一種基于無線通訊的編隊(duì)小車系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及一種小車，尤其是涉及一種基于無線通訊的編隊(duì)小車系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著電子技術(shù)的發(fā)展，汽車電子化程度不斷提高，通常的機(jī)械系統(tǒng)已經(jīng)難以解決 某些與汽車功能要求有關(guān)的問題，而被電子控制系統(tǒng)代替。同時(shí)隨著國內(nèi)汽車的普及化程 度日益增高，對(duì)于道路安全，即車與車之間安全成為當(dāng)務(wù)之急。在現(xiàn)代汽車電子控制中，通 過傳感器和車輛之間的通訊保證交通安全顯得尤為重要。
[0003] 中國專利CN 202394091U公開了一種車輛的自動(dòng)編隊(duì)行駛系統(tǒng)，包括一個(gè)領(lǐng)隊(duì)車 輛和由領(lǐng)隊(duì)車輛引領(lǐng)的多個(gè)編隊(duì)車輛，每個(gè)車輛包括：連接在嵌入式行車電腦上的無線通 信模塊、雷達(dá)模塊、定位模塊和整車控制器。該專利可靈敏檢測到前方車輛的加速、減速，停 止或轉(zhuǎn)彎，控制與前方車輛的距離，并且按照統(tǒng)一指令行駛，達(dá)到安全、高效的自動(dòng)編隊(duì)行 駛，但是使用真實(shí)車輛進(jìn)行多車編隊(duì)實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)成本很高，而且真實(shí)的智能車高速運(yùn)行可能 會(huì)造成危險(xiǎn)的交通事故。
[0004] 因此，采用自主開發(fā)的智能小車替代真實(shí)車輛，搭建了一個(gè)基于ZigBee無線通信 網(wǎng)絡(luò)的多智能編隊(duì)小車系統(tǒng)。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005] 本實(shí)用新型的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種基于無線 通訊的編隊(duì)小車系統(tǒng)，采用復(fù)眼傳感器實(shí)現(xiàn)小車的定位于搜索，通過超聲波傳感器實(shí)現(xiàn)自 動(dòng)避障功能，同時(shí)建立小車無線通信網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)編隊(duì)小車間的信息傳遞，適合代替真實(shí)車輛 進(jìn)行研宄開發(fā)使用。
[0006] 本實(shí)用新型的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：
[0007] 一種基于無線通訊的編隊(duì)小車系統(tǒng)，包括上位機(jī)和多個(gè)編隊(duì)小車，所述編隊(duì)小車 包括車體和設(shè)于車體上的電路裝置，所述電路裝置包括Arduino控制板、紅外復(fù)眼傳感器、 超聲波傳感器、電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路、ZigBee無線通訊電路和電源穩(wěn)壓電路，所述Arduino控制 板分別連接紅外復(fù)眼傳感器、超聲波傳感器、電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路和ZigBee無線通訊電路，所述 ZigBee無線通訊電路無線連接上位機(jī)，所述電源穩(wěn)壓電路分別連接Arduino控制板和電機(jī) 驅(qū)動(dòng)電路。
[0008] 所述紅外復(fù)眼傳感器包括多個(gè)紅外發(fā)射器和多個(gè)紅外接收器，所述多個(gè)紅外發(fā)射 器設(shè)于車體尾部，所述多個(gè)紅外接收器設(shè)于車體頭部。
[0009] 所述多個(gè)紅外發(fā)射器在車體尾部的0~180°范圍內(nèi)均布，所述多個(gè)紅外接收器 在車體頭部的〇~180°范圍內(nèi)均布。
[0010] 所述紅外發(fā)射器的數(shù)量大于等于紅外接收器的數(shù)量。
[0011] 所述超聲波傳感器的型號(hào)為HC-SR04,并設(shè)于車體頭部。
[0012] 所述ZigBee無線通訊電路包括XBee主控制器以及連接XBee主控制器的復(fù)位電 路，所述XBee主控制器通過USART接口連接Arduino控制板。
[0013] 所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路包括L298N電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片和直流電機(jī)，所述L298N電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯 片的輸入端連接Arduino控制板，輸出端連接直流電機(jī)。
[0014] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn)：
[0015] 1、設(shè)計(jì)簡潔，實(shí)用性強(qiáng)。本實(shí)用新型所用電路及傳感器全都搭載在車的底座上，電 源穩(wěn)壓電路實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定的輸出。相比傳統(tǒng)的智能小車更可靠、穩(wěn)定性更高、靈活性更強(qiáng)?？?以符合用戶多方面的需求，根據(jù)不同需求可以連接所需模塊，方便用戶進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn)。
[0016] 2、成本較低。本實(shí)用新型電路設(shè)計(jì)簡潔，外圍電路最大化的精簡。相比傳統(tǒng)的智 能車制作在提升可靠性的同時(shí)也降低了元器件的成本。
[0017] 3、可行性高。采用L298N驅(qū)動(dòng)電機(jī)，XBee實(shí)現(xiàn)無線通訊，超聲傳感器檢測距離，紅 外復(fù)眼傳感器實(shí)現(xiàn)車輛定位、搜索等技術(shù)，不僅可以實(shí)現(xiàn)車車通訊，更進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)了車輛的 編隊(duì)控制。
[0018] 4、控制精度高。本實(shí)用新型采用多個(gè)均布的紅外發(fā)射器和紅外接收器構(gòu)成的紅外 復(fù)眼傳感器作為車與車之間的定位裝置，紅外發(fā)射器和紅外接收器在〇~180°范圍內(nèi)覆 蓋的個(gè)數(shù)越多，探測的精度越高，從而Arduino控制板的控制更加可靠和精準(zhǔn)。
【附圖說明】
[0019] 圖1為本實(shí)用新型中編隊(duì)小車電路結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020] 圖2為本實(shí)用新型中編隊(duì)小車系統(tǒng)示意圖；
[0021] 圖3為本實(shí)用新型中編隊(duì)小車的仰視圖；
[0022] 圖4為本實(shí)用新型中紅外復(fù)眼傳感器的紅外發(fā)射器電路圖；
[0023] 圖5為本實(shí)用新型中紅外復(fù)眼傳感器的紅外接收器電路圖；
[0024] 圖6為本實(shí)用新型中紅外復(fù)眼接收流程圖；
[0025] 圖7為本實(shí)用新型中超聲波傳感器接口示意圖；
[0026] 圖8為本實(shí)用新型中超聲波時(shí)序圖；
[0027] 圖9為本實(shí)用新型中ZigBee無線通訊電路圖；
[0028] 圖10為本實(shí)用新型中電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路圖。
[0029] 圖中：1、Arduino控制板，2、紅外復(fù)眼傳感器，3、超聲波傳感器，4、電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路， 5、ZigBee無線通訊電路，6、電源穩(wěn)壓電路，7、上位機(jī)，8、左側(cè)直流電機(jī)，9、右側(cè)直流電機(jī)， 21、紅外發(fā)射器，22、紅外接收器。
【具體實(shí)施方式】
[0030] 下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說明。本實(shí)施例以本實(shí)用新型 技術(shù)方案為前提進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過程，但本實(shí)用新型的保 護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。
[0031] 如圖1、圖2所示，一種基于無線通訊的編隊(duì)小車系統(tǒng)包括上位機(jī)7和多個(gè)編隊(duì)小 車，編隊(duì)小車包括車體和設(shè)于車體上的電路裝置，電路裝置包括Arduino控制板1、紅外復(fù) 眼傳感器2、超聲波傳感器3、電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路4、ZigBee無線通訊電路5和電源穩(wěn)壓電路6， Arduino控制板1分別連接紅外復(fù)眼傳感器2、超聲波傳感器3、電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路4和ZigBee無 線通訊電路5, ZigBee無線通訊電路5無線連接上位機(jī)7,電源穩(wěn)壓電路6分別連接Arduino 控制板1和電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路4。電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路4與電源穩(wěn)壓電路6的連接通過網(wǎng)口實(shí)現(xiàn)， Arduino控制板1與紅外復(fù)眼傳感器2、超聲波傳感器3的連接通過A/D接口實(shí)現(xiàn)，Arduino 控制板1根據(jù)傳感器傳回?cái)?shù)據(jù)發(fā)出控制信號(hào)，通過控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路4改變左右兩側(cè)直流 電機(jī)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向。
[0032] 如圖3所示，紅外復(fù)眼傳感器2包括多個(gè)紅外發(fā)射器21和多個(gè)紅外接收器22,多 個(gè)紅外發(fā)射器21在車體尾部的0~180°范圍內(nèi)均布，多個(gè)紅外接收器22在車體頭部的 0~180°范圍內(nèi)均布。紅外發(fā)射器21的數(shù)量大于等于紅外接收器22的數(shù)量，例如在實(shí)驗(yàn) 室中，紅外發(fā)射器21的個(gè)數(shù)可以為半圓形覆蓋18個(gè)，紅外接收器22的個(gè)數(shù)可以為6個(gè)，兩 者個(gè)數(shù)越高，則探測精度越高。因此，紅外發(fā)射器21可以從0到180°無死角發(fā)射，同時(shí)紅 外接收器22完成紅外信號(hào)的接收，接收范圍也處于0到180°范圍，根據(jù)接收信號(hào)的強(qiáng)弱， 小車將信號(hào)傳送給Arduino控制板1判斷，從而驅(qū)動(dòng)小車電機(jī)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)方式的調(diào)整，進(jìn) 而完成小車跟隨動(dòng)作。
[0033] 如圖4所示，紅外發(fā)射器21為發(fā)射管D9、三極管Q2、電容C3和電阻R9組成的共 發(fā)射極放大電路，發(fā)射信號(hào)主要由Arduino控制板1給紅外發(fā)射電路中的基集（In-Send) 置低電平即可，從而