一種基於雷射雙邊循跡智能車教學實驗裝置的製作方法
2023-10-27 08:12:37 2
專利名稱：一種基於雷射雙邊循跡智能車教學實驗裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種基於雷射雙邊循跡智能車教學實驗裝置，可用於大學實驗教學環節，也可納入單片機實驗教學課程中和畢業設計中。
背景技術：
智能車的開發和設計涉及到多個領域，涉及控制理論、模式識別、傳感技術、汽車電子、電氣、計算機、機械等多個學科。對大學生綜合素質的培養，知識面的拓展和分析問題解決問題的能力的提高很有意義並且有利於提高大學生的動手能力、激發創新能力，但目前的智能車教學實驗裝置操作複雜和繁瑣，學生在實驗裝置中驗證自己的想法難度大，阻礙了學生的創新能力和動手能力。
實用新型內容本實用新型提供的一種基於雷射雙邊循跡智能車教學實驗裝置，由MCU主控電路、雷射傳感器模塊、電機驅動模塊、舵機驅動模塊、測速模塊、ZigBee通信模塊、鍵盤輸入模塊、顯示模塊、電源模塊、ISP串口模塊、避障模塊、道路模型和上位機組成。所述的雷射傳感器模塊與MCU主控電路電路連接，所述的MCU主控電路採用控制晶片為STCl2C5A40S2，所述的雷射傳感器模塊採用了雷射調製管和接收管，用於道路信息採集；所述的電機驅動模塊與MCU主控電路電路連接，所述的電機驅動模塊包含直流電機和電機驅動電路，所述電機驅動電路採用了驅動晶片BTS7970，用於驅動直流電機；所述的舵機驅動模塊與MCU主控電路電路連接，所述的舵機驅動模塊包含舵機及舵機驅動電路，所述舵機採用了 S-D5，所述舵機驅動電路用於驅動舵機；所述的測速模塊與MCU主控電路電路連接，測速模塊採用了 200線光電編碼器，用於測得智能車實際速度；所述的ZigBee通信模塊與MCU主控電路電路連接，ZigBee通信模塊採用了 SZ05-STD無線模塊，用於與上位機通信；所述的鍵盤輸入模塊與MCU主控電路電路連接，鍵盤輸入模塊採用了獨立式按鍵和撥碼按鍵，用於人機交換；所述的顯示模塊與MCU主控電路電路連接，所述的顯示模塊採用了 NOKIA 5110液晶，用於顯示採集數據；所述的電源模塊採用了穩壓晶片LM2904 ;所述的ISP串口模塊與MCU主控電路電路連接，ISP串口模塊採用了電平轉換晶片MAX232，用於下載和調試程序；所述的避障模塊與MCU主控電路電路連接，避障模塊採用了 HC-SR04超聲波測距模塊，用於避開障礙物；所述的上位機，用於與智能車進行通信；所述的道路模型採用了白色KT板和黑色電工膠帶，用於給智能車提供賽道；所述的電源模塊與MCU主控電路、雷射傳感器模塊、電機驅動模塊、舵機驅動模塊、測速模塊、ZigBee通信模塊、鍵盤輸入模塊、顯示模塊、ISP串口模塊和避障模塊以電路連接，用於給各個模塊供電。本實用新型的有益效果在於該實驗裝置操作簡單靈活，學生可根據自己的想法在該實驗裝置上驗證，提高創新能力和動手能力。
[0005]圖1為本實用新型的教學實驗裝置總結構圖。圖2為本實用新型的智能車控制系統結構圖。圖3為本實用新型雷射傳感器道路信息採集原理示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖和實施對本實用新型的技術方案作進一步的解釋。實施例如圖1所示，智能車在所述道路模型上行駛，行駛過程中智能車與所述上位機進行通信，實時的將數據發送到上位機。所述的道路模型由白色KT板和黑色電工膠帶製作而成，黑色膠帶粘貼在所述道路模型兩側。智能車採用雙邊循跡的方案在所述道路模型上行駛。所述雙邊循跡如圖3所示兩邊採用5個雷射管照射在所述道路模型上，當雷射點處於圖3中A位置說明智能車向右偏離所述道路模型，當雷射點處於圖3中B位置說明智能車處於所述道路模型中間，當雷射點處於圖3中C位置說明智能車向左偏離所述道路模型。智能車根據所述雷射傳感器模塊採集到的信息就行判斷智能車的所在位置，從而通過給舵機不同的PWM值來控制智能車轉向。如圖2所示，包括MCU主控電路1、雷射傳感器模塊2、電機驅動模塊6、舵機驅動模塊5、測速模塊3、ZigBee通信模塊7、鍵盤輸入模塊8、顯示模塊9、電源模塊10、ISP串口模塊11和避障模塊4。所述智能車採用玩具智能車車模，同學們可以根據車模圖紙將車模組裝起來，並且同學們自主完成舵機安裝、編碼器安裝、雷射傳感器模塊安裝和主控電路安裝。所述避障模塊採用了 HC-SR04超聲波測距模塊。當所述智能車在所述道路模型上前方遇到障礙物時，所述超聲波模塊發射一定頻率的波被障礙物反射回來，通過計算得到所述智能車距障礙物的距離，從而控制智能車轉向避開障礙物。所述雷射傳感器模塊採用10路雷射採集道路信息，對每個雷射I 10編號，當雷射照射在白色道路上時雷射能通過漫反射被所述雷射傳感器模塊中的接收管接收到，當雷射照射在黑色膠帶上時雷射則不能被接收到，因此我們可以通過採集到的哪一個雷射沒有被接收到就知道了智能車的狀態，從而給舵機不同的PWM值控制智能車轉向。所述測速模塊採用了光電式編碼器，所述光電編碼器通過齒輪與智能車後輪傳動齒輪連接起來，後輪的傳動齒輪的轉動帶動所述光電式編碼器齒輪轉動。通過測得一定時間內光電式編碼器齒輪轉的圈數再通過計算得到智能車的速度。所述鍵盤輸入模塊與所述顯示模塊配合使用構成人機交換。通過所述鍵盤輸入模塊可以設置智能車的參數，例如設定智能車的行駛速度，這些參數可以再所述顯示模塊上顯示出來，便與調試。所述ZigBee通信模塊與計算機進行通信，將智能車的信息傳送給上位機。這樣就可以通過上位機實時監測智能車的狀態。同學們也可以通過上位機向智能車發出指令，控制智能車加速減速和轉向。所述ISP串口模塊與MCU控制電路相連接，實現程序的下載和調試。所述電機驅動模塊採用了 BTS7970驅動晶片用於驅動直流電機。[0021 ] 所述舵機驅動模塊用於驅動舵機，控制智能車轉向。以上顯示了本實用新型的基本原理和主要特徵以，雖然本實用新型已以較佳實施例揭示如上，然其並非用以限定本實用新型，任何本領域技術人員，在不脫離本實用新型的精神和範圍內，當可作些許的修改和完善，這些變化和完善都落入本實用新型的權利要求保護範圍內。
權利要求1.一種基於雷射雙邊循跡智能車教學實驗裝置，包括MCU主控電路、雷射傳感器模塊、 電機驅動模塊、舵機驅動模塊、測速模塊、ZigBee通信模塊、鍵盤輸入模塊、顯示模塊、電源模塊、ISP串口模塊、避障模塊、道路模型和上位機，電源模塊與MCU主控電路、雷射傳感器模塊、電機驅動模塊、舵機驅動模塊、測速模塊、ZigBee通信模塊、鍵盤輸入模塊、顯示模塊、 ISP串口模塊和避障模塊以電路連接，用於給各個模塊供電，其特徵在於所述的雷射傳感器模塊與MCU主控電路電路連接，所述的MCU主控電路採用控制晶片為STCl2C5A40S2，所述的雷射傳感器模塊採用了雷射調製管和接收管；所述的電機驅動模塊與MCU主控電路電路連接，所述的電機驅動模塊包含直流電機和電機驅動電路；所述的舵機驅動模塊與MCU主控電路電路連接，所述的舵機驅動模塊包含舵機及舵機驅動電路；所述的測速模塊與MCU 主控電路電路連接，測速模塊採用了 200線光電編碼器；所述的ZigBee通信模塊與MCU主控電路電路連接，ZigBee通信模塊採用了 SZ05-STD無線模塊；所述的鍵盤輸入模塊與MCU 主控電路電路連接，鍵盤輸入模塊採用了獨立式按鍵和撥碼按鍵；所述的顯示模塊與MCU 主控電路電路連接，所述的顯示模塊採用了 NOKIA 5110液晶；所述的電源模塊採用了穩壓晶片LM2904 ;所述的ISP串口模塊與MCU主控電路電路連接，ISP串口模塊採用了電平轉換晶片MAX232 ;所述的避障模塊與MCU主控電路電路連接，避障模塊採用了 HC-SR04超聲波測距模塊；所述的道路模型採用了白色KT板和黑色電工膠帶。
2.如權利要求1所述的基於雷射雙邊循跡智能車教學實驗裝置，其特徵在於所述電機驅動電路採用了驅動晶片BTS7970。
3.如權利要求1所述的基於雷射雙邊循跡智能車教學實驗裝置，其特徵在於所述舵機採用了 S-D5。
專利摘要一種基於雷射雙邊循跡智能車教學實驗裝置，包括MCU主控電路、雷射傳感器模塊、電機驅動模塊、舵機驅動模塊、測速模塊、ZigBee通信模塊、鍵盤輸入模塊、顯示模塊、電源模塊、ISP串口模塊、避障模塊、道路模型和上位機，電源模塊與MCU主控電路、雷射傳感器模塊、電機驅動模塊、舵機驅動模塊、測速模塊、ZigBee通信模塊、鍵盤輸入模塊、顯示模塊、ISP串口模塊和避障模塊以電路連接，用於給各個模塊供電，該實驗裝置操作簡單靈活，學生可根據自己的想法在該實驗裝置上驗證，提高創新能力和動手能力。
文檔編號G09B25/02GK202887591SQ20122065550
公開日2013年4月17日 申請日期2012年11月19日 優先權日2012年11月19日
發明者王冠凌, 王俊傑, 韓振飛, 凌海波, 許光耀, 徐海東, 汪勇, 種濤 申請人:安徽工程大學