与无线网络电路、蓝牙电路、开关电路连接，电源电路为无线网络电路、蓝牙电路、开关电路提供工作电压，开关电路与无线网络电路、蓝牙电路连接，开关电路控制无线网络电路、蓝牙电路的导通和关断，无线网络电路、蓝牙电路与主控电路连接，无线网络电路、蓝牙电路接收控制终端的控制指令，并发送控制指令至主控电路。优选的，通讯电路还包括无线组网电路，无线组网电路与电源电路、开关电路、主控电路连接，若干自动寻迹小车通过无线组网电路互相组网通讯。如图2所示，优选的，无线网络电路由HLK-RM04芯片组成，电源电路由LM1117芯片组成，为无线网络电路、蓝牙电路提供3.3V工作电压，蓝牙电路由HC-02芯片组成，开关电路由开关、LED指示灯组成，无线组网电路由ZigBee芯片组成。图2中，开关电路包括第一开关电路、第二开关电路、第三开关电路，第一开关电路由开关S3、电阻R8、LED灯D5、二极管D4组成，第一开关电路的电压输入端与LM1117芯片的V5.0电压输出端连接，第一开关电路的输出端与HLK-RM04芯片的WF5V端连接，第二开关电路由开关S5、电阻R10、LED灯D7组成，第二开关电路的电压输入端与LM1117芯片的V3.3电压输出端连接，第二开关电路的输出端与HC-02芯片P2的BLE3.3V端连接，通过第一开关电路、第二开关电路控制无线网络电路接收控制信号或者蓝牙电路接收控制信号，无线网络电路、蓝牙电路只能选择其中一种，不能同时选择，通过LED灯D7、LED灯D5提示当前接收控制信号的电路，第三开关电路由开关S4、电阻R9、LED灯D6组成，第三开关电路的电压输入端与LM1117芯片的V3.3电压输出端连接，第三开关电路的输出端与ZigBee芯片的ZGB3.3V端连接，通过第三开关电路控制自动寻迹小车之间通过无线组网电路互相组网通讯，通讯电路通过连接器P3、P6与主控电路中的控制芯片连接，将控制信号发送给主控电路。在一实施例中，优选的，主控电路包括控制电路、转接电路、电平转换电路，控制电路与转接电路、电平转换电路连接，控制电路与通讯电路连接，转接电路与外部设备的通信接口连接，控制电路通过转接电路从外部设备下载程序，电平转换电路对控制电路的逻辑电平进行转换。优选的，控制电路由IAP15W4K58S4芯片组成，IAP15W4K58S4芯片的最小系统如图3所示；如图4所示，转接电路由CH340芯片组成，CH340芯片与USB接口U7连接，通过USB接口U7与外部设备的通信接口连接，如图5所示，电平转换电路由MAX3232芯片组成，本实施例，通过外部串口与无线组网电路复用串口，实现后期调试及与无线组网电路的通讯。在一实施例中，优选的，电机驱动电路包括第一电机驱动电路和第二电机驱动电路，第一电机驱动电路、第二电机驱动电路与控制电路连接，第一电机驱动电路与自动寻迹小车的第一直流电机连接，第二电机驱动电路与自动寻迹小车的第二直流电机连接，第一电机驱动电路通过第一直流电机控制自动寻迹小车的前部两个车轮，第二电机驱动电路通过第二直流电机控制自动寻迹小车的后部两个车轮。如图6所示，优选的，第一电机驱动电路、第二电机驱动电路由TB6612芯片组成，图6中，第一电机驱动电路的TB6612芯片用U1表示，第二电机驱动电路的TB6612芯片用U2表示，控制电路的IAP15W4K58S4芯片通过P5.1、P5.2、P5.3、P5.4端口与TB6612芯片连接，并输出不同的控制电平(0或1)实现第一直流电机、第二直流电机的正反转，通过P7.0(PWM2)、P2.1(PWM3)、P2.2(PWM4)、P2.3(PWM5)端口调节占空比实现控制第一直流电机、第二直流电机转速，控制逻辑表如下所示:AIN1AIN2BIN1BIN2PWMAPWMBA01/B01101011正转010111反转111111刹车000011提车XXXX00刹车其中，AIN1、AIN2、BIN1、BIN2、PWMA、PWMB为图6中TB6612芯片对应引脚的输入信号，A01、B01为第一直流电机、第二直流电机。电机驱动电路能独立控制每个轮子旋转，通过霍尔编码器检测每个直流电机旋转的转速，当自动寻迹小车需要横向移动时，主控电路根据控制信号驱动小车的左前轮和右前轮向后转动，左后轮和右后轮向前转动，依据麦克纳姆轮运动规律，此时自动寻迹小车能够横向移动，由于电机驱动电路控制的灵活性，通过不同的控制组合可以实现现有的小车无法实现运动方式，配合霍尔编码器，主控电路可以实时检测每个车轮的转速，方便后期进行控制。在一实施例中，优选的，循迹电路包括循迹发射电路和循迹接收电路，循迹发射电路、循迹接收电路与控制电路连接，循迹发射电路发射红外信号，循迹接收电路接收自动寻迹小车的前部引导黑线信息；如图7所示，循迹发射电路由NE555芯片、74HC245芯片、若干滑动变阻器、红外发射管组成，NE555芯片的输出端(OUT引脚)与74HC245芯片的输入端(A7引脚)连接，74HC245芯片的输入端B0、B1、B2、B3、B4、B5、B6、B7引脚分别与滑动变阻器R1、R4、R9、R13、R16、R19、R22、R25连接，滑动变阻器R1、R4、R9、R13、R16、R19、R22、R25分别与红外发射管D1、D2、D3、D4、D5、D6、D7、D8连接，通过NE555芯片产生40KHz方波，经过74HC245芯片提高信号驱动能力，防止信号互相干扰，调节8个滑动变阻器实现每一路发射信号的幅值调节，通过红外发射管发送红外信号，循迹接收电路由红外接收传感器、LM358芯片、三极管8050组成，红外接收传感器与LM358芯片的输入端连接，LM358芯片的输出端与三极管8050连接，相应的，本实施例中循迹接收电路共有8条支路，支路如图8所示，当红外接收传感器U16检测到黑线时，输出端变为低电平，此时LED发光二极管熄灭，未检测到黑线的端口依旧为高电平，对应的LED发光二极管为点亮状态，通过发光二极管的亮灭状态可以直观的观察红外接收传感器的工作状态，由于8条支路工作原理及检测方式相同，控制电路的IAP15W4K58S4芯片通过8个端口高低电平的变化获得自动寻迹小车位于黑线上的具体位置，根据位置可以调节每个直流电机的正反转，以使自动寻迹小车一直处于黑线正中。循迹电路能实时检测车体前部引导线的方向，为小车的控制提供决策依据，通过基于单片机控制的自动寻迹小车控制系统控制的小车，不仅能竖着走，斜着走，也可以横着跑、原地转圈，通过蓝牙与WiFi协同控制，实现根据控制距离的远近选择相应的控制方式，同时增加了无线组网电路实现多辆小车互相组网，实现数据的共享与交互。本实用新型提供基于单片机控制的自动寻迹小车控制系统，包括通讯电路、主控电路、电机驱动电路、循迹电路，主控电路与通讯电路、电机驱动电路、循迹电路连接，通讯电路与控制终端通信连接，通讯电路接收控制终端发送的控制指令，并将控制指令发送至主控电路，主控电路控制电机驱动电路驱动自动寻迹小车的车轮转动，循迹电路采集自动寻迹小车的前部引导黑线信息，并将前部引导黑线信息发送至主控电路。本实用新型实现对智能小车的四个车轮独立控制，能够实时检测智能小车运行的速度与方向，实时检测黑线信息，自动调整车身姿态，通过蓝牙或者WiFi将数据传送到控制终端，智能小车之间能够互相组网实现数据共享与交互。以上，仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制；凡本行业的普通技术人员均可按说明书附图所示和以上而顺畅地实施本实用新型；但是，凡熟悉本专业的技术人员在不脱离本实用新型技术方案范围内，利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本实用新型的等效实施例；同时，凡依据本实用新型的实质技术对以上实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变等，均仍属于本实用新型的技术方案的保护范围之内。当前第1页1 2 3