CN105759822A - 一种农用车自主导航控制电路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种农用车自主导航控制电路，包括：电源电路模块、单片机、缓冲电路、实时动态差分GPS系统、惯性传感器、光电编码器模块、步进电机驱动芯片、步进电机、电动推杆驱动器、推杆电机、差速电机、CAN通信模块；所述电源电路模块用于给各用电模块供电，所述光电编码器模块通过所述缓冲电路与所述单片机的输入端连接，所述CAN通信模块与所述单片机的输入输出端连接，所述实时动态差分GPS系统和惯性传感器分别连接CAN通信模块，所述步进电机、推杆电机、差速电机分别通过所述步进电机驱动芯片、电动推杆驱动器、缓冲电路与所述单片机的输出端连接；本发明能够实现跟踪预设直线路径行驶，跟踪精度高。
Description
技术领域
本发明及农用机械控制技术领域，特别涉及一种农用车自主导航控制电路。
背景技术
随着农业劳动生产率的不断提高，农用车向着大型化的方向发展，这种趋势在西欧和北美尤其明显。在我国新疆和东北地区，近年来发展势头也日益旺盛，高效利用各类农业资源，取得经济效益和环境效益，但是由于大型农用车工作时间的延长，影响了农用车辆工作的精确性且由于长时间驾驶，驾驶员劳动强度大，容易疲劳，此外，难以避免重复作业或因恶劣天气或者夜晚无法作业带来的损失。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种农用车自主导航控制电路，可实现跟踪预设直线路径行驶，跟踪精度高达厘米级；在增加劳动时间的同时，又不影响农用车辆工作的精确性，可有效减小驾驶者的劳动强度，显著提高生产效率；可避免重复作业或因恶劣天气或者夜晚无法作业带来的损失。
本发明通过以下技术手段解决上述问题：
本发明提供的一种农用车自主导航控制电路，包括电源电路模块、单片机、缓冲电路、实时动态差分GPS系统、惯性传感器、光电编码器模块、步进电机驱动芯片、步进电机、电动推杆驱动器、推杆电机、差速电机、CAN通信模块；
所述电源电路模块用于给各用电模块供电，所述光电编码器模块通过所述缓冲电路与所述单片机的输入端连接，所述CAN通信模块与所述单片机的输入输出端连接，所述实时动态差分GPS系统和惯性传感器分别连接CAN通信模块，所述步进电机、推杆电机、差速电机分别通过所述步进电机驱动芯片、电动推杆驱动器、缓冲电路与所述单片机的输出端连接；
进一步，所述电源电路模块包括48V电源、滤波模块和电压转换模块，所述滤波模块的输入端与所述48V电源连接，所述滤波模块的输出端与所述电压转换模块的输入端连接，所述电压转换模块用于输出不同的电压值。
进一步，所述单片机的型号包括AT89S51。
进一步，所述缓冲电路包括74HC245缓冲器。
进一步，所述CAN通信模块包括1个CAN主节点和5个CAN从节点。
进一步，所述实时动态差分GPS系统和惯性传感器(105)均与所述CAN通信模块的通信方式为RS232串口通信。
进一步，实时动态差分GPS系统的型号为S86TGPS型。
进一步，所述惯性传感器的型号为NAV440型。
进一步，所述光电编码器模块包括绝对式光电编码器和增量式光电编码器。
进一步，所述绝对式光电编码器型号为Angtron-RE-38-V-05-Lite型，所述增量式光电编码器型号为E6B2-CWZ6C型。
本发明提供的基于单片机的农用车自主导航控制电路，可实现跟踪预设直线路径行驶，跟踪精度高达厘米级；在增加劳动时间的同时，又不影响农用车辆工作的精确性，可有效减小驾驶者的劳动强度，显著提高生产效率；可避免重复作业或因恶劣天气或者夜晚无法作业带来的损失。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。
图1为本发明提供的基于单片机的农用车自主导航控制电路的电路原理框图。
图2为本发明的CAN主从节点分布结构图。
具体实施方式
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
以下将结合附图对本发明进行详细说明，如图1所示，本实施例提供的一种农用车自主导航控制电路包括电源电路模块101、单片机102、缓冲电路103、实时动态差分GPS系统104、惯性传感器105、光电编码器模块106、步进电机驱动芯片107、步进电机108、电动推杆驱动器109、推杆电机110、差速电机111、CAN通信模块112；
所述电源电路模块101用于给各用电模块供电，所述光电编码器模块106通过所述缓冲电路103与所述单片机102的输入端连接，所述CAN通信模块112与所述单片机102的输入输出端连接，所述实时动态差分GPS系统104和惯性传感器105分别连接CAN通信模块112，所述步进电机108、推杆电机110、差速电机111分别通过所述步进电机驱动芯片107、电动推杆驱动器109、缓冲电路103与所述单片机102的输出端连接。
本实施例中，所述电源电路模块101包括48V电源1011、滤波模块1012和电压转换模块1013，所述滤波模块1012的输入端与所述48V电源1011连接，所述滤波模块1012的输出端与所述电压转换模块1013的输入端连接，所述电压转换模块1013用于输出不同的电压值。
其中，电压转换模块1013包括48V转12V的电压转换芯片TPS40200和48转5V的电压转换芯片SX3600。
具体的，滤波模块1012用于对48V电源进行防电磁干扰铝滤波，保证后续输出的电压对电路无干扰。
本实施例中，所述单片机102的型号包括AT89S51型号。
需要说明的是，本发明的单片机102还可以为其他类型的单片机，对此不做限制。
本实施例中，所述缓冲电路103包括74HC245缓冲器。
具体的，缓冲电路103用于保护单片机102的输入输出口免受干扰冲击。
本实施例中，所述CAN通信模块112包括1个CAN主节点和5个CAN从节点。
如图2所示，监控终端计算机通过内部集成CAN控制器的USBCAN-I模块组成CAN主节点，单片机扩展CAN控制器MCP2515与CAN收发器TJA1050组成CAN从节点。
本实施例中，所述实时动态差分GPS系统104和惯性传感器105均与所述CAN通信模块112的通信方式为RS232串口通信。
具体的，实时动态差分GPS系统104和惯性传感器105分别用于测量车辆的全局定位信息、倾斜姿态信息。
本实施例中，所述实时动态差分GPS系统104的型号为S86TGPS型。
本实施例中，所述惯性传感器105的型号为NAV440型。
本实施例中，所述光电编码器模块106包括绝对式光电编码器和增量式光电编码器。
具体的，光电编码器模块106为位置传感器，绝对式光电编码器和增量式光电编码器分别用于测量转向轮偏角与车辆行驶速度。
本实施例中，所述绝对式光电编码器型号为Angtron-RE-38-V-05-Lite型，所述增量式光电编码器型号为E6B2-CWZ6C型。
需要说明的是，所述实时动态差分GPS系统104、所述惯性传感器105、和所述光电编码器模块106构成该电路的传感器部分，依次用于测量车辆的全局定位信息、倾斜姿态信息、转向轮偏角与车辆行驶速度；所述步进电机驱动芯片107和所述步进电机108为农用车导航系统的转向机构部分，转向机构采用齿轮传动方式，由步进电机(Mdrive34型)带动齿轮使方向盘动作，齿轮1与齿轮2的传动比为4:1；所述步进电机驱动芯片107和所述电动推杆驱动器109为农用车导航系统的制动机构部分，制动机构用于紧急情况控制车辆停车，由电动推杆与制动踏板组成，通过遥控器与单片机通信控制推杆电机的正反转完成推拉动作；所述差速电机111为农用车导航系统的调速机构部分，调速机构通过单片机控制差速电机的输出电压实现电调速。
本发明的控制电路中，电源电路模块101给各个模块供电，用电模块上电后，实时动态差分GPS系统104和惯性传感器105分别将采集到的车辆的全局定位信息、倾斜姿态信息通过CAN通信模块112发送给单片机102，光电编码器模块106的绝对式光电编码器和增量式光电编码器将采集到的转向轮偏角与车辆行驶速度通过缓冲电路103输入到单片机102，单片机102通过步进电机108、推杆电机110、差速电机111分别控制转向机构、制动机构以及调速机构，进而控制车辆的转向、停止与调速。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (10)
1.一种农用车自主导航控制电路，其特征在于：包括：电源电路模块(101)、单片机(102)、缓冲电路(103)、实时动态差分GPS系统(104)、惯性传感器(105)、光电编码器模块(106)、步进电机驱动芯片(107)、步进电机(108)、电动推杆驱动器(109)、推杆电机(110)、差速电机(111)、CAN通信模块(112)；
所述电源电路模块(101)用于给各用电模块供电，所述光电编码器模块(106)通过所述缓冲电路(103)与所述单片机(102)的输入端连接，所述CAN通信模块(112)与所述单片机(102)的输入输出端连接，所述实时动态差分GPS系统(104)和惯性传感器(105)分别连接CAN通信模块(112)，所述步进电机(108)、推杆电机(110)、差速电机(111)分别通过所述步进电机驱动芯片(107)、电动推杆驱动器(109)、缓冲电路(103)与所述单片机(102)的输出端连接。
2.根据权利要求1所述的一种农用车自主导航控制电路，其特征在于：所述电源电路模块(101)包括48V电源(1011)、滤波模块(1012)和电压转换模块(1013)，所述滤波模块(1012)的输入端与所述48V电源(1011)连接，所述滤波模块(1012)的输出端与所述电压转换模块(1013)的输入端连接，所述电压转换模块(1013)用于输出不同的电压值。
3.根据权利要求1所述的一种农用车自主导航控制电路，其特征在于：所述单片机(102)的型号包括AT89S51。
4.根据权利要求1所述的一种农用车自主导航控制电路，其特征在于：所述缓冲电路(103)包括74HC245缓冲器。
5.根据权利要求1所述的一种农用车自主导航控制电路，其特征在于：所述CAN通信模块(112)包括1个CAN主节点和5个CAN从节点。
6.根据权利要求1所述的一种农用车自主导航控制电路，其特征在于：所述实时动态差分GPS系统(104)和惯性传感器(105)均与所述CAN通信模块(112)的通信方式为RS232串口通信。
7.根据权利要求1所述的一种农用车自主导航控制电路，其特征在于：实时动态差分GPS系统(104)的型号为S86TGPS型。
8.根据权利要求1所述的一种农用车自主导航控制电路，其特征在于：所述惯性传感器(105)的型号为NAV440型。
9.根据权利要求1所述的一种农用车自主导航控制电路，其特征在于：所述光电编码器模块(106)包括绝对式光电编码器和增量式光电编码器。
10.根据权利要求9所述的一种农用车自主导航控制电路，其特征在于：所述绝对式光电编码器型号为Angtron-RE-38-V-05-Lite型，所述增量式光电编码器型号为E6B2-CWZ6C型。
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