CN207623740U - 一种滚球智能控制系统实验装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种智能控制系统实验装置，特别涉及一种滚球智能控制系统实验装置。本实用新型包括单片机控制模块、第一信息采集模块、第二信息采集模块、终端模块、语音识别模块、驱动模块、测速模块、供电模块、按键模块以及显示模块，所述单片机控制模块分别与第一信息采集模块、第二信息采集模块、语音识别模块、驱动模块之间双向通信连接，单片机控制模块的信号输入端分别与终端模块、测速模块、按键模块的信号输出端相连接，单片机控制模块的信号输出端与显示模块的信号输入端相连接，所述驱动模块与舵机之间双向通信连接。本实用新型的可靠性高，而且本实用新型的电路组成结构简单、成本低廉、易于实现、稳定性好。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种智能控制系统实验装置，特别涉及一种滚球智能控制系统实验装置。
背景技术
伴随着现代高科技的快速发展，将控制理论、软件和机械电气等硬件平台结合起来，成为了当今工业发展的新方向，使我们从诸多繁琐重复的工作中解脱出来。为此，科学家们不断对生产自动化领域进行深入研究，得到了诸多理论成果。其中，蕴含了视觉检测技术和控制算法的滚球系统，成为了许多高校和研究所必不可缺的实验平台，同时，控制系统的小球实时位置采集情况对整个模拟实验起着至关重要的作用。
现有的滚球智能控制系统实验装置不仅结构复杂，采集小球实时位置的稳定性不好，而且成本高，迫切需要提出一种结构简单、成本低廉、易于实现、稳定性好的滚球智能控制系统实验装置。
实用新型内容
本实用新型为了克服上述现有技术的不足，提供了一种结构简单、成本低廉、易于实现、稳定性好的滚球智能控制系统实验装置。
要解决以上所述的技术问题，本实用新型采取的技术方案为：
一种滚球智能控制系统实验装置包括单片机控制模块、第一信息采集模块、第二信息采集模块、终端模块、语音识别模块、驱动模块、测速模块、供电模块、按键模块以及显示模块，所述单片机控制模块分别与第一信息采集模块、第二信息采集模块、语音识别模块、驱动模块之间双向通信连接，单片机控制模块的信号输入端分别与终端模块、测速模块、按键模块的信号输出端相连接，单片机控制模块的信号输出端与显示模块的信号输入端相连接，所述驱动模块与舵机之间双向通信连接，舵机用于控制机械臂工作，供电模块用于为各个模块供电。
优选的，所述单片机控制模块包括控制芯片，所述控制芯片的型号为MK60DN512ZVLL10。
优选的，所述第一信息采集模块包括芯片型号为TCRT5000的光电传感器，所述光电传感器包括第一发光二极管D1和第一三极管V1，所述第一发光二极管D1的正极与第一电阻R1的一端相连接，第一发光二极管D1的负极接地，所述第一三极管V1的集电极分别与第二电阻R2的一端、第一电感L1的一端相连接，第一三极管V1的发射极接地，所述第一电感L1的另一端通过第一电容C1与第一放大器A1的正极信号输入端相连接，第一放大器A1的负极信号输入端连接第三滑动电阻R3的滑动端，所述第三滑动电阻R3的一端连接电源，第三滑动电阻R3的另一端连接第二发光二极管D2的负极，所述第二发光二极管D2的正极连接第一放大器A1的信号输出端。
优选的，所述第二信息采集模块为摄像头采集模块。
优选的，所述终端模块的信号输出端通过有线网络或无线网络与单片机控制模块的信号输入端相连接。
进一步的，所述终端模块为手机或电脑。
进一步的，所述语音识别模块包括语音识别芯片，所述语音识别芯片的型号为TLV320AIC23，TLV320AIC23芯片的MODE引脚连接电源，TLV320AIC23芯片的MICIN引脚连接语音输入信号，TLV320AIC23芯片的LOUT引脚用于输出左语音信号，TLV320AIC23芯片的ROUT引脚用于输出右语音信号，TLV320AIC23芯片的SCLK引脚、SDIN引脚、BCLK引脚、DIN引脚、DOUT引脚、LRCIN引脚、LRCOUT引脚均与单片机控制模块相连接。
进一步的，所述驱动模块包括型号为L298驱动芯片组成的驱动电路；所述测速模块包括型号为MC33039测速芯片组成的测速电路。
进一步的，所述按键模块为4×4矩阵键盘，显示模块为LED显示屏。
进一步的，所述供电模块包括第二电容C2，所述第二电容C2的一端分别连接输入电源正极、第四电阻R4的一端、第三三极管V3的发射极、第三二极管D3的负极、第四电容C4的一端、第四稳压二极管D4的负极以及输出电源的正极，所述第二电容C2的另一端分别连接输入电源负极、第二三极管V2的发射极、第二电感L2的一端，所述第二三极管V2的基极分别连接第五电阻R5的一端、第三电容C3的一端，所述第五电阻R5的另一端分别连接第四电阻R4的另一端、第六电阻R6的一端以及第二三极管V2的集电极，所述第六电阻R6的另一端连接第三三极管V3的基极，所述第三三极管V3的集电极分别连接第三电容C3的另一端、第二电感L2的另一端；所述第三二极管D3的正极连接第三电感L3的一端，所述第三电感L3的另一端、第四电容C4的另一端、第四稳压二极管D4的正极均连接输出电源的负极。
本实用新型的有益效果为：
(1)、本实用新型包括单片机控制模块、第一信息采集模块、第二信息采集模块、终端模块、语音识别模块、驱动模块、测速模块、供电模块、按键模块以及显示模块，当第一信息采集模块或第二信息采集模块其中之一发生损坏时，另一个来进行的小球实时位置采集，保证了信息采集的不间断，大大提高了本实用新型的可靠性，而且本实用新型的电路组成结构简单、成本低廉、易于实现、稳定性好。
(2)、所述单片机控制模块包括控制芯片，所述控制芯片的型号为MK60DN512ZVLL10，MK60DN512ZVLL10芯片与TLV320AIC23语音芯片、L298驱动芯片、MC33039测速芯片配合使用，使得本实用新型语音传输效果较好，稳定可靠，而且能够及时调整小球的速度。
(3)、所述第一信息采集模块包括芯片型号为TCRT5000的光电传感器，光电传感器用于采集小球实时位置的信息，不仅电路稳定可靠，而且成本低廉。
(4)、所述供电模块采用了无线供电方式，供电稳定，充电速度快，大大地减小了供电模块的体积。
附图说明
下面对本实用新型说明书中每幅附图表达的内容及图中的标记作简要说明：
图1为本实用新型的结构原理图；
图2为本实用新型的第一信息采集模块的电路原理图；
图3为本实用新型的语音识别芯片的电路原理图；
图4为本实用新型的供电模块的电路原理图。
图中的附图标记含义如下：
10—单片机控制模块 20—第一信息采集模块
30—第二信息采集模块 40—终端模块
50—语音识别模块 60—驱动模块
70—测速模块 80—供电模块
90—按键模块 100—显示模块
具体实施方式
下面对照附图，对本实用新型的具体实施方式如所涉及的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理等作进一步的详细说明：
如图1所示，一种滚球智能控制系统实验装置包括单片机控制模块10、第一信息采集模块20、第二信息采集模块30、终端模块40、语音识别模块50、驱动模块60、测速模块70、供电模块80、按键模块90以及显示模块100，所述单片机控制模块10分别与第一信息采集模块20、第二信息采集模块30、语音识别模块50、驱动模块60之间双向通信连接，单片机控制模块10的信号输入端分别与终端模块40、测速模块70、按键模块90的信号输出端相连接，单片机控制模块10的信号输出端与显示模块100的信号输入端相连接，所述驱动模块60与舵机之间双向通信连接，舵机用于控制机械臂工作，供电模块80用于为各个模块供电。
本实用新型通过机械臂与滚球相连接，机械臂用于控制滚球的行进方向和速度。
单片机控制模块10选择第一信息采集模块20或第二信息采集模块30其中一个采集小球实时位置的信息，当第一信息采集模块或第二信息采集模块其中之一发生损坏时，另一个来进行小球实时位置采集，保证了信息采集的不间断，大大提高了本实用新型的可靠性。
本实用新型在使用时，也可以根据实际情况只设置第一信息采集模块20或第二信息采集模块30。
所述单片机控制模块10包括控制芯片，所述控制芯片的型号为MK60DN512ZVLL10，其不仅处理信号速度快，而且成本低，可靠性好。
如图2所示，所述第一信息采集模块20包括芯片型号为TCRT5000的光电传感器，所述光电传感器包括第一发光二极管D1和第一三极管V1，所述第一发光二极管D1的正极与第一电阻R1的一端相连接，第一发光二极管D1的负极接地，所述第一三极管V1的集电极分别与第二电阻R2的一端、第一电感L1的一端相连接，第一三极管V1的发射极接地，所述第一电感L1的另一端通过第一电容C1与第一放大器A1的正极信号输入端相连接，第一放大器A1的负极信号输入端连接第三滑动电阻R3的滑动端，所述第三滑动电阻R3的一端连接电源，第三滑动电阻R3的另一端连接第二发光二极管D2的负极，所述第二发光二极管D2的正极连接第一放大器A1的信号输出端。
所述第二信息采集模块30为摄像头采集模块；
终端模块40的信号输出端通过有线网络或无线网络与单片机控制模块10的信号输入端相连接，如：2G网络、3G网络、4G网络、WIFI或蓝牙。
驱动模块60包括型号为L298驱动芯片组成的驱动电路；测速模块70包括型号为MC33039测速芯片组成的测速电路；所述按键模块90为4×4矩阵键盘，用于手动控制舵机工作，显示模块100为LED显示屏。
终端模块40为手机或电脑，可以实现人为手动控制舵机工作，从而控制机械臂；
如图3所示，所述语音识别模块50包括语音识别芯片，所述语音识别芯片的型号为TLV320AIC23，TLV320AIC23芯片的MODE引脚连接电源，TLV320AIC23芯片的MICIN引脚连接语音输入信号，TLV320AIC23芯片的LOUT引脚用于输出左语音信号，TLV320AIC23芯片的ROUT引脚用于输出右语音信号，TLV320AIC23芯片的SCLK引脚、SDIN引脚、BCLK引脚、DIN引脚、DOUT引脚、LRCIN引脚、LRCOUT引脚均与单片机控制模块10相连接。
如图4所示，所述供电模块80包括第二电容C2，所述第二电容C2的一端分别连接+5V电源正极、第四电阻R4的一端、第三三极管V3的发射极、第三二极管D3的负极、第四电容C4的一端、第四稳压二极管D4的负极以及输出电源的正极，所述第二电容C2的另一端分别连接+5V电源负极、第二三极管V2的发射极、第二电感L2的一端，所述第二三极管V2的基极分别连接第五电阻R5的一端、第三电容C3的一端，所述第五电阻R5的另一端分别连接第四电阻R4的另一端、第六电阻R6的一端以及第二三极管V2的集电极，所述第六电阻R6的另一端连接第三三极管V3的基极，所述第三三极管V3的集电极分别连接第三电容C3的另一端、第二电感L2的另一端；所述第三二极管D3的正极连接第三电感L3的一端，所述第三电感L3的另一端、第四电容C4的另一端、第四稳压二极管D4的正极均连接输出电源的负极。
所述第二电感L2以及第二电感L2的左侧为无线供电的发射电路，需要外接+5V电源；第三电感L3以及第三电感L3的右侧为无线供电的接收电路，输出电源用于为各个模块进行供电。
为使本实用新型技术方案更加清楚明了，以下通过一具体实施例对本实用新型的工作过程进行说明。
滚球在运行时，第一信息采集模块20或第二信息采集模块30采集小球实时位置的信息，并将小球实时位置的信息发送至单片机控制模块10，查看小球周围是否存在障碍物，测速模块70采集小球的实时速度，并将智能小球的实时速度发送至单片机控制模块10，单片机控制模块10对小球实时位置的信息进行处理，并对实时速度进行分析，得到舵机应该执行的目标值，即控制驱动模块60驱动舵机，舵机调整机械臂，从而控制小球的速度和运行方向，同时，通过手机或电脑可以实现人为手动控制舵机工作，滚球智能控制系统实验装置通过语音识别模块50能够接收并识别语音，从而实现语音控制舵机工作，通过LED显示屏实时显示滚球速度。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施方式只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型的技术方案下得出的其他实施方式，均应包含在本实用新型的保护范围内。
Claims (10)
1.一种滚球智能控制系统实验装置，其特征在于：包括单片机控制模块(10)、第一信息采集模块(20)、第二信息采集模块(30)、终端模块(40)、语音识别模块(50)、驱动模块(60)、测速模块(70)、供电模块(80)、按键模块(90)以及显示模块(100)，所述单片机控制模块(10)分别与第一信息采集模块(20)、第二信息采集模块(30)、语音识别模块(50)、驱动模块(60)之间双向通信连接，单片机控制模块(10)的信号输入端分别与终端模块(40)、测速模块(70)、按键模块(90)的信号输出端相连接，单片机控制模块(10)的信号输出端与显示模块(100)的信号输入端相连接，所述驱动模块(60)与舵机之间双向通信连接，舵机用于控制机械臂工作，供电模块(80)用于为各个模块供电。
2.如权利要求1所述的一种滚球智能控制系统实验装置，其特征在于：所述单片机控制模块(10)包括控制芯片，所述控制芯片的型号为MK60DN512ZVLL10。
3.如权利要求2所述的一种滚球智能控制系统实验装置，其特征在于：所述第一信息采集模块(20)包括芯片型号为TCRT5000的光电传感器，所述光电传感器包括第一发光二极管D1和第一三极管V1，所述第一发光二极管D1的正极与第一电阻R1的一端相连接，第一发光二极管D1的负极接地，所述第一三极管V1的集电极分别与第二电阻R2的一端、第一电感L1的一端相连接，第一三极管V1的发射极接地，所述第一电感L1的另一端通过第一电容C1与第一放大器A1的正极信号输入端相连接，第一放大器A1的负极信号输入端连接第三滑动电阻R3的滑动端，所述第三滑动电阻R3的一端连接电源，第三滑动电阻R3的另一端连接第二发光二极管D2的负极，所述第二发光二极管D2的正极连接第一放大器A1的信号输出端。
4.如权利要求3所述的一种滚球智能控制系统实验装置，其特征在于：所述第二信息采集模块(30)为摄像头采集模块。
5.如权利要求4所述的一种滚球智能控制系统实验装置，其特征在于：所述终端模块(40)的信号输出端通过有线网络或无线网络与单片机控制模块(10)的信号输入端相连接。
6.如权利要求1或5所述的一种滚球智能控制系统实验装置，其特征在于：所述终端模块(40)为手机或电脑。
7.如权利要求6所述的一种滚球智能控制系统实验装置，其特征在于：所述语音识别模块(50)包括语音识别芯片，所述语音识别芯片的型号为TLV320AIC23，TLV320AIC23芯片的MODE引脚连接电源，TLV320AIC23芯片的MICIN引脚连接语音输入信号，TLV320AIC23芯片的LOUT引脚用于输出左语音信号，TLV320AIC23芯片的ROUT引脚用于输出右语音信号，TLV320AIC23芯片的SCLK引脚、SDIN引脚、BCLK引脚、DIN引脚、DOUT引脚、LRCIN引脚、LRCOUT引脚均与单片机控制模块(10)相连接。
8.如权利要求7所述的一种滚球智能控制系统实验装置，其特征在于：所述驱动模块(60)包括型号为L298驱动芯片组成的驱动电路；所述测速模块(70)包括型号为MC33039测速芯片组成的测速电路。
9.如权利要求8所述的一种滚球智能控制系统实验装置，其特征在于：所述按键模块(90)为4×4矩阵键盘，显示模块(100)为LED显示屏。
10.如权利要求9所述的一种滚球智能控制系统实验装置，其特征在于：所述供电模块(80)包括第二电容C2，所述第二电容C2的一端分别连接输入电源正极、第四电阻R4的一端、第三三极管V3的发射极、第三二极管D3的负极、第四电容C4的一端、第四稳压二极管D4的负极以及输出电源的正极，所述第二电容C2的另一端分别连接输入电源负极、第二三极管V2的发射极、第二电感L2的一端，所述第二三极管V2的基极分别连接第五电阻R5的一端、第三电容C3的一端，所述第五电阻R5的另一端分别连接第四电阻R4的另一端、第六电阻R6的一端以及第二三极管V2的集电极，所述第六电阻R6的另一端连接第三三极管V3的基极，所述第三三极管V3的集电极分别连接第三电容C3的另一端、第二电感L2的另一端；所述第三二极管D3的正极连接第三电感L3的一端，所述第三电感L3的另一端、第四电容C4的另一端、第四稳压二极管D4的正极均连接输出电源的负极。
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