一种非接触式生命体征探测履带车控制装置的制作方法

1.本发明属于消防救援技术领域，尤其涉及一种非接触式生命体征探测履带车控制装置。


背景技术：

2.近年来，随着各地地震等自然灾害频繁发生，及时有效的灾后救援具有及其重要的意义。我国目前在灾害紧急救援技术方面还比较薄弱，主要依靠人力、搜救犬以及生命探测装置进行生命探测。人力和搜救犬探测效率比较低下，且受周边情况影响严重。
3.现有生命探测装备，主要是基于音频、视频或者音视频复合技术实现的，在灾害事故中执行生命探测任务时，往往需要消防救援人员亲身携带装备进入现场开展生命探测，但是对于一些狭小、非结构、存在二次危险等恶劣救援现场，消防救援人员执行生命探测任务时人身威胁巨大，且常规装备展开困难、效能不高，生命探测任务的执行则十分困难。


技术实现要素：

4.为了解决上述技术问题，本发明提供一种非接触式生命体征探测履带车控制装置。
5.本发明的目的是提供一种非接触式生命体征探测履带车控制装置，本装置基于履带式智能车和毫米波段雷达技术来实现灾害事故中被困人员生命体征探测任务，能够代替消防救援人员进入恶劣救援现场开展生命探测，整体装置应用灵活、可靠，提高消防救援人员自身安全性，提升复杂环境下的生命探测效率。
6.为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
7.一种非接触式生命体征探测履带车控制装置，包括控制模块、雷达模块、动力驱动模块、无线通信模块、电源模块和程序配置模块；雷达模块、动力驱动模块、无线通信模块及程序配置模块均与控制模块连接，电源模块与所有其它模块连接并为其供电；
8.其中，所述控制模块包括芯片stm32f103c8，对各模块的工作职能进行调度、指令交互和数据交换；所述雷达模块将接收到的雷达数据发送给所述控制模块，同时接收所述控制模块发送来的控制指令；所述动力驱动模块包括两片电机驱动芯片和两个电机，对履带车机械运动进行动力控制；所述无线通信模块包括组件hc-08，用于履带车和控制人员的无线通信；所述程序配置模块实现对所述控制模块的程序调试、配置及下载。
9.进一步地，所述控制模块包括芯片stm32f103c8，芯片stm32f103c8的引脚25、26与雷达模块芯片u11的引脚3、4对应连接；芯片stm32f103c8的引脚14、15、16、17与动力驱动模块中芯片u4的引脚1、2和芯片u6的引脚1、2对应连接；芯片stm32f103c8的引脚21、22与无线通信模块中组件hc-08引脚1、2连接；芯片stm32f103c8的引脚30、31与程序配置模块中的芯片u9引脚3、4连接；芯片stm32f103c8的引脚1外接滤波电容c12；芯片stm32f103c8的引脚5、6并联xtal，xtal为芯片stm32f103c8的外接时钟源，由电容c14、c15作为信号滤波电容单元；由电容c16并联在芯片stm32f103c8引脚8、9两端，构成信号滤波电容单元；由电容c17并
联在芯片stm32f103c8引脚23、24两端，构成信号滤波电容单元；由电容c13并联在芯片stm32f103c8引脚35、36两端，构成信号滤波电容单元；由电容c11并联在芯片stm32f103c8引脚47、48两端，构成信号滤波电容单元。
10.进一步地，所述雷达模块引脚3、4与芯片stm32f103c8引脚25、26连接，用于雷达数据的收发和指令交互，雷达模块由电源模块3.3vcc和gnd信号供电。
11.进一步地，所述电机驱动芯片为yx-4055am芯片u4和yx-4055am芯片u6，其中，yx-4055am芯片u4的引脚1、2与stm32f103c8芯片引脚14、15对应连接，yx-4055am芯片u4引脚3连接地线gnd，yx-4055am芯片u4引脚4连接电池电源vbat，yx-4055am芯片u4引脚5、6连接到电机u5一端，yx-4055am芯片u4引脚7、8连接到电机u5另一端，电容c9并联连接到电机u5两端；
12.yx-4055am芯片u6的引脚1、2与stm32f103c8芯片引脚16、17对应连接，yx-4055am芯片u6引脚3连接地线gnd，yx-4055am芯片u6引脚4连接电池电源vbat，yx-4055am芯片u6引脚5、6连接到电机u7一端，yx-4055am芯片u6引脚7、8连接到电机u7另一端，电容c10并联连接到电机u7两端。
13.进一步地，所述无线通信模块包括组件hc-08，组件hc-08的引脚1、2与芯片stm32f103c8引脚21、22连接，用于履带车的前后端无线通信功能，由电容c18并联在3.3vcc和gnd两端构成信号滤波电容单元，无线通信模块由电源模块3.3vcc和gnd信号供电。
14.进一步地，所述电源模块包括芯片ams1117-5.0、lt1529iq-3.3、开关s1、级联电阻r1、r2，外部输入15v电压经过级联电阻r1、r2，变换为信号vbat；由电容c3、c4并联作为芯片ams1117-5.0的信号输入滤波电容单元，由电容c5、c6并联作为芯片ams1117-5.0的信号输出滤波电容单元，经芯片ams1117-5.0变换，实现5vcc信号的产生；5vcc信号输入到芯片lt1529iq-3.3输入端引脚4、5，由电容c7、c8并联作为芯片lt1529iq-3.3的输入滤波电容单元，由电容c1、c2并联作为芯片lt1529iq-3.3的输出滤波电容单元，经芯片lt1529iq-3.3变换，实现3.3vcc信号的产生；5vcc和3.3vcc为其他各模块供电。
15.进一步地，所述程序配置模块为具有4pin的直插式连接器，所述直插式连接器的引脚1连接5.0v信号，引脚2连接地线gnd，引脚3、4与芯片stm32f103c8引脚30、31对应连接，在芯片stm32f103c8程序调试、配置及下载阶段，所述直插式连接器连接外部程序仿真下载器，实现对芯片stm32f103c8的调试、配置及下载功能。
16.本发明提供的一种非接触式生命体征探测履带车控制装置，一方面可以使用智能履带车代替消防救援人员进入一些狭小、非结构、存在二次危险等情况的恶劣救援现场，执行非接触式生命探测任务，能够有效提高消防救援人员自身安全性和应急处置效能；另一方面，采用基于履带车平台的微型毫米波雷达技术实现非接触式生命体征探测功能，能够有效提高生命探测准确性和可靠性。
附图说明
17.图1为本发明实施例的一种非接触式生命体征探测履带车控制装置的示意图；
18.图2为本发明实施例的控制模块的电路原理图；
19.图3为本发明实施例的雷达模块的电路原理图；
20.图4为本发明实施例的动力驱动模块的电路原理图；
21.图5为本发明实施例的无线通信模块的电路原理图；
22.图6为本发明实施例的电源模块产生5v电压的电路原理图；
23.图7为本发明实施例的电源模块产生3.3v电压的电路原理图；
24.图8为本发明实施例的程序配置模块的电路原理图。
具体实施方式
25.下面结合附图和实施例对本发明进行进一步详细说明。描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干调整和改进；这些都属于本发明的保护范围。
26.如图1所示，一种非接触式生命体征探测履带车控制装置，包括控制模块、雷达模块、动力驱动模块、无线通信模块、电源模块和程序配置模块；雷达模块、动力驱动模块、无线通信模块以及程序配置模块都和控制模块连接，电源模块与所有其他模块连接并为其供电。控制模块由芯片stm32f103c8及相关电路实现，作为整个电路系统的控制核心，主要实现系统各模块工作职能的调度、指令交互和数据交换；雷达模块与控制模块连接，雷达模块将接收到的雷达数据发送给控制模块，同时接收控制模块发送来的控制指令；动力驱动模块，采用2片芯片yx-4055am及相关电路实现，作为整个电路系统的动力部分，是履带车机械运动的动力控制部分；无线通信模块，采用组件hc-08及相关电路实现，主要实现前场履带车和后场控制人员的无线通信功能；电源模块，采用芯片ams1117-5.0和芯片lt1529iq-3.3及相关电路实现，主要将外部输入电压进行变换，为各模块工作提供电源；程序配置模块，与控制模块连接，主要实现对控制模块程序调试、配置及下载的功能。
27.控制模块：如图2所示，u8是控制模块核心芯片stm32f103c8，主要实现系统各模块工作职能的调度、指令交互和数据交换功能。c11、c16、c17和c13是3.3v电压信号的滤波电容，c12是vbat电压信号的滤波电容。xtal是模块的系统晶振元件，为系统提供时钟信号源，c14和c15是晶振信号的滤波电容，起到去除噪声的作用。控制模块中的芯片stm32f103c8引脚25、26与雷达模块芯片u11的引脚3、4对应连接，主要实现指令交互和数据收发功能；芯片stm32f103c8的引脚14、15、16、17与动力驱动模块中芯片u4的引脚1、2和芯片u6的引脚1、2对应连接，主要实现动力驱动控制功能；芯片stm32f103c8的引脚21、22与无线通信模块中组件hc-08引脚1、2连接，主要实现无线数据通信功能；芯片stm32f103c8的引脚30、31与程序配置模块中的芯片u9引脚3、4连接，主要实现程序调试、配置及下载功能。
28.芯片stm32f103c8的引脚1外接滤波电容c12；芯片stm32f103c8的引脚5、6并联xtal，xtal为芯片stm32f103c8的外接时钟源，由电容c14、c15作为信号滤波电容单元；由电容c16并联在芯片stm32f103c8引脚8、9两端，构成信号滤波电容单元；由电容c17并联在芯片stm32f103c8引脚23、24两端，构成信号滤波电容单元；由电容c13并联在芯片stm32f103c8引脚35、36两端，构成信号滤波电容单元；由电容c11并联在芯片stm32f103c8引脚47、48两端，构成信号滤波电容单元。
29.雷达模块u11：如图3所示，u11的引脚1连接3.3vcc，引脚2连接gnd，为u11供电，引脚3、4与控制模块中的芯片stm32f103c8引脚25、26对应连接，实现雷达数据交换和控制指令交互的功能，u11以芯片iwr1642为核心。
30.动力驱动模块：如图4所示，本实施例的动力驱动模块包括电机驱动芯片u4、电机u5、电机驱动芯片u6和电机u7，电机驱动芯片可以是yx-4055am芯片，yx-4055am芯片u4引脚1、2和控制模块芯片stm32f103c8引脚14、15对应连接，主要实现前、后驱动控制功能；yx-4055am芯片u4引脚3连接地线gnd，yx-4055am芯片u4引脚4连接电池电源vbat，为驱动模块供电；yx-4055am芯片u4引脚5、6连接到电机u5一端，yx-4055am芯片u4引脚7、8连接到电机u5另一端，实现动力驱动功能，电容c9并联连接到电机u5两端，实现对信号滤除杂波的功能；yx-4055am芯片u6引脚1、2和控制模块芯片stm32f103c8引脚16、17对应连接，主要实现前、后驱动控制功能；yx-4055am芯片u6引脚3连接地线gnd，yx-4055am芯片u6引脚4连接电池电源vbat，为驱动模块供电；yx-4055am芯片u6引脚5、6连接到电机u7一端，yx-4055am芯片u6引脚7、8连接到电机u7另一端，实现动力驱动功能，电容c10并联连接到电机u7两端，实现对信号滤除杂波的功能。
31.无线通信模块：如图5所示，u10是无线通信模块的核心组件hc-08，主要实现将履带车端数据无线传输的功能。u10引脚1、2对应连接控制模块芯片stm32f103c8引脚21、22，实现控制模块和无线通信模块之间的数据收发功能；u10引脚12连接3.3vcc信号，u10引脚13连接gnd信号，为u10供电，c18并联连接在引脚12、13两端，起到滤除电压信号杂波的作用。
32.电源模块：如图6所示，所述电源模块包括芯片ams1117-5.0、lt1529iq-3.3、开关s1、级联电阻r1、r2。电源模块的主要功能是将外部输入的15v电压信号分别变换为各模块所需vbat、5.0v、和3.3v电压信号，然后为各模块供电，以保证各模块的可靠工作。外部输入15v电压经过级联电阻r1、r2，变换为信号vbat。电源模块的核心芯片u1型号ams1117-5.0，主要功能是实现将15v电压信号变换为5.0v电压信号输出。电容c3和c4是电源芯片输入端滤波电容，电容c5和c6是芯片输出端滤波电容，减少输出电压信号附带噪声。
33.如图7所示，显示了电源模块中产生3.3v电压的电路原理图。核心芯片u2型号是lt1529iq-3.3，主要功能是实现将5v电压信号vcc变换为3.3v电压信号输出。电容c7和c8是芯片输入端滤波电容，电容c1和c2是芯片输出端滤波电容。
34.程序配置模块：如图8所示，u9是一个具有4pin的直插式连接器，是程序配置模块的核心组件，主要实现对控制模块程序调试、配置及下载的功能。u9引脚1连接5.0v信号，u9引脚2连接gnd信号，实现对u9供电；u9引脚3、4对应连接控制模块芯片stm32f103c8引脚30、31，实现程序调试、配置及下载功能。
35.在控制模块程序调试、配置及下载阶段，u9连接外部程序仿真下载器，程序仿真下载器连接计算机端软件程序开发环境，继而整体实现对控制模块的调试、配置及下载功能。当控制模块程序调试、配置及下载完成后，u9与程序仿真下载器断开连接。
36.以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。本领域的普通技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅说明了本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入本发明要求保护的范围内。本发明的请求保护范围应以所附权利要求为准。