專利名稱：一種基于超聲波的模型車跟蹤行駛控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及模型車智能化控制領(lǐng)域，尤其涉及一種基于超聲波的模型車跟蹤行駛控制裝置。
背景技術(shù)：
隨著近年來高集成度與高速數(shù)字技術(shù)的快速發(fā)展，控制技術(shù)取得不斷進(jìn)步，再加上更先進(jìn)的制造工藝的不斷產(chǎn)生與完善，從而使得模型車智能化控制領(lǐng)域發(fā)生了翻天覆地的變化。同時電子技術(shù)，信息技術(shù)在模型車方面的大量應(yīng)用，使得模型車在自動控制方面有了深遠(yuǎn)的進(jìn)步，進(jìn)一步推動了模型車的技術(shù)朝著自動化，智能化的方向發(fā)展。而模型車的自動跟蹤行駛功能的實現(xiàn)，又將是智能車朝著自動化及智能化發(fā)展的又一大進(jìn)步。雖然市場上現(xiàn)有各類自動行駛以及人工控制的模型車，但自動跟蹤行駛的產(chǎn)品市場上寥寥無幾。自動跟蹤行駛功能不僅能夠應(yīng)用在模型車領(lǐng)域，同時也可以應(yīng)用于當(dāng)前城市交通下的實際車輛。
發(fā)明內(nèi)容針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷或不足，本實用新型的目的在于，提供一種基于超聲波的模型車跟蹤行駛的控制裝置，該裝置可解決模型車自動跟蹤行駛的控制問題。為了實現(xiàn)上述任務(wù)，本實用新型采用以下的技術(shù)解決方案予以實現(xiàn)一種基于超聲波的模型車跟蹤行駛控制裝置，包括模型車，其特征在于，在模型車的前端設(shè)置有超聲波發(fā)射換能器，模型車的車架上設(shè)置有單片機，在單片機上連接有轉(zhuǎn)向舵機和車速控制器，超聲波發(fā)射換能器與單片機相連接。本實用新型的其它特點是所述超聲波發(fā)射換能器采用HY-SRF05超聲波換能器。所述的單片機采用Atmel公司生產(chǎn)的ATMEGA16單片機。其能實時的接收超聲波單元所傳送過來的信息，并對這些信息進(jìn)行快速準(zhǔn)確的處理，然后向驅(qū)動電路輸出處理后的控制信號。所述車速控制單元由H橋單元與電機驅(qū)動單元組成，其能實時的接收自動控制單元所輸出的控制信號，然后根據(jù)控制信號來控制模型車的速度。本實用新型的模型車自動跟蹤行駛的控制裝置，通過超聲波傳感器采集的到前車的位置與距后車的距離，把信息傳遞至自動控制單元。數(shù)據(jù)由自動控制單元處理后，通過 H橋控制電機，和舵機轉(zhuǎn)向，對后車的行駛速度與行駛方向進(jìn)行調(diào)節(jié)，以實現(xiàn)后車的順利跟蹤。這種控制方法具有制作方便，電路簡單，響應(yīng)快速，控制準(zhǔn)確，成本低等特點。

圖I為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為超聲波模塊的安裝位置圖；[0013]圖3為超聲波模塊與AVR單片機連接示意圖；[0014]圖4為超聲波發(fā)射原理圖；[0015]圖5為超聲波接收原理圖；[0016]圖6為自動控制單元的引腳接線原理圖；[0017]圖7為H電路的電路原理圖。[0018]
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
具體實施方式
[0019]參見圖I所示，為本實施例給出的一種基于超聲波的模型車跟蹤行駛控制裝置。
包括模型車，HY-SRF05超聲波發(fā)射換能器(包括超聲波發(fā)射，超聲波回波信號接收)， ATMEGA16單片機，轉(zhuǎn)向舵機和車速控制器。參見圖2所示，HY-SRF05超聲波換能器有三個超聲波傳感器，分別設(shè)置在車前端左、中、右處。HY-SRF05超聲波換能器的感應(yīng)角度為15.6°，探測距離為2cm 450cm，精度高達(dá)0. 2cm,盲區(qū)僅為2cm。設(shè)置在車前端的三個超聲波傳感器分別為I號、2號和3號傳感器，三個傳感器所覆蓋的區(qū)域為I號區(qū)域，2號區(qū)域和3號區(qū)域。當(dāng)前車直行時，車上的三個超聲波傳感器都可以接收到信號；當(dāng)前車左轉(zhuǎn)時，后車的I號和2號，或者只有I號傳感器可以接收到信號； 當(dāng)前車右轉(zhuǎn)時，后車的2號和3號，或者只有3號傳感器可以接收到信號。當(dāng)I 3號傳感器都可接收到信號時，ATMEGA16單片機控制轉(zhuǎn)向舵機保持不打舵狀態(tài)；當(dāng)I號和2號，或者只有I號傳感器可以接收到信號時，單片機控制轉(zhuǎn)向舵機向左打舵；當(dāng)2號和3號，或者只有3號傳感器可以接收到信號時，ATMEGA16單片機控制轉(zhuǎn)向舵機向右打舵。與此同時根據(jù)超聲波傳感器傳至ATMEGA16單片機的信息，對H橋電路進(jìn)行控制， 以控制后車車速。自動控制單元采用Atmel公司生產(chǎn)的ATMEGA16單片機，其包含高性能、低功耗的 8位微處理器，512字節(jié)的EEPROM可擦寫10，000次，四通道PWM，8路10位ADC.參見圖3所示，為超聲波傳感器與ATMEGA16單片機連接示意圖。超聲波傳感器共有5個引腳，分別為VCC、TIRG、ECHO、OUT、GND。其中VCC端為電源輸入端，GND端接地。 TIRG端連接ATMEGA16單片機PB5、ECHO端連接ATMEGA16單片機PA3，OUT端架空。整個系統(tǒng)由單片機ATMEGA16控制，超聲波傳感器采用收發(fā)分體式，分別是一支超聲波發(fā)射換能器TCT40-16T和一支超聲波接收換能器TCT40-16R。超聲波信號通過超聲波發(fā)射換能器發(fā)射至空氣中，遇被測物反射后回波被超聲波接收換能器接收。參見圖4所示，為超聲波發(fā)射部分。超聲波發(fā)射部分是為了讓超聲波發(fā)射換能器 TCT40-16T能向外界發(fā)出40kHz左右的方波脈沖信號。本實施例選用的超聲波傳感器為開放式探頭，發(fā)射電路主要由反相器74LS04構(gòu)成。由ATMEGA16單片機的I/O 口 PB5 口輸出 40KHz方波信號，一路經(jīng)一級反向器后送到超聲波發(fā)射探頭的一個電極，另一路經(jīng)兩級反向器后送到超聲波發(fā)射探頭的另一個電極，用這種推換形式將方波信號加到超聲波發(fā)射探頭的兩端，產(chǎn)生超聲波。電路中采用兩個反向器并聯(lián)以提高驅(qū)動能力。上拉電阻Rl、R2—方面可以提高反向器74LS04輸出高電平的驅(qū)動能力，另一方面可以增加超聲波發(fā)射探頭的阻尼效果，縮短其自由振蕩時間。[0027]參見圖5所示，為超聲波接收原理圖。超聲波接收電路采用了集成芯片CX20106A， 這是一款紅外線檢波接收的專用芯片，內(nèi)部含有信號放大、帶通濾波、檢波等電路。超聲波傳感器接收的信號至輸入端I引腳；2引腳與GND之間連接RC串聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，改變RC的數(shù)值能改變前置放大器的增益和頻率特性；3引腳與GND之間連接檢波電容；4引腳接地；5引腳用以設(shè)置帶通濾波器的中心頻率f0，通過電阻R接電源，阻值越大，中心頻率越低；6引腳與 GND之間接積分電容；7引腳輸出端，平時為高電平，接收到回波信號時下降成低電平，把它作為ATMEGA16單片機的外部中斷請求信號；8引腳接電源。CX20106A作為超聲波回波信號的檢測芯片，電路結(jié)構(gòu)簡單，且有很高的靈敏度和抗干擾能力，滿足了接收電路的要求。參見圖6所示，ATMEGA16單片機的引腳接線原理圖。把ATMEGA16單片機的10號管腳與電源正極相連，31號管腳與電源負(fù)極相連，PBl端口為舵機左轉(zhuǎn)信號端，PB3為舵機右轉(zhuǎn)信號端。PB5為超聲波傳感器信號輸出端,PA3 PA5為超聲波傳感器信號輸入端。PD4 為電機正轉(zhuǎn)信號端，PD5為電機反轉(zhuǎn)信號段。參見圖7所示，為H橋電路的電路原理圖。11，了2為8050三極管，了3，了4，為9013 三極管，T5，T6為8550三極管，Tl的基極1，接收極2和發(fā)射極3分別與T3的發(fā)射極3，T5 的發(fā)射極3，地相連接；T2的基極1，接收極2和發(fā)射極3分別與T4的發(fā)射極3，T6的發(fā)射極3，地相連接；T3的基極1，接收極2和發(fā)射極3分別與ATMEGA16單片機的PBl 口，T6的基極1，Tl的基極I相連接；T4的基極1，接收極2和發(fā)射極3分別與ATMEGA16單片機的 PB3 口，T5的基極1，T2的基極I相連接；T5的基極1，接收極2和發(fā)射極3分別與T4的接收極2，+5V, Tl的接收極2相連接；T6的基極1，接收極2和發(fā)射極3分別與T3的接收極 2，+5V, T2的接收極2相連接；直流電機的正極與Tl的接收極和T5的發(fā)射極相連接，負(fù)極與T2的接收極和T6的發(fā)射極相連接。當(dāng)ATMEGA16單片機信號端PB3 口輸出高電平信號時，三極管T4、T5、T2導(dǎo)通，使得舵機中經(jīng)過的電流方向為從左到右。相反，當(dāng)ATMEGA16單片機信號端口 PBl輸出高電平信號時，三極管T3、TI、T6導(dǎo)通，使得轉(zhuǎn)向舵機中經(jīng)過的電流方向為從右到左。
權(quán)利要求1.一種基于超聲波的模型車跟蹤行駛控制裝置，包括模型車，其特征在于，在模型車的車前端設(shè)置有超聲波發(fā)射換能器，模型車的車架上設(shè)置有單片機，在單片機上連接有轉(zhuǎn)向舵機和車速控制器，超聲波發(fā)射換能器與單片機相連接。
2.如權(quán)利要求I所述的模型車跟蹤行駛控制裝置，其特征在于，所述的超聲波發(fā)射換能器采用HY-SRF05超聲波換能器。
3.如權(quán)利要求I所述的模型車跟蹤行駛控制裝置，其特征在于，所述的單片機為 ATMEGA16單片機。
4.如權(quán)利要求I所述的模型車跟蹤行駛控制裝置，其特征在于，所述的車速控制器由H 橋單元與電機驅(qū)動單元組成。
專利摘要本實用新型公開了一種基于超聲波的模型車跟蹤行駛控制裝置，包括模型車，在模型車的車前端設(shè)置有超聲波發(fā)射換能器，模型車的車架上設(shè)置有單片機，在單片機上連接有轉(zhuǎn)向舵機和車速控制器，超聲波發(fā)射換能器與單片機相連接。其能通過超聲波傳感器采集的到前車的位置與車的距離，自動控制單元接收到超聲波單元所傳送過來的信息，信息由自動控制單元對這些信息進(jìn)行快速準(zhǔn)確的處理，然后向驅(qū)動電路輸出處理后的控制信號，由車速控制單元和轉(zhuǎn)向舵機對后車的行駛速度與方向進(jìn)行調(diào)節(jié)，以實現(xiàn)后車的順利跟蹤。這種控制方法具有制作方便，電路簡單，響應(yīng)快速，控制準(zhǔn)確，成本低等特點。
文檔編號G05D1/02GK202351706SQ20112043008
公開日2012年7月25日 申請日期2011年11月3日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月3日
發(fā)明者劉凱, 房宏威, 李亭, 謝昊原, 高冰妍 申請人:長安大學(xué)