一种自动避障智能小车控制电路及智能小车的制作方法

1.本实用新型涉及智能小车控制技术领域，尤其涉及一种自动避障智能小车控制电路智能小车。


背景技术：

2.随着汽车工业的迅速发展，关于汽车的研究也就越来越受人关注。全国电子大赛和省内电子大赛几乎每次都有智能小车这方面的题目，全国各高校也都很重视该题目的研究。可见其研究意义很大。
3.然而，智能小车的行驶路径的准确控制性一直是研究的技术难点。在现有技术中，缺乏一种可实现对智能小车的行驶实现可靠控制的自动避障智能小车控制电路。因此，发明一种自动避障智能小车控制电路成为该领域技术人员亟待解决的问题。


技术实现要素：

4.本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种自动避障智能小车控制电路及智能小车。
5.第一方面，本实用新型公开了一种自动避障智能小车控制电路，包括控制模块、电源模块、电机驱动模块、循迹模块及超声波模块；所述电源模块、所述电机驱动模块、所述循迹模块及所述超声波模块分别与所述控制模块电连接，所述电机驱动模块、所述循迹模块及所述超声波模块分别与所述电源模块电连接；所述控制模块用于控制所述电机驱动模块的使能端实现电机的转速控制；所述循迹模块用于检测循迹线实现循迹功能；所述超声波模块用于检测障碍物实现避障功能。
6.优选地，所述控制模块包括控制单元、复位单元、时钟单元、usb转串口通信单元、电源开关、指示单元及超声接口单元；所述复位单元、所述时钟单元、所述usb转串口通信单元、所述电源开关、所述指示单元及所述超声接口单元分别与所述控制单元电连接。
7.优选地，所述控制模块还包括液晶显示单元及声光报警单元；所述液晶显示单元及所述声光报警单元分别与所述控制单元电连接。
8.优选地，所述循迹模块包括八路循迹单元；第一路循迹单元包括红外传感器、比较器及第一电阻；所述红外传感器的第一端与所述第一电阻的第一端电连接，所述第一电阻的第二端分别与所述电源模块、所述红外传感器的第二端、所述比较器的同相输入端及所述比较器的输出端电连接，所述红外传感器的第三端接地，所述红外传感器的第四端及所述比较器的反相输入端接地。
9.优选地，所述第一路循迹单元包括：滑动变阻器、第二电阻及第三电阻；所述第二电阻的第一端与所述红外传感器的第二端电连接，所述第二电阻的第二端与所述第一电阻的第二端、所述电源模块及所述滑动变阻器的第一端电连接，所述滑动变阻器的第二端与所述比较器的反相输入端电连接，所述滑动变阻器的第三端接地，所述第三电阻的第一端与所述滑动变阻器的第一端电连接，所述第三电阻的第二端与所述比较器的输出端电连
接。
10.优选地，所述电机驱动模块包括步进电机驱动器、第一路电机输出单元及第二路电机输出单元；所述步进电机驱动器与所述控制模块电连接，所述第一路电机输出单元及第二路电机输出单元分别与所述步进电机驱动器电连接。
11.优选地，所述超声波模块包括超声波测距传感器；所述超声波测距传感器的型号为hc-sr04。
12.优选地，所述液晶显示单元的型号为lcd1602。
13.第二方面，本实用新型还公开了一种智能小车，包括第一方面所述的一种自动避障智能小车控制电路。
14.本实用新型的一种自动避障智能小车控制电路具有如下有益效果，本实用新型公开的一种自动避障智能小车控制电路包括：控制模块、电源模块、电机驱动模块、循迹模块及超声波模块；所述电源模块、所述电机驱动模块、所述循迹模块及所述超声波模块分别与所述控制模块电连接，所述电机驱动模块、所述循迹模块及所述超声波模块分别与所述电源模块电连接；所述控制模块用于控制所述电机驱动模块的使能端实现电机的转速控制；所述循迹模块用于检测循迹线实现循迹功能；所述超声波模块用于检测障碍物实现避障功能。本实用新型能够实现自动避障功能及循迹功能，对智能小车的行驶路线实现可靠控制。
附图说明
15.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的部分实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图：
16.图1是本实用新型较佳实施例的一种自动避障智能小车控制电路的原理框图；
17.图2是本实用新型较佳实施例的一种自动避障智能小车控制电路的控制模块的电路图；
18.图3是本实用新型较佳实施例的一种自动避障智能小车控制电路的usb转串口通信单元的电路图；
19.图4是本实用新型较佳实施例的一种自动避障智能小车控制电路的液晶显示单元的电路图；
20.图5是本实用新型较佳实施例的一种自动避障智能小车控制电路的声光报警单元的电路图；
21.图6是本实用新型较佳实施例的一种自动避障智能小车控制电路的第一路循迹单元的电路图；
22.图7是本实用新型较佳实施例的一种自动避障智能小车控制电路的电机驱动模块的电路图；
具体实施方式
23.为了使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本实用新型的部
分实施例，而不是全部实施例。基于本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型的保护范围。
24.实施例一
25.本实用新型较佳实施例的如图1所示，包括控制模块1、电源模块2、电机驱动模块3、循迹模块4及超声波模块5；所述电源模块2、所述电机驱动模块 3、所述循迹模块4及所述超声波模块5分别与所述控制模块1电连接，所述电机驱动模块3、所述循迹模块4及所述超声波模块5分别与所述电源模块2电连接；所述控制模块1用于控制所述电机驱动模块3的使能端实现电机的转速控制；所述循迹模块4用于检测循迹线实现循迹功能；所述超声波模块5用于检测障碍物实现避障功能。所述控制模块1用于控制所述电机驱动模块3的使能端实现电机的转速控制；所述循迹模块4用于检测循迹线实现循迹功能；所述超声波模块5用于检测障碍物实现避障功能。本实用新型能够实现自动避障功能及循迹功能，对智能小车的行驶路线实现可靠控制。
26.优选地，所述控制模块1包括控制单元11、复位单元12、时钟单元13、usb 转串口通信单元14、电源开关15、指示单元16及超声接口单元17；所述复位单元12、所述时钟单元13、所述usb转串口通信单元14、所述电源开关15、所述指示单元16及所述超声接口单元17分别与所述控制单元11电连接。可以理解的是，在本实施例中，所述usb转串口通信单元14用于实现所述控制单元 11与上位机的通讯，实现程序下载及调试功能；所述电源开关同于实现所述控制模块1的通断电控制；所述指示单元用于指示所述控制模块的工作状态；所述超声接口单元17用于实现所述控制模块与所述超声波模块5的数据传输。
27.优选地，在本实施例中，所述控制单元11为mcu(micro contro l unit，中文为微控制单元，又称单片微型计算机(si ng l e chip microcomputer)或者单片机，是指将计算机的cpu、ram、rom、定时计数器和多种i/o接口集成在一片芯片上，形成芯片级的计算机。本实施例的所述控制单元11的型号为 stc12c5a60s2。在另一个实施例中，所述控制单元11的型号不作具体限定。
28.优选地，所述控制模块1还包括液晶显示单元18及声光报警单元19；所述液晶显示单元18及所述声光报警单元19分别与所述控制单元11电连接。
29.优选地，请参阅图4，所述液晶显示单元18为lcd1602液晶，用于显示智能小车的工作状态，包括运行速度、运行状态及避障状态等。
30.优选地，请参阅图5，在所述声光报警单元19中，通过发光二极管d3和 d4来显示智能小车的各种运行状态,如前进、后退等,状态指示可根据需要自行设定；通过蜂鸣器ls1发声,可用于起步、停车或报警提示。
31.优选地，所述循迹模块4包括八路循迹单元；第一路循迹单元包括红外传感器u1、比较器u3a及第一电阻r3；所述红外传感器u1的第一端与所述第一电阻r3的第一端电连接，所述第一电阻r3的第二端分别与所述电源模块2、所述红外传感器u1的第二端、所述比较器u3a的同相输入端及所述比较器u3a的输出端电连接，所述红外传感器u1的第三端接地，所述红外传感器u1的第四端及所述比较器u3a的反相输入端接地。可以理解的是，在本实施例中，所述循迹模块包括八路结构相同的循迹单元；所述红外传感器u1为tcrt5000红外光电传感器；本实施例通过8个反射式红外对管对循迹线(黑线)进行检测,8路检测信号接到单片机p0口的8个i/o口，单片机对八路红外传感器的输出信号接收和处理，判断智能小车是
否沿着黑色循迹线行驶，并实时调整智能小车的行驶方向，实现四驱智能小车循迹功能。
32.优选地，请参阅图6，所述第一路循迹单元包括：滑动变阻器rp1、第二电阻r4及第三电阻r5；所述第二电阻r4的第一端与所述红外传感器u1的第二端电连接，所述第二电阻r4的第二端与所述第一电阻r3的第二端、所述电源模块2及所述滑动变阻器rp1的第一端电连接，所述滑动变阻器rp1的第二端与所述比较器u3a的反相输入端电连接，所述滑动变阻器rp1的第三端接地，所述第三电阻r5的第一端与所述滑动变阻器rp1的第一端电连接，所述第三电阻 r5的第二端与所述比较器u3a的输出端电连接。可以理解的是，在本实施例中，施加电源后,所述红外传感器u1由第一电阻r3限流后导通,不断发射红外光。当循迹传感器检测到黑线时,由于黑色吸光，所述红外传感器u1内部的光电晶体管因接收不到光线而截止,所述红外传感器u1输出高电平；此时，比较器u3a
ꢀ“
”端电压大于“一”端电压,比较器u3a输出高电平。当红外光照射到非黑线时,光电晶体管因接收到反射光线而导通,所述红外传感器u1输出低电平。此时,比较器lm339的“ ”端电压小于“一”端电压,所述红外传感器u1输出低电平。在本实施例中，所述比较器u3a的型号为lm339；通过所述滑动变阻器 rp1,可以调节所述红外传感器u1的灵敏度。
33.优选地，请参阅图7，所述电机驱动模块3包括步进电机驱动器31、第一路电机输出单元32及第二路电机输出单元33；所述步进电机驱动器31与所述控制模块1电连接，所述第一路电机输出单元32及第二路电机输出单元33分别与所述步进电机驱动器31电连接。在本实施例中，所述控制模块输出两路pwm 信号，控制所述不仅电机驱动器31的使能端，实现第一路电机输出单元32及第二路电机输出单元33连接的两路步进电机的转速控制；所述控制模块1通过所述步进电机驱动器31的i n1、i n2、i n3、及i n4引脚输出四路开关量信号，实现两路步进电机的正反转控制。
34.优选地，所述超声波模块5包括超声波测距传感器；所述超声波测距传感器的型号为hc-sr04。可以理解的是，在本实施例中，所述超声波模块5通过超声波测距传感器测距，检测智能小车行驶前方是否存在障碍物以及通过所述控制模块1计算障碍物距离，所述控制模块1控制电机的转速和转向，实现避障功能。
35.优选地，所述液晶显示单元18的型号为lcd1602。在另一个优选地实施例中，所述液晶显示单元18的型号不作具体限定。
36.实施例二
37.本实用新型还公开了一种智能小车，包括实施例一所述的一种自动避障智能小车控制电路。
38.综上所述，本实用新型所提供的一种自动避障智能小车控制电路包括控制模块1、电源模块2、电机驱动模块3、循迹模块4及超声波模块5；所述电源模块2、所述电机驱动模块3、所述循迹模块4及所述超声波模块5分别与所述控制模块1电连接，所述电机驱动模块3、所述循迹模块4及所述超声波模块5 分别与所述电源模块2电连接；所述控制模块1用于控制所述电机驱动模块3 的使能端实现电机的转速控制；所述循迹模块4用于检测循迹线实现循迹功能；所述超声波模块5用于检测障碍物实现避障功能。本实用新型能够实现自动避障功能及循迹功能，对智能小车的行驶路线实现可靠控制。
39.以上对本实用新型所提供的一种自动避障智能小车控制电路及智能小车进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施
例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容仅为本实用新型的实施方式，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。不应理解为对本实用新型的限制。