專利名稱：一種智能汽車避障控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于汽車智能化控制領(lǐng)域，特別涉及一種智能汽車避障控制裝置。
背景技術(shù)：
隨著科技的迅猛發(fā)展，智能車輛已經(jīng)成為當(dāng)今車輛工程技術(shù)領(lǐng)域的前沿科技成果，它體現(xiàn)了車輛工程、信息工程、電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、軟件工程等多個領(lǐng)域理論與實(shí)踐的交叉。近年來，智能技術(shù)大量的應(yīng)用在汽車方面，使得汽車在自動控制方面有了深遠(yuǎn)的進(jìn)步，進(jìn)一步推動了汽車的技術(shù)朝著自動化，智能化的方向發(fā)展。避障技術(shù)的運(yùn)用和發(fā)展必將促使智能控制掀起一場高潮。
發(fā)明內(nèi)容為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)一種智能汽車避障控制裝置，包括汽車及其前輪轉(zhuǎn)向舵機(jī)和后輪驅(qū)動電機(jī)，所述的汽車上設(shè)置有電源管理器、紅外線傳感器和自動控制單元，所述的自動控制單元分別與傳感器單元、前輪轉(zhuǎn)向舵機(jī)和后輪驅(qū)動電機(jī)相連，電源管理器分別與紅外線傳感器單元、自動控制單元、前輪轉(zhuǎn)向舵機(jī)和后輪驅(qū)動電機(jī)相連。本實(shí)用新型還具有以下其他技術(shù)特點(diǎn)所述的電源管理器由穩(wěn)壓模塊和升壓模塊兩部分組成，其中穩(wěn)壓模塊由LT1084-5 組成，升壓模塊由LT1070u89、100微亨電感、二極管in5819、穩(wěn)壓芯片7815構(gòu)成。所述的紅外線傳感器由紅外線發(fā)射裝置與接收裝置組成，其中紅外線接收裝置由 9013NPN型三極管和LM358運(yùn)算放大器組成。所述的自動控制單元采用單片機(jī)MC9S12)(DP512。所述的前輪轉(zhuǎn)向舵機(jī)采用FUTABA公司的S3010舵機(jī)。所述的后輪驅(qū)動為兩個N型和兩個P型場效應(yīng)管組成的H橋驅(qū)動電路。本實(shí)用新型根據(jù)傳感器單元采集的前方障礙物信息，判斷汽車車體前方那個方向上的障礙物距離汽車最遠(yuǎn)，從而控制轉(zhuǎn)向舵機(jī)，使汽車轉(zhuǎn)向該方向，通過控制驅(qū)動電機(jī)驅(qū)動汽車前進(jìn)或后退，控制單元重復(fù)執(zhí)行此控制操作來實(shí)現(xiàn)汽車的避障。這種控制方法具有制作方便、電路設(shè)計(jì)簡單、響應(yīng)快速、控制準(zhǔn)確和成本低等特點(diǎn)。

圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為電源管理單元的布置示意圖，其中圖加表示穩(wěn)壓模塊布置示意圖，圖2b為升壓模塊布置示意圖。圖3為紅外傳感器單元的布置示意圖。圖4為紅外傳感器單元工作原理圖。其中圖如為紅外線傳感器原理圖，圖4b為紅外線接收裝置電路圖，圖Ge)為sharp GP2D12紅外傳感器的接線管腳圖。[0016]圖5為電機(jī)驅(qū)動單元電路原理圖。圖6為自動控制單元的引腳接線原理圖。
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的具體內(nèi)容進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型的目的在于提供一種智能汽車避障控制裝置。其原理是當(dāng)汽車行進(jìn)遇到障礙物時，通過單片機(jī)來處理由紅外距離傳感器單元采集到的信息，之后將處理后的轉(zhuǎn)向控制信號傳送給轉(zhuǎn)向控制舵機(jī)。從而實(shí)現(xiàn)汽車的智能避障行駛，隨著前方障礙物距離汽車的遠(yuǎn)近，自動控制轉(zhuǎn)向的角度的大小，實(shí)現(xiàn)避障功能。參見圖1，本實(shí)用新型的汽車避障控制裝置，包括汽車及其前輪舵機(jī)和后輪驅(qū)動電機(jī)，所述的汽車上設(shè)置有電源管理器、紅外線傳感器和自動控制單元，所述的自動控制單元分別與傳感器單元、前輪轉(zhuǎn)向舵機(jī)和后輪驅(qū)動電機(jī)相連，電源管理器分別與紅外線傳感器單元、自動控制單元、前輪轉(zhuǎn)向舵機(jī)和后輪驅(qū)動電機(jī)相連。本實(shí)用新型的自動控制單元采用Freescale公司生產(chǎn)的單片機(jī)MC9S12)(DP512，其包含高性能、低功耗的16位微處理器，內(nèi)部集成了多個通用IO接口，獨(dú)立的8通道脈沖寬度調(diào)制(PWM)，增強(qiáng)型捕捉定時器模塊。它能夠?qū)崟r的接收傳感器單元所傳送過來的前方道路上障礙物的信息，并對這些信息進(jìn)行快速準(zhǔn)確的處理，判斷前方哪個方向距障礙物最遠(yuǎn)， 然后向轉(zhuǎn)向驅(qū)動舵機(jī)輸出處理后的控制信號，使車模向該方向行駛，如果正前方的距離小于一個閾值則停車，實(shí)現(xiàn)永遠(yuǎn)避障。參見圖2，電源管理單元由穩(wěn)壓模塊和升壓模塊兩部分組成，穩(wěn)壓模塊中， LT1084-5中間引腳接地，輸入端接7. 2伏電源正極，輸入端經(jīng)過104微法電容接地，輸出端經(jīng)過104微法電容接地，輸出端即為5伏，給控制單元，前輪轉(zhuǎn)向舵機(jī)，紅外線接受模塊供電，在升壓模塊中，LT1070u89的1腳經(jīng)過IK電阻連接1微法電容接地，LT1070的2腳經(jīng)過1. 24K電阻接地，2腳經(jīng)過18. 7K電阻，連接330微法電容的正極，C6 (330微法)電容負(fù)極接地，LT1070的3腳懸空，LT1070的5腳經(jīng)過100微亨電感連接LT1070的4腳，4腳經(jīng)過二極管in5819連接C6(330微法)電容的正極，C6 (330微法)電容的正極連接穩(wěn)壓芯片7815的輸入端，7815的輸出端連接C7 (330微法)電容的正極，C7 (330微法)負(fù)極接地， 7815的輸出端輸出為+15伏，為紅外線發(fā)射模塊供電。7. 2伏鎳鎘可充電電池接供電給電后輪驅(qū)動機(jī)。參照圖3，紅外線傳感器由5個紅外線發(fā)射接收傳感器組成，它們不等距的安裝成扇形結(jié)構(gòu)，其中傳感器3和4以及3和2之間的角度為30度，傳感器1和2以及4和5之間的角度為40度。實(shí)際設(shè)計(jì)中，在車模前方安裝5個傳感器用于探測每個方向障礙物距離車模距離，由于傳感器的安裝角度科學(xué)設(shè)計(jì)，從而實(shí)現(xiàn)了信息采集區(qū)域廣、多角度、多方位、 車模盲區(qū)比較小，能夠精確測定車模前方各個方向障礙物情況，準(zhǔn)確控制車模行駛方向，實(shí)現(xiàn)避障。控制單元的五個IO 口(P0RTA0-P0RTA4)分別連接五個紅外線發(fā)射裝置，驅(qū)動發(fā)射紅外線。紅外線接收后，分別輸入到控制單元的紅外信號處理端口(T0-T4)。參照圖4，紅外線傳感器信號收發(fā)單元由紅外發(fā)射器和紅外接收器組成。紅外發(fā)射器中包含高頻振蕩器及紅外管的驅(qū)動兩大部分。振蕩器發(fā)出的高頻振蕩信號經(jīng)放大驅(qū)動紅外發(fā)光管，使紅外發(fā)光管在脈沖驅(qū)動電流的驅(qū)動下，發(fā)出同頻率的脈動紅外光。[0025]紅外接收器包含光電轉(zhuǎn)換、頻率選擇放大兩大部分。光電轉(zhuǎn)換即為光敏管將收到的紅外光轉(zhuǎn)換為電信號，頻率選擇電路則實(shí)現(xiàn)對特定頻率作出響應(yīng)。本方案采用了 LM567 集成鎖相環(huán)選頻電路實(shí)現(xiàn)對頻率的鎖定。對將光信號轉(zhuǎn)化為電信號的紅外接收管的輸出經(jīng)多級CMOS非門構(gòu)成的前置放大器放大后，輸入集成鎖相環(huán)選頻電路，經(jīng)過頻率比較鎖相環(huán)選頻電路的輸出腳會輸出一個低電平，該信號輸入單片機(jī)的IO 口(P0RTM0—P0RTM4)，如果接收到信號，相應(yīng)的IO 口引腳處應(yīng)該為高電平，控制單元檢測該信號端電平，作為控制車模行駛狀態(tài)的判斷條件。所述的自動控制單元采用Freescale公司生產(chǎn)的HCS12系列單片機(jī)中的MC9S12)(DP512，其通過實(shí)時檢測紅外接收單元處理信號后對應(yīng)的輸入IO 口(M 口)的電壓值，控制汽車的行駛狀態(tài)。圖4(a)為紅外線傳感器，紅外線信號收發(fā)單元由發(fā)射裝置和接收裝置組成。紅外線發(fā)射單元通過發(fā)光二級管發(fā)射角度為α的光線，通過物體反射，光線經(jīng)過濾鏡到達(dá)CCD 檢測器上。由此可知光線的反射角，進(jìn)一步根據(jù)幾何關(guān)系可以得出汽車到障礙物的距離S =(L+X)*f/(L+f*tana)。我們使用的Siarp GP2D12紅外傳感器輸出呈非線性，在探測距離為20-80cm時，距離的大小與電壓大小成反比，此時該結(jié)論還是比較準(zhǔn)確的。如表所示
權(quán)利要求1.一種智能汽車避障控制裝置，包括汽車及其前輪轉(zhuǎn)向舵機(jī)和后輪驅(qū)動電機(jī)，其特征在于所述的汽車上設(shè)置有電源管理器、紅外線傳感器和自動控制單元，所述的自動控制單元分別與傳感器單元、前輪轉(zhuǎn)向舵機(jī)和后輪驅(qū)動電機(jī)相連，電源管理器分別與紅外線傳感器單元、自動控制單元、前輪轉(zhuǎn)向舵機(jī)和后輪驅(qū)動電機(jī)相連。
2.如權(quán)利要求1所述的智能汽車避障控制裝置，其特征在于所述的電源管理器由穩(wěn)壓模塊和升壓模塊兩部分組成，其中穩(wěn)壓模塊由LT1084-5組成，升壓模塊由LT1070U89、 100微亨電感、二極管in5819、穩(wěn)壓芯片7815構(gòu)成。
3.如權(quán)利要求1所述的智能汽車避障控制裝置，其特征在于所述的紅外線傳感器由紅外線發(fā)射裝置與接收裝置組成，其中紅外線接收裝置由9013NPN型三極管和LM358運(yùn)算放大器組成。
4.如權(quán)利要求1所述的智能汽車避障控制裝置，其特征在于所述的自動控制單元采用單片機(jī) MC9S12XDP512。
5.如權(quán)利要求1所述的智能汽車避障控制裝置，其特征在于所述的前輪轉(zhuǎn)向舵機(jī)采用FUTABA公司的S3010舵機(jī)。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種汽車避障控制裝置，包括汽車及其前輪轉(zhuǎn)向舵機(jī)和后輪驅(qū)動電機(jī)，其特征在于所述的汽車上設(shè)置有電源管理器、紅外線傳感器和自動控制單元，所述的自動控制單元分別與傳感器單元、前輪轉(zhuǎn)向舵機(jī)和后輪驅(qū)動電機(jī)相連，電源管理器分別與紅外線傳感器單元、自動控制單元、前輪轉(zhuǎn)向舵機(jī)和后輪驅(qū)動電機(jī)相連。本實(shí)用新型根據(jù)傳感器單元所采集的前方障礙物信息，判斷汽車車體前方那個方向上的障礙物距離汽車最遠(yuǎn)，從而控制轉(zhuǎn)向舵機(jī)，使汽車轉(zhuǎn)向該方向，然后驅(qū)動電機(jī)驅(qū)動汽車前進(jìn)或后退，控制單元重復(fù)執(zhí)行此控制操作。這種控制方法具有制作方便、電路設(shè)計(jì)簡單、響應(yīng)快速、控制準(zhǔn)確和成本低等特點(diǎn)。
文檔編號B60W10/08GK202337258SQ20112044844
公開日2012年7月18日 申請日期2011年11月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月14日
發(fā)明者朱彤, 謝培, 謝陳江 申請人:長安大學(xué)