CN202351706U - 一种基于超声波的模型车跟踪行驶控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于超声波的模型车跟踪行驶控制装置，包括模型车，在模型车的车前端设置有超声波发射换能器，模型车的车架上设置有单片机，在单片机上连接有转向舵机和车速控制器，超声波发射换能器与单片机相连接。其能通过超声波传感器采集的到前车的位置与车的距离，自动控制单元接收到超声波单元所传送过来的信息，信息由自动控制单元对这些信息进行快速准确的处理，然后向驱动电路输出处理后的控制信号，由车速控制单元和转向舵机对后车的行驶速度与方向进行调节，以实现后车的顺利跟踪。这种控制方法具有制作方便，电路简单，响应快速，控制准确，成本低等特点。

Description

一种基于超声波的模型车跟踪行驶控制装置

技术领域

本实用新型涉及模型车智能化控制领域，尤其涉及一种基于超声波的模型车跟踪行驶控制装置。

背景技术

随着近年来高集成度与高速数字技术的快速发展，控制技术取得不断进步，再加上更先进的制造工艺的不断产生与完善，从而使得模型车智能化控制领域发生了翻天覆地的变化。同时电子技术，信息技术在模型车方面的大量应用，使得模型车在自动控制方面有了深远的进步，进一步推动了模型车的技术朝着自动化，智能化的方向发展。而模型车的自动跟踪行驶功能的实现，又将是智能车朝着自动化及智能化发展的又一大进步。虽然市场上现有各类自动行驶以及人工控制的模型车，但自动跟踪行驶的产品市场上寥寥无几。自动跟踪行驶功能不仅能够应用在模型车领域，同时也可以应用于当前城市交通下的实际车辆。

发明内容

针对上述现有技术存在的缺陷或不足，本实用新型的目的在于，提供一种基于超声波的模型车跟踪行驶的控制装置，该装置可解决模型车自动跟踪行驶的控制问题。

为了实现上述任务，本实用新型采用以下的技术解决方案予以实现：

一种基于超声波的模型车跟踪行驶控制装置，包括模型车，其特征在于，在模型车的前端设置有超声波发射换能器，模型车的车架上设置有单片机，在单片机上连接有转向舵机和车速控制器，超声波发射换能器与单片机相连接。

本实用新型的其它特点是：

所述超声波发射换能器采用HY-SRF05超声波换能器。

所述的单片机采用Atmel公司生产的ATMEGA16单片机。其能实时的接收超声波单元所传送过来的信息，并对这些信息进行快速准确的处理，然后向驱动电路输出处理后的控制信号。

所述车速控制单元由H桥单元与电机驱动单元组成，其能实时的接收自动控制单元所输出的控制信号，然后根据控制信号来控制模型车的速度。

本实用新型的模型车自动跟踪行驶的控制装置，通过超声波传感器采集的到前车的位置与距后车的距离，把信息传递至自动控制单元。数据由自动控制单元处理后，通过H桥控制电机，和舵机转向，对后车的行驶速度与行驶方向进行调节，以实现后车的顺利跟踪。这种控制方法具有制作方便，电路简单，响应快速，控制准确，成本低等特点。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为超声波模块的安装位置图；

图3为超声波模块与AVR单片机连接示意图；

图4为超声波发射原理图；

图5为超声波接收原理图；

图6为自动控制单元的引脚接线原理图；

图7为H电路的电路原理图。

以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。

具体实施方式

参见图1所示，为本实施例给出的一种基于超声波的模型车跟踪行驶控制装置。包括模型车，HY-SRF05超声波发射换能器(包括超声波发射，超声波回波信号接收)，ATMEGA16单片机，转向舵机和车速控制器。

参见图2所示，HY-SRF05超声波换能器有三个超声波传感器，分别设置在车前端左、中、右处。HY-SRF05超声波换能器的感应角度为15.6°，探测距离为2cm～450cm，精度高达0.2cm，盲区仅为2cm。

设置在车前端的三个超声波传感器分别为1号、2号和3号传感器，三个传感器所覆盖的区域为1号区域，2号区域和3号区域。当前车直行时，车上的三个超声波传感器都可以接收到信号；当前车左转时，后车的1号和2号，或者只有1号传感器可以接收到信号；当前车右转时，后车的2号和3号，或者只有3号传感器可以接收到信号。

当1～3号传感器都可接收到信号时，ATMEGA16单片机控制转向舵机保持不打舵状态；当1号和2号，或者只有1号传感器可以接收到信号时，单片机控制转向舵机向左打舵；当2号和3号，或者只有3号传感器可以接收到信号时，ATMEGA16单片机控制转向舵机向右打舵。与此同时根据超声波传感器传至ATMEGA16单片机的信息，对H桥电路进行控制，以控制后车车速。

自动控制单元采用Atmel公司生产的ATMEGA16单片机，其包含高性能、低功耗的8位微处理器，512字节的EEPROM可擦写10,000次，四通道PWM，8路10位ADC.

参见图3所示，为超声波传感器与ATMEGA16单片机连接示意图。超声波传感器共有5个引脚，分别为VCC、TIRG、ECHO、OUT、GND。其中VCC端为电源输入端，GND端接地。TIRG端连接ATMEGA16单片机PB5、ECHO端连接ATMEGA16单片机PA3，OUT端架空。

整个系统由单片机ATMEGA16控制，超声波传感器采用收发分体式，分别是一支超声波发射换能器TCT40-16T和一支超声波接收换能器TCT40-16R。超声波信号通过超声波发射换能器发射至空气中，遇被测物反射后回波被超声波接收换能器接收。

参见图4所示，为超声波发射部分。超声波发射部分是为了让超声波发射换能器TCT40-16T能向外界发出40kHz左右的方波脉冲信号。本实施例选用的超声波传感器为开放式探头，发射电路主要由反相器74LS04构成。由ATMEGA16单片机的I/O口PB5口输出40KHz方波信号，一路经一级反向器后送到超声波发射探头的一个电极，另一路经两级反向器后送到超声波发射探头的另一个电极，用这种推换形式将方波信号加到超声波发射探头的两端，产生超声波。电路中采用两个反向器并联以提高驱动能力。上拉电阻R1、R2一方面可以提高反向器74LS04输出高电平的驱动能力，另一方面可以增加超声波发射探头的阻尼效果，缩短其自由振荡时间。

参见图5所示，为超声波接收原理图。超声波接收电路采用了集成芯片CX20106A，这是一款红外线检波接收的专用芯片，内部含有信号放大、带通滤波、检波等电路。超声波传感器接收的信号至输入端1引脚；2引脚与GND之间连接RC串联网络，改变RC的数值能改变前置放大器的增益和频率特性；3引脚与GND之间连接检波电容；4引脚接地；5引脚用以设置带通滤波器的中心频率f0，通过电阻R接电源，阻值越大，中心频率越低；6引脚与GND之间接积分电容；7引脚输出端，平时为高电平，接收到回波信号时下降成低电平，把它作为ATMEGA16单片机的外部中断请求信号；8引脚接电源。CX20106A作为超声波回波信号的检测芯片，电路结构简单，且有很高的灵敏度和抗干扰能力，满足了接收电路的要求。

参见图6所示，ATMEGA16单片机的引脚接线原理图。把ATMEGA16单片机的10号管脚与电源正极相连，31号管脚与电源负极相连，PB1端口为舵机左转信号端，PB3为舵机右转信号端。PB5为超声波传感器信号输出端，PA3～PA5为超声波传感器信号输入端。PD4为电机正转信号端，PD5为电机反转信号段。

参见图7所示，为H桥电路的电路原理图。T1，T2为8050三极管，T3，T4，为9013三极管，T5，T6为8550三极管，T1的基极1，接收极2和发射极3分别与T3的发射极3，T5的发射极3，地相连接；T2的基极1，接收极2和发射极3分别与T4的发射极3，T6的发射极3，地相连接；T3的基极1，接收极2和发射极3分别与ATMEGA16单片机的PB1口，T6的基极1，T1的基极1相连接；T4的基极1，接收极2和发射极3分别与ATMEGA16单片机的PB3口，T5的基极1，T2的基极1相连接；T5的基极1，接收极2和发射极3分别与T4的接收极2，+5V，T1的接收极2相连接；T6的基极1，接收极2和发射极3分别与T3的接收极2，+5V，T2的接收极2相连接；直流电机的正极与T1的接收极和T5的发射极相连接，负极与T2的接收极和T6的发射极相连接。

当ATMEGA16单片机信号端PB3口输出高电平信号时，三极管T4、T5、T2导通，使得舵机中经过的电流方向为从左到右。相反，当ATMEGA16单片机信号端口PB1输出高电平信号时，三极管T3、T1、T6导通，使得转向舵机中经过的电流方向为从右到左。

Claims (4)

1.一种基于超声波的模型车跟踪行驶控制装置，包括模型车，其特征在于，在模型车的车前端设置有超声波发射换能器，模型车的车架上设置有单片机，在单片机上连接有转向舵机和车速控制器，超声波发射换能器与单片机相连接。

2.如权利要求1所述的模型车跟踪行驶控制装置，其特征在于，所述的超声波发射换能器采用HY-SRF05超声波换能器。

3.如权利要求1所述的模型车跟踪行驶控制装置，其特征在于，所述的单片机为ATMEGA16单片机。

4.如权利要求1所述的模型车跟踪行驶控制装置，其特征在于，所述的车速控制器由H桥单元与电机驱动单元组成。

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