一種基于無線通訊的編隊小車系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實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。同時隨著國內(nèi)汽車的普及化程 度日益增高，對于道路安全，即車與車之間安全成為當務之急。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編隊行駛系統(tǒng)，包括一個領(lǐng)隊車 輛和由領(lǐng)隊車輛引領(lǐng)的多個編隊車輛，每個車輛包括：連接在嵌入式行車電腦上的無線通 信模塊、雷達模塊、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，達到安全、高效的自動編隊行 駛，但是使用真實車輛進行多車編隊實驗，實驗成本很高，而且真實的智能車高速運行可能 會造成危險的交通事故。
[0004] 因此，采用自主開發(fā)的智能小車替代真實車輛，搭建了一個基于ZigBee無線通信 網(wǎng)絡的多智能編隊小車系統(tǒng)。 【實用新型內(nèi)容】
[0005] 本實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 通訊的編隊小車系統(tǒng)，采用復眼傳感器實現(xiàn)小車的定位于搜索，通過超聲波傳感器實現(xiàn)自 動避障功能，同時建立小車無線通信網(wǎng)絡，實現(xiàn)編隊小車間的信息傳遞，適合代替真實車輛 進行研宄開發(fā)使用。
[0006] 本實用新型的目的可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：
[0007] 一種基于無線通訊的編隊小車系統(tǒng)，包括上位機和多個編隊小車，所述編隊小車 包括車體和設于車體上的電路裝置，所述電路裝置包括Arduino控制板、紅外復眼傳感器、 超聲波傳感器、電機驅(qū)動電路、ZigBee無線通訊電路和電源穩(wěn)壓電路，所述Arduino控制 板分別連接紅外復眼傳感器、超聲波傳感器、電機驅(qū)動電路和ZigBee無線通訊電路，所述 ZigBee無線通訊電路無線連接上位機，所述電源穩(wěn)壓電路分別連接Arduino控制板和電機 驅(qū)動電路。
[0008] 所述紅外復眼傳感器包括多個紅外發(fā)射器和多個紅外接收器，所述多個紅外發(fā)射 器設于車體尾部，所述多個紅外接收器設于車體頭部。
[0009] 所述多個紅外發(fā)射器在車體尾部的0~180°范圍內(nèi)均布，所述多個紅外接收器 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為HC-SR04,并設于車體頭部。
[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] 所述電機驅(qū)動電路包括L298N電機驅(qū)動芯片和直流電機，所述L298N電機驅(qū)動芯 片的輸入端連接Arduino控制板，輸出端連接直流電機。
[0014] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有以下優(yōu)點：
[0015] 1、設計簡潔，實用性強。本實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。可 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，方便用戶進行相關(guān)實驗。
[0016] 2、成本較低。本實用新型電路設計簡潔，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也降低了元器件的成本。
[0017] 3、可行性高。采用L298N驅(qū)動電機，XBee實現(xiàn)無線通訊，超聲傳感器檢測距離，紅 外復眼傳感器實現(xiàn)車輛定位、搜索等技術(shù)，不僅可以實現(xiàn)車車通訊，更進一步實現(xiàn)了車輛的 編隊控制。
[0018] 4、控制精度高。本實用新型采用多個均布的紅外發(fā)射器和紅外接收器構(gòu)成的紅外 復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。
【附圖說明】
[0019] 圖1為本實用新型中編隊小車電路結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020] 圖2為本實用新型中編隊小車系統(tǒng)示意圖；
[0021] 圖3為本實用新型中編隊小車的仰視圖；
[0022] 圖4為本實用新型中紅外復眼傳感器的紅外發(fā)射器電路圖；
[0023] 圖5為本實用新型中紅外復眼傳感器的紅外接收器電路圖；
[0024] 圖6為本實用新型中紅外復眼接收流程圖；
[0025] 圖7為本實用新型中超聲波傳感器接口示意圖；
[0026] 圖8為本實用新型中超聲波時序圖；
[0027] 圖9為本實用新型中ZigBee無線通訊電路圖；
[0028] 圖10為本實用新型中電機驅(qū)動電路圖。
[0029] 圖中：1、Arduino控制板，2、紅外復眼傳感器，3、超聲波傳感器，4、電機驅(qū)動電路， 5、ZigBee無線通訊電路，6、電源穩(wěn)壓電路，7、上位機，8、左側(cè)直流電機，9、右側(cè)直流電機， 21、紅外發(fā)射器，22、紅外接收器。
【具體實施方式】
[0030] 下面結(jié)合附圖和具體實施例對本實用新型進行詳細說明。本實施例以本實用新型 技術(shù)方案為前提進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本實用新型的保 護范圍不限于下述的實施例。
[0031] 如圖1、圖2所示，一種基于無線通訊的編隊小車系統(tǒng)包括上位機7和多個編隊小 車，編隊小車包括車體和設于車體上的電路裝置，電路裝置包括Arduino控制板1、紅外復 眼傳感器2、超聲波傳感器3、電機驅(qū)動電路4、ZigBee無線通訊電路5和電源穩(wěn)壓電路6， Arduino控制板1分別連接紅外復眼傳感器2、超聲波傳感器3、電機驅(qū)動電路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7,電源穩(wěn)壓電路6分別連接Arduino 控制板1和電機驅(qū)動電路4。電機驅(qū)動電路4與電源穩(wěn)壓電路6的連接通過網(wǎng)口實現(xiàn)， Arduino控制板1與紅外復眼傳感器2、超聲波傳感器3的連接通過A/D接口實現(xiàn)，Arduino 控制板1根據(jù)傳感器傳回數(shù)據(jù)發(fā)出控制信號，通過控制電機驅(qū)動電路4改變左右兩側(cè)直流 電機的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向。
[0032] 如圖3所示，紅外復眼傳感器2包括多個紅外發(fā)射器21和多個紅外接收器22,多 個紅外發(fā)射器21在車體尾部的0~180°范圍內(nèi)均布，多個紅外接收器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，例如在實驗 室中，紅外發(fā)射器21的個數(shù)可以為半圓形覆蓋18個，紅外接收器22的個數(shù)可以為6個，兩 者個數(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，同時紅 外接收器22完成紅外信號的接收，接收范圍也處于0到180°范圍，根據(jù)接收信號的強弱， 小車將信號傳送給Arduino控制板1判斷，從而驅(qū)動小車電機機構(gòu)實現(xiàn)運動方式的調(diào)整，進 而完成小車跟隨動作。
[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