(I)控制避障模块(4)扫描自动导航智能小车前方的障碍物，定位器采集模块每间隔5秒采集系统的当前坐标与前进方向信息并送给处理器模块I (1)，处理器模块I (I)的数据处理后通过无线模块I (7)将该信息发送给无线模块2 (9)，无线模块2 (9)接收到信息后通过处理器模块2 (8)数据处理后发送给上位机(10)。同时上位机(10)也可将目的坐标信息传送给处理器模块2 (8)，数据处理后的信息经无线模块传送给处理器模块I (1)，再利用导航模块导航，信息采集模块(5)固定在自动导航智能小车上，采集周围信息，并将信息存入与之相连的存储卡内；小车底盘采用坦克履带式智能小车底盘。其中处理器模块I (I)和处理器模块2 (8)均采用STM32F103。系统工作稳定、抗干扰能力强。
[0028]如图2所示，所述电源稳压模块11包括LM7805 (U1)、ASM1117 (U2)，1300mah锂电池，电容Cl、C2、C3、C4、C5、C6，电阻Rl和LED发光管Dl0具体连线方法:VDD接锂电池正极，GND接负极，LM7805的I号引脚分别与电解电容Cl，瓷片电容C2连接，2号引脚接地，3号引脚分别与瓷片电容C3、电解电容C4连接后与ASM1117的I号引脚连接，ASMl117的2号引脚接地，3号引脚与电解电容C5、瓷片电容C6连接，Rl串联Dl后与C6并联。LED为电源指示灯，该电源稳压模块可输出5V与3.3V的稳压电源，给导航模块、无线模块、处理器模块I提供3.3V电压，给避障模块、信息采集模块、电机驱动模块的提供5V电压。
[0029]如图3所示，所述的电机驱动模块2包括两个图3所示驱动电路，每个驱动电路驱动两个直流电机，图3所示电机驱动模块包括:L298N (U5)、四个光耦合器、四个LED、八个二级管、四个电容，八个电阻。具体连接方法:L298N的4号引脚接VDD，VDD接锂电池正极，再分别与瓷片电容C2，电解电容C4连接后接地；9号引脚接VCC，并与电解电容C3、瓷片电容Cl连接后接地；2号、3号、13号、14号分别与D1、D2、D3、D4相连后接VCC，与D5、D6、D7、D8相连接；VCC接+5V电压；2号、3号引脚和13号、14号引脚分别和两个直流电机相连；1号、8号和15号引脚接地；6号和11号引脚接处理器模块1，；5号、7号、10号、12号分别与光耦合器Ul、U2、U3、U4接收端相连，光耦合器经过LED后与处理器模块I连接，通过LED，可以直接观察处理器模块I发给L298N的电平信号；U1、U2、U3、U4分别与Rl、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8相连后接VCC。该模块采用光耦合器后，系统工作稳定，抗干扰能力强；在VDD与地间增加C2、C4的并联电容后，消除了尖峰电压对直流电机的影响。
[0030]如图4所示，所述的导航模块6包括U-BLOX NE0-6M模块(GPS模块)与电子罗盘HMC5883L。U-BLOX NE0-6M和HMC5883分别与处理器模块I连接。GPS模块自带高性能无源陶瓷天线，并自带可充电后备电池(以支持温启动或热启动，后备电池在主电源断电后，可以维持半小时左右的GPS接收数据保存)。霍尼韦尔HMC5883L是一种表面贴装的高集成模块，并带有数字接口的弱磁传感器芯片，应用于低成本罗盘和磁场检测领域。当小车启动，小车可以自己调整方向，使车头朝北，在行驶过程中，可以保证车头前进的方向。
[0031]如图5所示，所述的避障模块4包括E18-D80NK红外避障传感器与P0050舵机。E18-D80NK与P0050分别与处理器模块I连接。当遇到障碍物时，红外避障传感器接收到低电平，调用舵机扫描前面的障碍物，可以快速的找到无障碍通道。
[0032]如图6所示，所述的信息采集模块5包括航拍摄像模块与内存卡。将摄像头固定在智能避障自动导航小车上，航拍摄像模块与处理器模块I连接，由处理器模块I控制航拍摄像模块拍摄的启动和停止。由于摄像信息不发送给上位机，而是储存在其内存卡上，因而小车可实现远程或者在通讯环境较差的地面进行探测。
[0033]所述的自动导航智能避障小车，其特征是:所述小车底盘是采用坦克履带式智能小车底盘。负重能力强，能在较为复杂的路面行驶。
[0034]所述的自动导航智能小车，其特征是:所述的上位机10软件采用visual basic软件实现数据的接收、显示与发送。
[0035]所述的自动导航智能避障小车，其特征是:所述的无线模块1、无线模块2均使用NRF24L01芯片，分别与处理器模块1、处理器模块2相连接。通过处理器模块控制该模块接收与发射。NRF24L01是单片射频收发芯片，工作于2.4-2.5 GHz的ISM频段，芯片内置频率合成器、功率放大器、晶体振荡器和调制器等功能模块，输出功率和通信频道可通过程序进行配置。NRF24L01芯片的能耗非常低，以-5 dBm的功率发射时，工作电流只有10.5 mA,接收时的工作电流只有18 mA，它具有多种低功率工作模式，节能环保。
[0036]所述的自动导航智能避障小车，其特征是:所述处理器模块采用的芯片是STM32F103。
[0037]本智能小车的具体操作步骤:打开小车电源后，操作者只需在上位机上输入目标点的经玮度，按下“出发”键，则小车开始启动自动导航，利用电子罗盘和GPS模块，判断前进的方向，通过目的地经玮度与小车所在地的经玮度对比，从而引导小车行驶，当红外无线传感器接收到信号，则小车遇到障碍，调用避障程序，舵机开始带动红外传感器扫描，快速的找到无障碍通道，通过障碍后，小车再调整到遇到障碍物前的前进方向，再利用导航模块导航，小车运行的过程中我们可以通过切换上位机的窗口，直观了解小车当前的经玮度、运动轨迹等信息。
【主权项】
1.自动导航避障智能小车控制系统，它包括电源稳压模块、电机驱动模块、四个直流电机、避障模块、信息采集模块、导航模块、无线模块1、无线模块2、处理器模块1、处理器模块2、上位机、坦克履带式智能小车底盘，其特征是:处理器模块I连接电机驱动模块后与直流电机相连接；处理器模块I连接避障模块、信息采集模块、导航模块和无线模块I ;处理器模块2连接无线模块2与上位机；电源稳压模块分别为电机驱动模块、避障模块、信息采集模块、导航模块、无线模块1、处理器模块I提供电压；无线模块I可向无线模块2发送信号或接受无线模块2发来的信号；小车采用坦克履带式智能小车底盘。
2.根据权利要求1所述的自动导航避障智能小车控制系统，其特征是:所述电源稳压模块包括 LM7805 (U1)、ASM1117 (U2)，1300mah 锂电池，电容 C1、C2、C3、C4、C5、C6，电阻 Rl和LED发光管Dl，VDD接锂电池正极，GND接负极，LM7805的I号引脚分别与电解电容Cl，瓷片电容C2连接，2号引脚接地，3号引脚分别与瓷片电容C3、电解电容C4连接后与ASMl117的I号引脚连接，ASMl117的2号引脚接地，3号引脚与电解电容C5、瓷片电容C6连接，Rl串联Dl后与C6并联，LED为电源指示灯，该电源稳压模块可输出5V与3.3V的稳压电源。
3.根据权利要求1所述的自动导航避障智能小车控制系统，其特征是:所述的电机驱动模块包括两个驱动电路，每个驱动电路驱动两个直流电机，每个驱动电路包括:L298N(U5)、四个光耦合器、四个LED、八个二级管、四个电容，八个电阻，L298N的4号引脚接VDD，VDD接锂电池正极，再分别与瓷片电容C2，电解电容C4连接后接地；9号引脚接VCC，并与电解电容C3、瓷片电容Cl连接后接地；2号、3号、13号、14号分别与D1、D2、D3、D4相连后接VCC，与D5、D6、D7、D8相连接；VCC接+5V电压；2号、3号引脚和13号、14号引脚分别和两个直流电机相连；1号、8号和15号引脚接地；6号和11号引脚接处理器模块I ;5号、7号、10号、12号分别与光耦合器U1、U2、U3、U4接收端相连，光耦合器经过LED后与处理器模块I 连接;U1、U2、U3、U4 分别与 R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8 相连后接 VCC。
4.根据权利要求1所述的自动导航避障智能小车控制系统，其特征是:所述的避障模块包括E18-D80NK红外避障传感器与P0050舵机，E18-D80NK与P0050分别与处理器模块I连接。
5.根据权利要求1所述的自动导航避障智能小车控制系统，其特征是:所述的信息采集模块包括航拍摄像模块与内存卡，将摄像头固定在自动导航智能避障小车上，航拍摄像模块与处理器模块I连接。
6.根据权利要求1所述的自动导航避障智能小车控制系统，其特征是:所述的导航模块包括U-BLOX NE0-6M模块与电子罗盘HMC5883L，U-BLOX NE0-6M和HMC5883分别与处理器模块I连接。
7.根据权利要求1所述的自动导航避障智能小车控制系统，其特征是:所述的无线模块I和无线模块2均采用NRF24L01芯片，分别与处理器模块1、处理器模块2相连接。
8.根据权利要求1所述的自动导航避障智能小车控制系统，其特征是:所述的上位机软件采用visual basic软件实现数据的接收、显示与发送。
【专利摘要】本发明公开了自动导航避障智能小车控制系统，主要连接关系如下：处理器模块1控制电机驱动模块，电机驱动模块控制直流电机；处理器模块1控制避障模块；导航模块信息送给处理器模块1，处理器模块1经数据处理后通过无线模块1将该信息发送给无线模块2，无线模块2接收到信息后通过处理器模块2数据处理后发送给上位机。同时上位机也可将目的坐标信息传送给处理器模块2进行数据处理，数据处理后的信息经无线模块2传送给处理器模块1，再利用导航模块导航；信息采集模块采集周围信息，并将信息存入与之相连的存储卡内。本发明所述智能小车自动导航能力强，避障范围广，且系统成本低廉，适用于环境恶劣的场合代替人类完成既定任务。
【IPC分类】G05D1-02
【公开号】CN104808667
【申请号】CN201510203857
【发明人】肖慧荣, 陈自波, 谷佳烨, 张君
【申请人】南昌航空大学
【公开日】2015年7月29日
【申请日】2015年4月27日