CN206848808U - 一种低功耗的智能救援车 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于人工智能领域，尤其涉及一种智能救援车。以AT89S52为核心控制单片机，外部搭设了各种传感器。当接收到信息后可快速处理数据后并完成相应的操作，以此实现相应的功能的多功能智能救援车。小车的驱动动力由L298N驱动四个直流减速电机提供，通过漫反射光电开关来实时采集与周围物体的距离，以实现避开障碍物的功能；系统的循迹功能采用RPR220型光电传感器来采集数据并传输到单片机来完成；此外小车还搭载1602液晶，对小车的显示时间进行实时显示。从而实现了能够自动检测铁片、循迹、避障、转移金属铁片、自行充电和实时显示小车行驶时间的多功能智能救援小车。

Description

一种低功耗的智能救援车

技术领域

本实用新型属于人工智能领域，尤其涉及一种低功耗的智能救援车。

背景技术

随着人类社会的发展以及物质生活水平的提高，人类尊重和珍惜生命的意识日渐提高。

而当生命被困在某些特殊的环境下(比如地震后的废墟中)，难免会遇到救援者无法直接到达救援者身旁直接进行救援的情况。伴随着科学技术的飞速发展，国内外对于多功能智能系统的研究开发以及应用越来越加广泛，其中多功能智能救援系统的研究开发尤为引起专家们的高度重视。

目前，国内外多功能智能救援系统的主要用途是用于在救援人员无法施展救援工作或救援人员参入工作危险性较大的条件下，保证抢险工作的顺便进行，保障人民生命财产安全的设备。现有救援产品往往存在成本高昂，结构复杂，效率低下等缺点，因此，就需要一种类似于智能机器人的救援车协助参与救援任务，救援车需要完成物品搬运，循迹移动，障碍躲避等任务。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种智能救援车，旨在解决现有救援产品往往存在成本高昂，结构复杂，效率低下，功耗太高的问题。

本实用新型的技术方案如下：

一种低功耗的智能救援车，其特征在于，包括：主控制模块、电源模块、电机驱动模块、循迹模块、避障模块和液晶显示模块；所述电源模块连接于所述主控制模块、电机驱动模块、循迹模块、避障模块和液晶显示模块；所述主控制模块连接于所述液晶显示模块及所述电机驱动模块；所述循迹模块、避障模块连接于所述主控制模块。

进一步根据本实用新型所述的低功耗的智能救援车，所述主控制器模块采用AT89S52芯片作为本智能救援车的主控芯片，所述模块主要包括AT89S52单片机、时钟电路和复位电路；所述AT89S52芯片的第31管脚第40管脚连接所述电源模块的正极VCC，第20管脚连接所述电源模块负极GND，第9管脚与复位电路相连；所述复位电路电阻R1、R2、电容C1均接AT89S52的第9管脚，R1的另一端接开关S1，S1的另一端接电源VCC，R2的另一端接地，C1的另一端接电源VCC；所述芯片的第18，19管脚连接到时钟电路，所述时钟电路的电容C2与所述AT89S52芯片的第18管脚相连，电容C3与所述AT89S52芯片第19管脚相连，C2、C3的另一端均接地，石英晶振Y1的两端分别连接AT89S52芯片的第18管脚和第19管脚。

进一步根据本实用新型所述的低功耗的智能救援车，所述电源模块采用12伏特的可充电锂电池供电，可反复充电使用；此模块包括两个子模块，分别为单片机供电稳压模块和其他模块的稳压供电模块；所述单片机供电稳压模块采用L7805CV芯片作为单片机供电的稳压模块，所述模块包括L7805CV芯片和电容C4、C5和开关S2，所述模块为双端口电路，包括直流输入端和直流输出端，所述L7805CV芯片的第1管脚连接到所述直流输出端，同时接极性电容C5正极，C5负极接地，所述L7805CV芯片的2管脚接地，所述L7805CV芯片的3管脚接开关S2，开关S2另一端接直流输入端，同时接电容C4，C4另一端接地，所述模块直流输入端接+12V电源，直流输出端接主控制器模块的第40管脚；其他模块的稳压供电模块采用LM2596来实现，所述模块包括LM2956、稳压二极管D1、电感L1、电阻R3和R4以及电容Cin、Cout和Cff，所述模块为双端口电路，两端分别为直流输入端和直流输出端，所述LM2596芯片的1管脚连接直流输入，2管脚接电感L1，L1另一端接直流输出，3、5管脚接GND，所述LM2596芯片的4管脚连接电阻R3，R3另一端接地，R4一端接直流输出端，另一端接4管脚，电容Cff一端接直流输出端，另一端接LM2596的第4管脚，稳压二极管D1负极接LM2596芯片的第2管脚，正极接地，电容Cin一端接所述直流输入端正极，另一端接所述直流输入端负极；Cout一端接直流输出端，另一端接地。

进一步根据本实用新型所述的低功耗的智能救援车，所述电机驱动模块电路采用L298N芯片来实现，所述模块包括L298N、稳压二极管D1～D8、直流电动机A和B、电容C6～C9；所述L298N芯片的第5，第7，第10，第12管脚分别连接到AT89S52单片机的I/O口P1.0，P1.1，P1.2，P1.3，P1.4；第9管脚接+5V，第4管脚接+12V，所述L298N芯片的第13，第14管脚分别连接到直流减速电机A的两端；第2，第3管脚分别连接到直流减速电机B的两端，所述L298N芯片的第2管脚接D1的正极，D5的负极；第3管脚接D2的正极，D6的负极；第13管脚接D3的正极，D7的负极；第14管脚接D4的正极，D8的负极，D1-D4的负极接+12V，D5-D8的正极接地，所述D1～D8为相同规格的肖基特二极管，所述L298N芯片的第1，第15管脚分别接地，所述L298N芯片的第8管脚接地，极性电容C8、C9正极接+5V，负极接地，极性电容C6、C7正极接+12V，负极接地。

进一步根据本实用新型所述的低功耗的智能救援车，所述循迹模块主要采用LM393N芯片实现，所述模块包括LM393N、光电对管U1和U2、电阻R5～R12；所述LM393N的第1管脚接电阻R11，R11另一端接R12和LM393N的引脚8，R12另一端接所述LM393N的第7管脚；所述LM393N第5管脚接可变电阻R9的滑片，第6管脚接RPR220型光电对管U2的第3引脚；第2管脚连接可变电阻R7的滑片，第3管脚连接光电对管U1的第3引脚，第4管脚接地，R7和R9另外两端一端接地，另一端接VCC，R5一端接VCC，另一端接U1的第1引脚；R6一端接VCC另一端接U1的第3引脚；R8一端接VCC，另一端接U2的第3引脚；R10一端接VCC，另一端接U2的第1引脚，U1、U2的第2引脚和第4引脚均接地。

进一步根据本实用新型所述的低功耗的智能救援车，所述避障模块原理为：当发射头发射出红外线光束以后，若前方出现障碍物，则发射出的红外线光束会被反射回来；当前方没有障碍物的时候，红外线光束则不会被反射回来，漫反射光电开关就根据有无光束的返回据此判断前方是否有障碍物；当红外线光束被障碍物反射回来的时候，其接收头接受到返回光束以后，经过放大回路的放大，漫反射光电开关输出低电平给单片机；相反，当红外线光束没有反射回来时，漫反射光电开关输出高电平给单片机；根据接收到电平高低情况的变化单片机来做出相应控制，从而实现小车避开障碍物的功能。

进一步根据本实用新型所述的低功耗的智能救援车，所述液晶显示模块采用1602液晶显示器对小车行进中的时间进行显示，现在已经应用很普遍的1602液晶分为带背光和不带背光两种类型，但是两者的控制器大部分都是HD44780的，基于HD44780控制器的液晶芯片它们的控制原理、控制方法是完全相同的，而且编写的控制程序也能很方便地应用于大部分字符型的液晶；所述模块包括1602液晶显示器P1、可变电阻R17以及定值电阻R18，所述P1的第1、5、16管脚接地，2管脚接VCC，3管脚接滑动变阻器R17的调节端，R17另外两端一端接地，另一端与调节端相连接，所述1602液晶显示的第15管脚接R18，R18另一端接到VCC，所述1602液晶显示的数据输入端D0～D7接到主控制器模快AT89S52单片机的P0.0到P0.7管脚。

本实用新型与现在技术相比，其有益效果在于：

1.左右两轮同时驱动，前后万向轮转动，灵活性和自由度更高，同时前后轮左右形成三点结构，使得小车不容易侧翻，行驶更稳定。

2.采用AT89S52单片机作为核心控制器，低功耗，高性能；采用两节锂电池经电压变换后为单片机及传感器供电，工作电压稳定。

3.利用红外线发射管和接收管制作循迹传感器，操作简单，易于控制；用红外光电开关进行避障，操作简单，使用方便。

4.采用直流减速电机提供动力，体积小，重量轻，转动力矩大，动力强。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的系统结构框图；

图2是本实用新型实施例提供的智能救援车最小控制系统原理图；

图3是本实用新型实施例提供的单片机供电稳压模块原理图；

图4是本实用新型实施例提供的驱动模块电路原理图；

图5是本实用新型实施例提供的智能救援小车驱动模块电路的原理图；

图6是本实用新型实施例提供的循迹模块原理图；

图7是本实用新型实施例提供的E3F-DS10C4红外光电开关电路；

图8是本实用新型实施例提供的1602液晶显示模块原理连接图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

本实用新型实施例提供的智能救援车系统结构框图如图1所示，本实用新型包括主控制模块、电源模块、电机驱动模块、循迹模块、避障模块、液晶显示模块。

所述电源模块连接于所述主控制模块、电机驱动模块、循迹模块、避障模块和液晶显示模块；所述主控制模块连接于所述液晶显示模块及所述电机驱动模块；所述循迹模块、避障模块连接于所述主控制模块。

本实用新型的救援小车在工作时四个直流减速电机驱动来提供动力，用漫反射光电开关、RPR220型红外线光电对管实现在行驶中遇到障碍物的避障和循迹功能，当遇到障碍物时由避障传感器来检测障碍物并传输到单片机，单片机收到信号后对电机驱动模块发出相应指令使小车转向，此外搭载的1602液晶在小车行驶过程中实时对行驶时间进行显示。从而实现了能够自动避障、循迹、检测和实时显示小车行驶时间，行驶稳定、低功耗、高效率的多功能智能救援小车。

所述主控制器模块采用AT89S52芯片作为本智能救援车的主控芯片。所述模块主要包括AT89S52单片机、时钟电路和复位电路。智能救援车最小控制系统原理图如图2所示。所述AT89S52芯片的第31管脚第40管脚连接所述电源模块的正极VCC，第20管脚连接所述电源模块负极GND；第9管脚与复位电路相连。所述复位电路电阻R1、R2、电容C1均接AT89S52的第9管脚，R1的另一端接开关S1，S1的另一端接电源VCC，R2的另一端接地，C1的另一端接电源VCC。

所述芯片的第18，19管脚连接到时钟电路。所述时钟电路的电容C2与所述AT89S52芯片的第18管脚相连，电容C3与所述AT89S52芯片第19管脚相连，C2、C3的另一端均接地，石英晶振Y1的两端分别连接AT89S52芯片的第18管脚和第19管脚。

所述电源模块采用12伏特的可充电锂电池供电，可反复充电使用。此模块包括两个子模块，分别为单片机供电稳压模块和其他模块的稳压供电模块。

单片机供电稳压模块所述模块采用L7805CV芯片作为单片机供电的稳压模块，所述模块包括L7805CV芯片和电容C4、C5和开关S2，如图3所示。所述模块为双端口电路，包括直流输入端和直流输出端。所述L7805CV芯片的第1管脚连接到所述直流输出端，同时接极性电容C5正极，C5负极接地；所述L7805CV芯片的2管脚接地。所述L7805CV芯片的3管脚接开关S2，开关S2另一端接直流输入端，同时接电容C4，C4另一端接地。所述模块直流输入端接+12V电源，直流输出端接主控制器模块的第40管脚。

本实用新型实施例除了单片机需要5V的供电外，其他模块如显示模块的1602液晶显示屏、电机驱动模块的L298N芯片、驱动多功能智能救援小车的电动机、循迹模块的RPR220型光电对管、避障要用到的漫反射红外光电对管的工作均需要用到5V电源。并且如此之多的芯片并联在一起使用，对电流的要求也是较大的。针对这种情况，仅用单一的7805模块来稳压供电，极有可能会因为稳压电流过大致使芯片过热，从而将芯片烧毁，从而导致整个系统的不能正常工作。

其他模块的稳压供电模块采用LM2596来实现。所述模块包括LM2956、稳压二极管D1、电感L1、电阻R3和R4以及电容Cin、Cout和Cff，其连接方式如图4所示。所述模块为双端口电路，两端分别为直流输入端和直流输出端。所述LM2596芯片的1管脚连接直流输入，2管脚接电感L1，L1另一端接直流输出，3、5管脚接GND。所述LM2596芯片的4管脚连接电阻R3，R3另一端接地。R4一端接直流输出端，另一端接4管脚。电容Cff一端接直流输出端，另一端接LM2596的第4管脚。稳压二极管D1负极接LM2596芯片的第2管脚，正极接地。电容Cin一端接所述直流输入端正极，另一端接所述直流输入端负极；Cout一端接直流输出端，另一端接地。

所述模块的直流输入端接+12V电源，直流输出端分别接到液晶显示模块，循迹模块，避障模块，以及电机驱动模块的输入端。

本实用新型电机驱动模块电路如图5所示。

所述模块采用L298N芯片来实现。所述模块包括L298N、稳压二极管D1～D8、直流电动机A和B、电容C6～C9。所述L298N芯片的第5，第7，第10，第12管脚分别连接到AT89S52单片机的I/O口P1.0，P1.1，P1.2，P1.3，P1.4；第9管脚接+5V，第4管脚接+12V。所述L298N芯片的第13，第14管脚分别连接到直流减速电机A的两端；第2，第3管脚分别连接到直流减速电机B的两端。所述L298N芯片的第2管脚接D1的正极，D5的负极；第3管脚接D2的正极，D6的负极；第13管脚接D3的正极，D7的负极；第14管脚接D4的正极，D8的负极。D1-D4的负极接+12V，D5-D8的正极接地。所述D1～D8为相同规格的肖基特二极管。所述L298N芯片的第1，第15管脚分别接地。所述L298N芯片的第8管脚接地。极性电容C8、C9正极接+5V，负极接地。极性电容C6、C7正极接+12V，负极接地。

所述循迹模块原理图如图6所示。

所述循迹模块主要采用LM393N芯片实现。所述模块包括LM393N、光电对管U1和U2、电阻R5～R12。所述LM393N的第1管脚接电阻R11，R11另一端接R12和LM393N的引脚8，R12另一端接所述LM393N的第7管脚；所述LM393N第5管脚接可变电阻R9的滑片，第6管脚接RPR220型光电对管U2的第3引脚；第2管脚连接可变电阻R7的滑片，第3管脚连接光电对管U1的第3引脚，第4管脚接地。R7和R9另外两端一端接地，另一端接VCC。R5一端接VCC，另一端接U1的第1引脚；R6一端接VCC另一端接U1的第3引脚；R8一端接VCC，另一端接U2的第3引脚；R10一端接VCC，另一端接U2的第1引脚。U1、U2的第2引脚和第4引脚均接地。

所述避障模块原理为：当发射头发射出红外线光束以后，若前方出现障碍物，则发射出的红外线光束会被反射回来；当前方没有障碍物的时候，红外线光束则不会被反射回来，漫反射光电开关就根据有无光束的返回据此判断前方是否有障碍物。当红外线光束被障碍物反射回来的时候，其接收头接受到返回光束以后，经过放大回路的放大，漫反射光电开关输出低电平给单片机；相反，当红外线光束没有反射回来时，漫反射光电开关输出高电平给单片机。根据接收到电平高低情况的变化单片机来做出相应控制，从而实现小车避开障碍物的功能。

本实用新型实施例避障模块采用的E3F-DS10C4红外光电开关电路如图7所示。U3为光电对管，U3的第1引脚接电阻R13，R13另一端接VCC，第2引脚接地。第3引脚接VCC，第4引脚接电阻R14，电阻R14另一端接地；电阻R15一端接U3的第4引脚，另一端接三极管VT的基极，所述三极管发射极接地，集电极接R16，R16另一端接VCC。

本实用新型实施例采用1602液晶显示器对小车行进中的时间进行显示。现在已经应用很普遍的1602液晶分为带背光和不带背光两种类型，但是两者的控制器大部分都是HD44780的。基于HD44780控制器的液晶芯片它们的控制原理、控制方法是完全相同的，而且编写的控制程序也能很方便地应用于大部分字符型的液晶。

本实用新型实施例采用的1602液晶显示模块原理连接图如图8所示。

所述模块包括1602液晶显示器P1、可变电阻R17以及定值电阻R18。所述P1的第1、5、16管脚接地，2管脚接VCC，3管脚接滑动变阻器R17的调节端，R17另外两端一端接地，另一端与调节端相连接。所述1602液晶显示的第15管脚接R18，R18另一端接到VCC。所述1602液晶显示的数据输入端D0～D7接到主控制器模快AT89S52单片机的P0.0到P0.7管脚。

以上仅是对本实用新型的优选实施方式进行了描述，并不将本实用新型的技术方案限制于此，本领域人员在本实用新型的主要技术构思的基础上所作的任何公知变形都属于本实用新型所要保护的技术范畴，本实用新型具体的保护范围以权利要求书的记载为准。

Claims (6)

1.一种低功耗的智能救援车，其特征在于，包括：主控制模块、电源模块、电机驱动模块、循迹模块、避障模块和液晶显示模块；所述电源模块连接于所述主控制模块、电机驱动模块、循迹模块、避障模块和液晶显示模块；所述主控制模块连接于所述液晶显示模块及所述电机驱动模块；所述循迹模块、避障模块连接于所述主控制模块。

2.根据权利要求1所述的低功耗的智能救援车，其特征在于，所述主控制器模块采用AT89S52芯片作为本智能救援车的主控芯片，所述模块主要包括AT89S52单片机、时钟电路和复位电路；所述AT89S52芯片的第31管脚第40管脚连接所述电源模块的正极VCC，第20管脚连接所述电源模块负极GND，第9管脚与复位电路相连；所述复位电路电阻R1、R2、电容C1均接AT89S52的第9管脚，R1的另一端接开关S1，S1的另一端接电源VCC，R2的另一端接地，C1的另一端接电源VCC；所述芯片的第18，19管脚连接到时钟电路，所述时钟电路的电容C2与所述AT89S52芯片的第18管脚相连，电容C3与所述AT89S52芯片第19管脚相连，C2、C3的另一端均接地，石英晶振Y1的两端分别连接AT89S52芯片的第18管脚和第19管脚。

3.根据权利要求1所述的低功耗的智能救援车，其特征在于，所述电源模块采用12伏特的可充电锂电池供电，可反复充电使用；此模块包括两个子模块，分别为单片机供电稳压模块和其他模块的稳压供电模块；所述单片机供电稳压模块采用L7805CV芯片作为单片机供电的稳压模块，所述模块包括L7805CV芯片和电容C4、C5和开关S2，所述模块为双端口电路，包括直流输入端和直流输出端，所述L7805CV芯片的第1管脚连接到所述直流输出端，同时接极性电容C5正极，C5负极接地，所述L7805CV芯片的2管脚接地，所述L7805CV芯片的3管脚接开关S2，开关S2另一端接直流输入端，同时接电容C4，C4另一端接地，所述模块直流输入端接+12V电源，直流输出端接主控制器模块的第40管脚；其他模块的稳压供电模块采用LM2596来实现，所述模块包括LM2956、稳压二极管D1、电感L1、电阻R3和R4以及电容Cin、Cout和Cff，所述模块为双端口电路，两端分别为直流输入端和直流输出端，所述LM2596芯片的1管脚连接直流输入，2管脚接电感L1，L1另一端接直流输出，3、5管脚接GND，所述LM2596芯片的4管脚连接电阻R3，R3另一端接地，R4一端接直流输出端，另一端接4管脚，电容Cff一端接直流输出端，另一端接LM2596的第4管脚，稳压二极管D1负极接LM2596芯片的第2管脚，正极接地，电容Cin一端接所述直流输入端正极，另一端接所述直流输入端负极；Cout一端接直流输出端，另一端接地。

4.根据权利要求1所述的低功耗的智能救援车，其特征在于，所述电机驱动模块电路采用L298N芯片来实现，所述模块包括L298N、稳压二极管D1～D8、直流电动机A和B、电容C6～C9；所述L298N芯片的第5，第7，第10，第12管脚分别连接到AT89S52单片机的I/O口P1.0，P1.1，P1.2，P1.3，P1.4；第9管脚接+5V，第4管脚接+12V，所述L298N芯片的第13，第14管脚分别连接到直流减速电机A的两端；第2，第3管脚分别连接到直流减速电机B的两端，所述L298N芯片的第2管脚接D1的正极，D5的负极；第3管脚接D2的正极，D6的负极；第13管脚接D3的正极，D7的负极；第14管脚接D4的正极，D8的负极，D1-D4的负极接+12V，D5-D8的正极接地，所述D1～D8为相同规格的肖基特二极管，所述L298N芯片的第1，第15管脚分别接地，所述L298N芯片的第8管脚接地，极性电容C8、C9正极接+5V，负极接地，极性电容C6、C7正极接+12V，负极接地。

5.根据权利要求1所述的低功耗的智能救援车，其特征在于，所述循迹模块主要采用LM393N芯片实现，所述模块包括LM393N、光电对管U1和U2、电阻R5～R12；所述LM393N的第1管脚接电阻R11，R11另一端接R12和LM393N的引脚8，R12另一端接所述LM393N的第7管脚；所述LM393N第5管脚接可变电阻R9的滑片，第6管脚接RPR220型光电对管U2的第3引脚；第2管脚连接可变电阻R7的滑片，第3管脚连接光电对管U1的第3引脚，第4管脚接地，R7和R9另外两端一端接地，另一端接VCC，R5一端接VCC，另一端接U1的第1引脚；R6一端接VCC另一端接U1的第3引脚；R8一端接VCC，另一端接U2的第3引脚；R10一端接VCC，另一端接U2的第1引脚，U1、U2的第2引脚和第4引脚均接地。

6.根据权利要求1所述的低功耗的智能救援车，其特征在于，所述避障模块原理为：当发射头发射出红外线光束以后，若前方出现障碍物，则发射出的红外线光束会被反射回来；当前方没有障碍物的时候，红外线光束则不会被反射回来，漫反射光电开关就根据有无光束的返回据此判断前方是否有障碍物；当红外线光束被障碍物反射回来的时候，其接收头接受到返回光束以后，经过放大回路的放大，漫反射光电开关输出低电平给单片机；相反，当红外线光束没有反射回来时，漫反射光电开关输出高电平给单片机；根据接收到电平高低情况的变化单片机来做出相应控制，从而实现小车避开障碍物的功能。