CN114397848A - 用于农业生产的车控系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于农业生产的车控系统，包括，车体，所述车体设有驱动模块、循迹模块、控制模块、电机和电源，所述车体包括底盘、前车轮和后车轮；循迹模块，与控制模块连接，用于发送循迹信息到控制模块；控制模块，与驱动模块连接，用于接收循迹模块发出的循迹信息，根据循迹信息发送控制信号到驱动模块；驱动模块，与电机连接，用于接收控制模块发送的控制信号，根据控制信号发送驱动电机转动的驱动信息到电机；电机，与前车轮连接，用于接收所述驱动信息驱动车轮循迹转动；所述车体上设有可拆卸农业模块，所述农业模块用于执行农业操作；电源，与控制模块和驱动模块连接，用于给控制模块和驱动模块供电，通过驱动模块给电机供电，通过控制模块给循迹模块供电。本发明可以实现车的自动循迹，可以实现农业洒水施肥自动化。

Description

用于农业生产的车控系统

技术领域

本发明涉及循迹车领域，尤其是涉及一种用于农业生产的车控系统。

背景技术

随着汽车科技技术的进步，对于农业智能车的实验与设计越发重要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于农业生产的车控系统，旨在解决车自动循迹。

本发明提供一种用于农业生产的车控系统，包括：

车体，所述车体上设有驱动模块、循迹模块、控制模块、电机和电源，所述车体包括底盘、前车轮和后车轮；

循迹模块，与控制模块连接，用于发送循迹信息到控制模块；

控制模块，与驱动模块连接，用于接收循迹模块发出的循迹信息，根据循迹信息发送控制信号到驱动模块；

驱动模块，与电机连接，用于接收控制模块发送的控制信号，根据控制信号发送驱动电机转动的驱动信息到电机；

电机，与前车轮连接，用于接收所述驱动信息驱动车轮循迹转动；

所述车体上设有可拆卸农业模块，所述农业模块用于执行农业操作；

电源，与控制模块和驱动模块连接，用于给控制模块和驱动模块供电，通过驱动模块给电机供电，通过控制模块给循迹模块供电。

采用本发明实施例，可以实现车循迹运动，农业自动化操作。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例的用于农业生产的车控系统示意图；

图2是本发明实施例的用于农业生产的车控系统的控制流程示意图；

图3是本发明实施例的用于农业生产的车控系统的模块连接示意图；

图4是本发明实施例的用于农业生产的车控系统的控制模块引脚示意图；

图5是本发明实施例的用于农业生产的车控系统的L298N驱动电路示意图；

图6是本发明实施例的用于农业生产的车控系统的循迹控制流程示意图；

图7是本发明实施例的用于农业生产的车控系统的避障控制流程示意图；

图8是本发明实施例的用于农业生产的车控系统的蓝牙模块示意图；

图9是本发明实施例的用于农业生产的车控系统的蓝牙控制流程示意图；

图10是本发明实施例的用于农业生产的车控系统的循迹模块电路示意图；

图11是本发明实施例的用于农业生产的车控系统的避障模块电路示意图。

附图标记说明：

1：循迹模块；2：控制模块；3：驱动模块；4：电机；5：电源。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

系统实施例

根据本发明实施例，提供了一种用于农业生产的车控系统，图1是本发明实施例的用于农业生产的车控系统示意图，如图1所示，具体包括：

车体，所述车体上设有驱动模块3、循迹模块1、控制模块2、电机4和电源5，车体包括前车轮和后车轮；

循迹模块1，安装于车体下，与控制模块2连接，用于发送循迹信息到控制模块2；

控制模块2，与驱动模块3连接，用于接收循迹模块1发出的循迹信息，根据循迹信息发送控制信号到驱动模块3；

驱动模块3，与电机连接，用于接收控制模块2发送的控制信号，根据控制信号发送驱动电机转动的驱动信息到电机4；

电机4，与前车轮连接，用于接收驱动信息驱动车轮循迹转动；

所述车体上设有可拆卸农业模块，所述农业模块用于执行农业操作；

所述农业模块具体包括：喷水施肥箱，用于给农作物喷水，箱体内部放有水和肥，箱体外部设有出水管道，管道上设有阀门，采用螺栓可拆卸固定在车体上；还可以配备常见的自动采摘装置，自动巡检病虫害摄像头。

电源5，与控制模块2和驱动模块3连接，用于给控制模块2和驱动模块3供电，通过驱动模块3给电机供电，通过控制模块2给循迹模块1供电。驱动模块3为L298N驱动电路。循迹模块1具体用于采集路面引导线信息并将路面引导线信息发送到控制模块2。控制模块2为STC89C52单片机。系统还包括：避障模块，与STC89C52单片机连接，安装于车体前端，用于检测障碍物位置信息并将障碍物位置信息发送到STC89C52单片机，STC89C52单片机分析障碍物位置信息后发送避障控制信息到驱动模块3，驱动模块3根据避障控制信息发送驱动电机4转动的避障驱动信息到电机4。避障模块具体用于发射红外线，当发射方向遇到障碍物时，接收反射回来红外线，发送障碍物信息到控制模块2。系统还包括蓝牙模块，与STC89C52单片机连接，蓝牙模块用于接收手机远程发送的控制车移动的信号并将控制车移动的信号发送到STC89C52单片机，STC89C52单片机接收控制车移动的信号并将控制车移动的信号发送到驱动模块3，驱动模块3根据控制车移动的信号发送驱动电机4转动的移动驱动信息到电机4。STC89C52单片机采用可充式电池供电。L298N驱动电路采用可充式电池供电。单片机为STC89C52。

本发明的整个系统设计以单片机为核心，利用了多种传感器，将软件和硬件相结合，以L298N来控制和驱动电机工作，并对车进行调速和方向的控制。

本系统能实现如下功能：

(1)无人智慧农场自动沿预设轨道行驶车在行驶过程中，能够自动检测预先设好的轨道，实现直道和弧形轨道的前进。若有偏离，能够自动纠正，返回到预设轨道上来。

(2)当车探测到前进前方的障碍物时，可以自动调整，躲避障碍物，从无障碍区通过。

(3)通过蓝牙控制车前进、后退、停止、左转、右转等功能，并且能切换循迹功能与避障功能。

(4)喷水施肥箱，用于给农作物喷水，箱体内部放有水和肥，箱体外部设有出水管道，管道上设有阀门，采用螺栓可拆卸固定在车体上；

图2是本发明实施例的用于农业生产的车控系统的控制流程示意图，如图2所示；

车采用前轮驱动，前轮左右两边各用一个电机驱动，调制前面两个轮子的转速起停从而达到控制转向的目的，后轮是万向轮，起支撑的作用。

将循迹模块分别装在车体下前端的最左边、左边、右边、最右边的四个位置。当车身下左边或最左边的传感器检测到黑线时，主控芯片控制左轮电机停止，车将向左修正；当车身下右边或最右边传感器检测到黑线时，主控芯片控制右轮电机停止，车将向右修正。

将避障模块分别装在车板上前端的左、中、右的三个位置。当车身上左边的传感器检测到障碍物时，主控芯片控制右轮电机停止，车将向右走；当车身上中间的传感器检测到障碍物时，主控芯片控制左、右轮电机停止，车将向停止前进；当车身上右边传感器检测到障碍物时，主控芯片控制左轮电机停止，车将向左走。

将蓝牙模块装在车板上。连接蓝牙后，当按前进按钮时，主控芯片控制左、右轮电机运行，车将向前走；当按后退按钮时，主控芯片控制左、右轮电机反转运行，车将先后走；当按停止按钮时，主控芯片控制左、右轮电机停止，车将停止；当按左转按钮时，主控芯片控制左轮电机停止，车将向左走；当按右转按钮时，主控芯片控制右轮电机停止，车将向右走。

驱动电路与单片机安装在车中后端，方便接线与控制。

将近年来机器人的智能水平不断提高，并且迅速地改变着人们的生活方式。人们在不断探讨、改造、认知的过程中，制造能替代人劳动的机器一直是人类的梦想。而智能车则是开启汽车新时代的起点，将为人们实现自动驾驶、自动停车、自动避开障碍物，以及通过软件控制汽车，使双手离开汽车方向盘，用智能的方式去代替传统的人力模式，将为人们的生活水平以及生活质量提升到一个新的层次。

图3是本发明实施例的用于农业生产的车控系统的模块连接示意图，如图3所示；

如图所示，P1.0、P1.1、P1.2、P1.3接L298N驱动模块的N1、N2、N3、N4；P1.4、P1.5、P1.6、P1.7接循迹模块的四个控制口；P3.0、P3.1接蓝牙模块的文字数据转换器；P2.3、P2.4接L298N的PWN波的控制口；P2.0、P2.1、P2.2接避障模块的三个控制口；GND口全部接在一起；移动充的电源口接芯片，通过芯片给蓝牙模块、避障模块、循迹模块供电；航模电池的电源口接L298N，通过L298N给电机供电。

图4是本发明实施例的用于农业生产的车控系统的控制模块引脚示意图，如图4所示；

根据接线图所示，P1.0、P1.1、P1.2、P1.3接L298N驱动模块的N1、N2、N3、N4；P1.4、P1.5、P1.6、P1.7接循迹模块的四个控制口；P3.0、P3.1接蓝牙模块的文字数据转换器；P2.3、P2.4接L298N的PWN波的控制口；P2.0、P2.1、P2.2接避障模块的三个控制口。

图5是本发明实施例的用于农业生产的车控系统的L298N驱动电路示意图，如图5所示；

L298N驱动电路的工作原理，通过OUT口接电机以及通过IN口与EN口接控制电路，在78M05(三端中电流正固定电压稳压器)的作用下，控制电机的运行方式。

图6是本发明实施例的用于农业生产的车控系统的循迹控制流程示意图，如图6所示；

车采用前轮驱动，前轮左右两边各用一个电机驱动，调制前面两个轮子的转速起停从而达到控制转向的目的，后轮是万向轮，起支撑的作用。

车采用单片机控制，从而实现寻迹、避障与蓝牙的功能。单片机是一种集成电路芯片。在驱动电路的作用下，芯片与寻迹模块、避障模块、蓝牙模块协同作用下，车实现各种功能。

将循迹模块分别装在车体下前端的最左边、左边、右边、最右边的四个位置。当车身下左边或最左边的传感器检测到黑线时，主控芯片控制左轮电机停止，车将向左修正；当车身下右边或最右边传感器检测到黑线时，主控芯片控制右轮电机停止，车将向右修正。

图7是本发明实施例的用于农业生产的车控系统的避障控制流程示意图，如图7所示；

将避障模块分别装在车板上前端的左、中、右的三个位置。当车身上左边的传感器检测到障碍物时，主控芯片控制右轮电机停止，车将向右走；当车身上中间的传感器检测到障碍物时，主控芯片控制左、右轮电机停止，车将向停止前进；当车身上右边传感器检测到障碍物时，主控芯片控制左轮电机停止，车将向左走。

图8是本发明实施例的用于农业生产的车控系统的蓝牙模块示意图，如图8所示；

蓝牙信号的收发采用蓝牙模块实现。特性有：具有片内数字无线处理器DRP(DigitalRadioProcessor)、数控振荡器，片内射频收发开关切换，内置ARM7嵌入式处理器等。接收信号时，收发开关置为收状态，射频信号从天线接收后，经过蓝牙收发器直接传输到基带信号处理器。基带信号处理包括下变频和采样，采用零中频结构。数字信号存储在RAM(容量为32KB)中，供ARM7处理器调用和处理，ARM7将处理后的数据从编码接口输出到其他设备，信号发过程是信号收的逆过程，此外，还包括时钟和电源管理模块以及多个通用I/O口，供不同的外设使用。的主机接口可以提供双工的通用串口，可以方便地和PC机的RS232通信，也可以和DSP的缓冲串口通信。

图9是本发明实施例的用于农业生产的车控系统的蓝牙控制流程示意图，如图9所示；

将蓝牙模块装在车板上。连接蓝牙后，当按前进按钮时，主控芯片控制左、右轮电机运行，车将向前走；当按后退按钮时，主控芯片控制左、右轮电机反转运行，车将先后走；当按停止按钮时，主控芯片控制左、右轮电机停止，车将停止；当按左转按钮时，主控芯片控制左轮电机停止，车将向左走；当按右转按钮时，主控芯片控制右轮电机停止，车将向右走。

将驱动电路与单片机安装在车中后端，方便接线与控制。

图10是本发明实施例的用于农业生产的车控系统的循迹模块电路示意图，如图10所示；

循迹模块TCRT5000传感器常用于：电度表脉冲数据采样、传真机碎纸机纸张检测、障碍检测、黑白线检测。

循迹模块TCRT5000传感器的参数：采用TCRT5000红外反射传感器；检测反射距离为：1mm～25mm；比较器输出，信号干净，波形好，驱动能力强，超过15mA；配电位器调节灵敏度；作电压为3.3V-5V；输出形式：数字开关量输出(0和1)；设有固定螺栓孔，方便安装；小板PCB尺寸：3.2cm x 1.4cm；使用宽电压LM393比较器；

车循迹原理是车在画有黑线的白纸“路面”上行驶，由于黑线和白纸对光线的反射系数不同，可根据接收到的反射光的强弱来判断“道路”—黑线。在该模块中利用了简单、应用也比较普遍的检测方法——红外探测法。

红外探测法，即利用红外线在不同颜色的物理表面具有不同的反射性质的特点。在车行驶过程中不断地向地面发射红外光，当红外光遇到白色地面时发生漫发射，反射光被装在车上的接收管接收；如果遇到黑线则红外光被吸收，则车上的接收管接收不到信号，再通过LM393作比较器来采集高低电平，从而实现信号的检测。

图11是本发明实施例的用于农业生产的车控系统的避障模块电路示意图，如图11所示；

它的工作原理是：发射管发射出一定频率的红外线，当检测方向遇到障碍物(反射面)时，红外线反射回来被接收管接收，经过比较器电路处理之后，绿色指示灯会亮起，同时信号输出接口输出数字信号(一个低电平信号)。

本发明包括硬件部分:芯片模块、电源模块、驱动模块、避障模块、寻迹模块和蓝牙集模块组成；软件部分通过C语言来实现，并对车的转向与速度控制方法进行了多次改进，进而完成车的寻迹、避障与蓝牙控制。

对于路面黑色引导线是由红外线传感器检测与采集，进而输送给单片机，由单片机控制转向和驱动。

对于路面障碍物也是由红外线传感器检测与采集，进而输送给单片机，由单片机控制转向和驱动。

对于蓝牙控制是由蓝牙传感器检测与采集进而输送给单片机，单片机控制转向和驱动。

车在画有黑线的白纸“路面”上行驶，由于黑线和白纸对光线的反射系数不同，可根据接收到的反射光的强弱来判断“道路”—黑线。

根据物体拥有的各种感官器件，对于外界的阻碍到物体的运动方向的作出各种躲避障碍的动作，并继续打断前的动作，这个过程就是避障。

自动寻轨迹车控制系统设计的蓝牙模块,是一种集成蓝牙功能的PCBA板，用于短距离无线通讯，按功能分为蓝牙数据模块和蓝牙语音模块。

中央处理器、程序存储器、数据存储器等模块。该单片机几乎包含了数据采集和控制中所需的所有单元模块。在本设计中，单片机的40引脚接电源(5V)，20引脚接地。18引脚(XTAL2)和19引脚(XTAL1)接晶振，9引脚接复位。传感器的输出口应经过单片机处理后，输出给驱动电路L298N，然后再输出给直流电机，进而实现对车的驱动与方向的控制。

智能循迹车，能独立完成任务，有其自身的知识基础，多信息处理系统，在结构化或半结构化的工作环境中，根据环境变化作出决策，有一定的适应能力，自我学习能力和自我组织的能力。为了让循迹车能独立工作，一方面应具有较高的智慧和更广泛的应用，研究各种新机传感器，另一方面，也掌握多个多类传感器信息融合的技术，这样循迹车可以更准确，更全面的获得所处环境的信息。

本发明可以在农业上应用，如采集水果等；本发明可以实现自动循迹，自动避障功能，也可通过蓝牙模块远程操控，采摘水果，浇水施肥，减少了人力。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替本发明各实施例技术方案，并不使相应技术方案的本质脱离本方案的范围。

Claims (10)

1.一种用于农业生产的车控系统，其特征在于，包括，车体，所述车体上设有驱动模块、循迹模块、控制模块、电机和电源，所述车体包括底盘、前车轮和后车轮；

循迹模块，与控制模块连接，用于发送循迹信息到控制模块；

控制模块，与驱动模块连接，用于接收循迹模块发出的循迹信息，根据循迹信息发送控制信号到驱动模块；

驱动模块，与电机连接，用于接收控制模块发送的控制信号，根据控制信号发送驱动电机转动的驱动信息到电机；

电机，与前车轮连接，用于接收所述驱动信息驱动车轮循迹转动；

所述车体上设有可拆卸农业模块，所述农业模块用于执行农业操作；

电源，与控制模块和驱动模块连接，用于给控制模块和驱动模块供电，通过驱动模块给电机供电，通过控制模块给循迹模块供电。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述驱动模块为L298N驱动电路。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述循迹模块具体用于采集路面引导线信息并将路面引导线信息发送到控制模块。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述控制模块为STC89C52单片机。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：避障模块，与STC89C52单片机连接，安装于车体前端，用于检测障碍物位置信息并将障碍物位置信息发送到STC89C52单片机，所述STC89C52单片机分析障碍物位置信息后发送避障控制信息到驱动模块，所述驱动模块根据避障控制信息发送驱动电机转动的避障驱动信息到电机，电机驱动车轮进行避障。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述避障模块具体用于发射红外线，当发射方向遇到障碍物时，接收反射回来红外线，发送障碍物信息到STC89C52单片机。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述系统还包括蓝牙模块，与STC89C52单片机连接，所述蓝牙模块用于接收手机远程发送的控制车移动的信号并将所述控制车移动的信号发送到STC89C52单片机，所述STC89C52单片机接收控制车移动的信号并将控制车移动的信号发送到驱动模块，所述驱动模块根据控制车移动的信号发送驱动电机转动的移动驱动信息到电机。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述STC89C52单片机采用可充式电池供电。

9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述L298N驱动电路采用可充式电池供电。

10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述农业模块具体包括：喷水施肥箱，用于给农作物喷水施肥。

Images