实现红外信号辐射。如图5所示，红外接收器22为接收管D10、三极管 Q3、电阻R10和R11组成的红外接收电路，接收到的红外强度信号由输出端In-Receive输 出到Arduino控制板1上，并进一步的进行处理。
[0034] 红外发射只有两个状态的完成，开启发射状态时，小车尾翼在0到180°范围内向 外辐射红外信号，等待后车复眼接收。一旦进入无线网络静默状态，小车开始完成跟随控 制，主要完成多智能小车的跟随动作。小车上红外复眼接收流程如图6所示，首先进入初始 化状态，默认小车处于直线跟随状态，初始化状态完成进入复眼角度探测，小车角度判断后 驱动电机，整个过程周而复始完成，直到完成小车纵向列队动作，所有小车将统一匀速直线 前进，若有停止信号，小车则全部进入停止状态等待消息接收。
[0035] 如图3、图7所示，超声波传感器3的型号为HC-SR04,并设于车体头部，利用声波 的反射原理计算时间获得距离。HC-SR04主要分为Vcc、Trig(控制端）、Echo(接收端）、 GND四个接口，其中Vcc、GND接至Arduino控制板1上的+5V电源和接地端，控制端和接收 端分别接至控制板上的输入输出接口。使用方法：通过控制端发送一个l〇us以上的高电 平，就可以在接收端等待高电平输出，一旦检测到输出信号就可以开定时器计时，当控制端 变为低电平时就可以读定时器的值，此时可以根据测距时间推算出距离。超声波工作时序 如图8所示，超声波传感器3具体工作原理为：
[0036] (1)采用I/O触发测距，至少给控制端lOus的高电平信号；
[0037] (2)超声波传感器3自动发送8个40Khz的方波，自动检测是否有信号返回；
[0038] (3)有信号返回，通过I/O输出一个高电平，高电平持续时间即为超声波从发射到 返回的时间；
[0039] ⑷测试距离=(高电平*声速）/2。
[0040] 如图9所示，ZigBee无线通讯电路5包括XBee主控制器以及连接XBee主控制器 的复位电路、USART接口电路和指示灯电路，其中，复位电路为Reset复位端与NPN型晶体管 Q1连接，NPN型晶体管Q1通过电阻R7连接XBee主控制器的引脚否^，NPN型晶体管Q1用 作高频电功率的电子开关。USART接口电路由电阻R5、R6和开关SWITCH组成，XBee主控制 器的接收数据端口 DIN分别连接电阻R5、R6的一端，电阻R6的另一端接地，电阻R5的另一 端连接Arduino控制板1的数据发送端TXD，XBee主控制器的发送数据端口 DOUT通过开关 SWITCH连接Arduino控制板1的数据接收端RXD，因此，Arduino控制板1与ZigBee无线 通讯电路5之间通过串行接口（RXD和TXD)进行通信，同时Arduino控制板1的引脚ASSOC 通过电阻R8连接发光二极管GreenDl，构成指示灯电路，其中，R5 = 10KQ，R6 = 15KD，R7 =R8 = 4. 7K Q。
[0041] 如图2所示，多车组成的通信系统网络：基于Zigbee协议的无线通信系统网络， 用户可以对网络内通信信道、目的地址、数据显示形式、休眠状态和通讯模式进行设置。组 建车辆间的通信网络用于共享网络区域内车辆的位置信息，信息发送到控制单元进行整合 后，实现编队控制、转速控制、车距（S)调整等。
[0042] 如图10所示，电机驱动电路4包括74HC00芯片、L298N电机驱动芯片和直流电 机。L298N实现可控制直流电机，且具有控制使能端，工作电压可以通过L298N的引脚VS、 VSS分别输入7. 5V、5V电压，引脚ENA、ENB为高电平有效，用于分别使能INPUT1和INPUT2、 INPUT3和INPUT4,四个74HC00芯片实现将Arduino控制板1的两个PWM输出端发出的电 平进行与非门处理后送至L298N的引脚INPUT1和INPUT2、INPUT3和INPUT4,控制电机的正 反转，同时引脚0UT1、0UT2和0UT3、0UT4分别接直流电机的一相，最终驱动控制电机Ml和 M2,跳线J2、J3的连接可同时控制电机M3和M4的转动，从而实现驱动控制左侧直流电机8 和右侧直流电机9。
【主权项】
1. 一种基于无线通讯的编队小车系统，包括上位机（7)和多个编队小车，所述编队 小车包括车体和设于车体上的电路装置，其特征在于，所述电路装置包括Arduino控制板 (1)、红外复眼传感器（2)、超声波传感器（3)、电机驱动电路（4)、ZigBee无线通讯电路（5) 和电源稳压电路(6)，所述Arduino控制板（1)分别连接红外复眼传感器（2)、超声波传感 器（3)、电机驱动电路⑷和ZigBee无线通讯电路（5)，所述ZigBee无线通讯电路（5)无 线连接上位机（7)，所述电源稳压电路（6)分别连接Arduino控制板（1)和电机驱动电路
2. 根据权利要求1所述的一种基于无线通讯的编队小车系统，其特征在于，所述红外 复眼传感器（2)包括多个红外发射器（21)和多个红外接收器（22)，所述多个红外发射器 (21)设于车体尾部，所述多个红外接收器（22)设于车体头部。
3. 根据权利要求2所述的一种基于无线通讯的编队小车系统，其特征在于，所述多个 红外发射器（21)在车体尾部的0~180°范围内均布，所述多个红外接收器（22)在车体头 部的0~180°范围内均布。
4. 根据权利要求2所述的一种基于无线通讯的编队小车系统，其特征在于，所述红外 发射器（21)的数量大于等于红外接收器（22)的数量。
5. 根据权利要求1所述的一种基于无线通讯的编队小车系统，其特征在于，所述超声 波传感器（3)的型号为HC-SR04,并设于车体头部。
6. 根据权利要求1所述的一种基于无线通讯的编队小车系统，其特征在于，所述 ZigBee无线通讯电路（5)包括XBee主控制器以及连接XBee主控制器的复位电路，所述 XBee主控制器通过USART接口连接Arduino控制板（1)。
7. 根据权利要求1所述的一种基于无线通讯的编队小车系统，其特征在于，所述电机 驱动电路（4)包括L298N电机驱动芯片和直流电机，所述L298N电机驱动芯片的输入端连 接Arduino控制板（1)，输出端连接直流电机。
【专利摘要】本实用新型涉及一种基于无线通讯的编队小车系统，包括上位机和多个编队小车，所述编队小车包括车体和设于车体上的电路装置，所述电路装置包括Arduino控制板、红外复眼传感器、超声波传感器、电机驱动电路、ZigBee无线通讯电路和电源稳压电路，所述Arduino控制板分别连接红外复眼传感器、超声波传感器、电机驱动电路和ZigBee无线通讯电路，所述ZigBee无线通讯电路无线连接上位机，所述电源稳压电路分别连接Arduino控制板和电机驱动电路。与现有技术相比，本实用新型具有设计简洁、实用性强、成本低、可行性高、控制精度高等优点。
【IPC分类】G05D1-02, G08G1-00, H04W84-18, H04L29-06
【公开号】CN204536904
【申请号】CN201520087252
【发明人】李萌, 邓琛, 张可博文, 欧钰临, 顾佳昕, 李世豪, 张峻豪
【申请人】上海工程技术大学
【公开日】2015年8月5日
【申请日】2015年2月6日