本實(shí)用新型涉及一種多功能探測(cè)車，尤其涉及一種基于無(wú)線控制和視頻傳輸?shù)奈ｋU(xiǎn)地域多功能探測(cè)車。

背景技術(shù)：

我國(guó)是一個(gè)自然災(zāi)害和人為事故多發(fā)的國(guó)家，通常自然災(zāi)害和事故現(xiàn)場(chǎng)情況復(fù)雜且有很高的危險(xiǎn)性，但搶險(xiǎn)救災(zāi)和事故的處理與救援需要及時(shí)的獲得現(xiàn)場(chǎng)內(nèi)的真實(shí)情況，如空氣質(zhì)量、溫度、干濕度、人員傷亡情況以及傷者位置、是否有火災(zāi)等，但是其中最重要的是獲得現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)圖像；但現(xiàn)在我國(guó)缺少相關(guān)探測(cè)設(shè)備，導(dǎo)致不能及時(shí)獲得上述信息，進(jìn)而影響后續(xù)的救援工作，甚至延誤最佳救援時(shí)間，造成不必要的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。目前針對(duì)這種情況采取的措施是由救援人員攜帶相關(guān)探測(cè)和救援設(shè)備進(jìn)入危險(xiǎn)區(qū)域?qū)嵤┨綔y(cè)和救援，這種方式一般無(wú)法將所得數(shù)據(jù)和圖像進(jìn)行實(shí)時(shí)傳輸，同時(shí)對(duì)進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施探測(cè)和搜救工作的人員也存在巨大的安全隱患。而且救援人員所攜帶的探測(cè)和救援設(shè)備也有可能因?yàn)榄h(huán)境惡劣而導(dǎo)致失靈。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于提供一種基于無(wú)線控制和視頻傳輸?shù)奈ｋU(xiǎn)地域多功能探測(cè)車，該探測(cè)車解決了上述現(xiàn)有的設(shè)備空白和技術(shù)缺陷，提供一種操作簡(jiǎn)單，工作穩(wěn)定的基于無(wú)線控制和無(wú)線視頻傳輸?shù)亩喙δ芴綔y(cè)、排險(xiǎn)以及救援車，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離無(wú)線控制、視頻傳輸以及各傳感器的參數(shù)傳輸。

本實(shí)用新型是這樣實(shí)現(xiàn)的，它包括探測(cè)車、機(jī)械臂、探測(cè)器、控制器、無(wú)線控制模塊、鋰電池組、視頻無(wú)線傳輸模塊、高清攝像頭、攝像頭云臺(tái)、電動(dòng)伸縮桿、電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路、AD/DA電路、LED照明燈，其特征在于：探測(cè)車內(nèi)部鋰電池組，鋰電池組連接探測(cè)車的四個(gè)輪子的驅(qū)動(dòng)電機(jī)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)分別連接電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路連接控制器，控制器分別連接無(wú)線控制模塊和視頻無(wú)線傳輸模塊，視頻無(wú)線傳輸模塊連接高清攝像頭，高清攝像頭通過(guò)電動(dòng)伸縮桿連接攝像頭云臺(tái)，攝像頭云臺(tái)固定在探測(cè)車的車體上，所述探測(cè)車的車體上連有機(jī)械手臂，所述探測(cè)車的前端設(shè)有LED照明燈和若干個(gè)探測(cè)器，控制器還連接機(jī)械手臂、電動(dòng)伸縮桿、攝像頭云臺(tái)和探測(cè)器。

所述探測(cè)車的車體包括下底板和上底板，下底板固定水平連接上底板形成車體。

所述探測(cè)器為濕度傳感器、液化氣探測(cè)器、酒精探測(cè)器、甲烷天然氣探測(cè)器、丙烷探測(cè)器、丁烷探測(cè)器、一氧化碳探測(cè)器、氫氣探測(cè)器、煤氣探測(cè)器、有害氣體濃度探測(cè)器、火焰探測(cè)器、紅外人體探測(cè)器和超聲波測(cè)距探測(cè)器。

所述超聲波測(cè)距探測(cè)器固定在超聲波模塊云臺(tái)上。

所述控制器的核心控制芯片采用STC12C5A60S2單片機(jī)。

所述視頻無(wú)線傳輸模塊的主芯片采用STM32F407芯片

所述紅外人體探測(cè)器上加裝熱敏電阻，防止其在高溫環(huán)境下被誤觸發(fā)。

所述濕度探測(cè)器加裝外保護(hù)殼，使其不直接暴露在空氣中。

所述攝像頭由視頻處理模塊控制，所述視頻處理模塊將圖像數(shù)據(jù)傳給視頻無(wú)線傳輸模塊并由視頻無(wú)線傳輸模塊傳給上位機(jī)，實(shí)現(xiàn)視頻無(wú)線實(shí)時(shí)傳輸。

高清攝像頭連接在電動(dòng)伸縮桿上，電動(dòng)伸縮桿連接在攝像頭云臺(tái)上，通過(guò)控制攝像頭云臺(tái)和電動(dòng)伸縮桿可以使攝像頭拍攝不同角度和高度的圖像，可以對(duì)周圍環(huán)境做更加詳細(xì)的拍攝。

超聲波模塊安裝在超聲波模塊云臺(tái)上，通過(guò)控制超聲波云臺(tái)向不同方向不同角度轉(zhuǎn)動(dòng)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)多功能探測(cè)車周圍無(wú)死角的距離和障礙物探測(cè)。

氣體傳感器、火焰探測(cè)器以及濕度傳感器電路由AD/DA電路與濕度傳感器、常見(jiàn)可燃?xì)怏w濃度探測(cè)器、有害氣體濃度探測(cè)器、火焰探測(cè)器共同組成；采用此高精度高速的AD轉(zhuǎn)換模塊可以精確的把各種傳感器的模擬數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的數(shù)字量并傳回控制器，進(jìn)而由控制器控制無(wú)線模塊傳回上位機(jī)。

上述常見(jiàn)可燃?xì)怏w濃度探測(cè)器和有害氣體濃度探測(cè)器均經(jīng)過(guò)濾波，將干凈的模擬信號(hào)傳入AD/DA轉(zhuǎn)換模塊，提高數(shù)據(jù)的精確度。

上述小車控制器的核心控制芯片采用STC12C5A60S2單片機(jī)，此單片機(jī)與51單片機(jī)的指令集相容，但運(yùn)行速度在晶振頻率相同的情況下是51單片機(jī)的12倍，在運(yùn)行時(shí)打開(kāi)其WATCH_DOG功能，在受到強(qiáng)電磁干擾你等惡劣情況下導(dǎo)致程序跑飛時(shí)可以自動(dòng)復(fù)位，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性，所以此單片機(jī)具有價(jià)格便宜、運(yùn)行速度快、能耗低、運(yùn)行穩(wěn)定等特點(diǎn)。

上述視頻處理模塊的主芯片采用STM32F407芯片，該芯片具有功耗低、處理能力強(qiáng)，價(jià)格低廉等優(yōu)勢(shì)。

上述無(wú)線視頻傳輸模塊采用1.2GHz、8W的規(guī)格，1.2GHz的無(wú)線電頻率具有穿透障礙能力強(qiáng)傳輸干擾小傳輸距離遠(yuǎn)等特點(diǎn)，采用8w的大功率可以增長(zhǎng)傳輸距離。

采用主芯片為SI4463-B1B1的無(wú)線傳輸模塊作為無(wú)線控制模塊，此模塊具有功耗低、傳輸距離遠(yuǎn)、可靠性高等特點(diǎn)、在不需要視頻傳輸時(shí)可關(guān)閉8w大功率視頻傳輸模塊以節(jié)約電能，增強(qiáng)續(xù)航能力。

采用雙無(wú)線模塊傳輸，兩個(gè)模塊分別使用1.2GHz和2.4GHz，使其不會(huì)互相干擾，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，降低了系統(tǒng)的整體能耗，提高了續(xù)航能力。

機(jī)械手臂包括6個(gè)大扭矩?cái)?shù)字舵機(jī)，金屬舵盤(pán)以及支架；數(shù)字舵機(jī)相比于模擬舵機(jī)有控制方便、定位精度高等優(yōu)點(diǎn)。

攝像頭云臺(tái)包括云臺(tái)支架、減震墊以及三個(gè)高精度舵機(jī)，減震墊可使攝像頭拍攝穩(wěn)定，云臺(tái)可使攝像頭拍攝不同角度方向的圖像，使得對(duì)周圍的觀察更加詳細(xì)和全面。

上述伸縮桿可以使攝像頭拍攝不同高度的圖像。

電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路由兩個(gè)L298N雙H橋驅(qū)動(dòng)芯片，可以同時(shí)控制四路直流電機(jī)，具有電路簡(jiǎn)潔穩(wěn)定，驅(qū)動(dòng)能力高的優(yōu)點(diǎn)。

進(jìn)一步改進(jìn)，在超聲波模塊傳回?cái)?shù)據(jù)時(shí)，讀取溫度探測(cè)器的數(shù)據(jù)，根據(jù)溫度不同為超聲波提供溫度補(bǔ)償，以修正超聲波的溫漂現(xiàn)象，提高測(cè)量精度。

進(jìn)一步改進(jìn)，在紅外人體探測(cè)器上加裝熱敏電阻，防止其在高溫環(huán)境下被誤觸發(fā)。

進(jìn)一步改進(jìn)，為濕度探測(cè)器加裝外保護(hù)殼，使其不直接暴露在空氣中，提高檢測(cè)精度和穩(wěn)定性。

進(jìn)一步改進(jìn)，機(jī)械手臂的上位機(jī)控制采用在控制者臂加裝6個(gè)電子陀螺儀模塊，以檢測(cè)控制者的動(dòng)作，通過(guò)上位機(jī)無(wú)線傳輸傳至小車控制機(jī)械臂，這種控制方式可以使機(jī)械臂完全模擬出控制者的手臂動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)高精度且簡(jiǎn)便的機(jī)械臂控制。

無(wú)線電技術(shù)：無(wú)線電技術(shù)是通過(guò)無(wú)線電波傳播信號(hào)的技術(shù)。無(wú)線電技術(shù)的原理在于，導(dǎo)體中電流強(qiáng)弱的改變會(huì)產(chǎn)生無(wú)線電波。利用這一現(xiàn)象，通過(guò)調(diào)制可將信息加載于無(wú)線電波之上。當(dāng)電波通過(guò)空間傳播到達(dá)收信端，電波引起的電磁場(chǎng)變化又會(huì)在導(dǎo)體中產(chǎn)生電流。通過(guò)解調(diào)將信息從電流變化中提取出來(lái)，就達(dá)到了信息傳遞的目的。

機(jī)械臂：機(jī)械手臂是機(jī)械人技術(shù)領(lǐng)域中得到最廣泛實(shí)際應(yīng)用的自動(dòng)化機(jī)械裝置，在工業(yè)制造、醫(yī)學(xué)治療、娛樂(lè)服務(wù)、軍事、半導(dǎo)體制造以及太空探索等領(lǐng)域都能見(jiàn)到它的身影。盡管它們的形態(tài)各有不同，但它們都有一個(gè)共同的特點(diǎn)，就是能夠接受指令，精確地定位到三維(或二維)空間上的某一點(diǎn)進(jìn)行作業(yè)。目前機(jī)械手臂大致分為兩種，一種是按照設(shè)定好的程序不斷完成固定的動(dòng)作，優(yōu)點(diǎn)在于動(dòng)作精確度高，速度快；缺點(diǎn)在于只能完成設(shè)定好的動(dòng)作不能隨機(jī)應(yīng)變。第二種是采用按鍵或手柄遙控，優(yōu)點(diǎn)是可以完成各種隨機(jī)的動(dòng)作，缺點(diǎn)是定位精度不高，操作需要一定的技巧和熟練度。

超聲波測(cè)距：由于超聲波指向性強(qiáng)，能量消耗緩慢，在介質(zhì)中傳播的距離較遠(yuǎn)，因而超聲波經(jīng)常用于距離的測(cè)量，如測(cè)距儀等都可以通過(guò)超聲波來(lái)實(shí)現(xiàn)。利用超聲波檢測(cè)往往比較迅速、方便、計(jì)算簡(jiǎn)單、易于做到實(shí)時(shí)控制；但由于超聲波傳輸速度受環(huán)境溫度影響很大，導(dǎo)致測(cè)量精度不高。

紅外人體探測(cè)器：在紅外線探測(cè)器中，熱電元件檢測(cè)人體的存在或移動(dòng)，并把熱電元件的輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)。然后，對(duì)電壓信號(hào)進(jìn)行波形分析。于是，只有當(dāng)通過(guò)波形分析檢測(cè)到由人體產(chǎn)生的波形時(shí)，才輸出檢測(cè)信號(hào)。例如，在兩個(gè)不同的頻率范圍內(nèi)放大電壓信號(hào)，且將被放大的信號(hào)用于鑒別由人體引起的信號(hào)，其缺點(diǎn)是易受到外界溫度干擾，當(dāng)溫度過(guò)高時(shí)易誤觸發(fā)。

空氣質(zhì)量傳感器：MQ-135傳感器適宜于氨氣、芳族化合物、硫化物、苯系蒸汽、煙霧等氣體有害氣體的探測(cè)，根據(jù)有害氣體濃度輸出電壓信號(hào)。

可燃?xì)怏w傳感器：MQ-2、MQ-3、MQ-4、MQ-5、MQ-6、MQ-7、MQ-8、MQ-9實(shí)現(xiàn)對(duì)液化氣、酒精、甲烷天然氣、丙烷、丁烷、一氧化碳、氫氣的高精度探測(cè)；其原理是傳感器所使用的氣敏材料是在清潔空氣中電導(dǎo)率較低的二氧化錫(SnO2)。當(dāng)傳感器所處環(huán)境中存在可燃?xì)怏w時(shí)，傳感器的電導(dǎo)率隨空氣中可燃?xì)怏w濃度的增加而增大。使用簡(jiǎn)單的電路即可將電導(dǎo)率的變化轉(zhuǎn)換為與該氣體濃度相對(duì)應(yīng)的輸出信號(hào)。

溫度傳感器：使用達(dá)拉斯公司生產(chǎn)的DS18B20高精度溫度傳感器，可實(shí)現(xiàn)-55℃到+125℃范圍內(nèi)的溫度探測(cè)。

濕度傳感器：濕敏原件濕度傳感器主要分為兩種，分別是濕敏電阻和濕敏電容；其原理分別是：濕敏電阻的特點(diǎn)是在基片上覆蓋一層用感濕材料制成的膜，當(dāng)空氣中的水蒸氣吸附在感濕膜上時(shí)，元件的電阻率和電阻值都發(fā)生變化，利用這一特性即可測(cè)量濕度。

濕敏電容一般是用高分子薄膜電容制成的，常用的高分子材料有聚苯乙烯、聚酰亞胺、酪酸醋酸纖維等。當(dāng)環(huán)境濕度發(fā)生改變時(shí)，濕敏電容的介電常數(shù)發(fā)生變化，使其電容量也發(fā)生變化，其電容變化量與相對(duì)濕度成正比。缺點(diǎn)是：濕敏元件的抗污染性差，在檢測(cè)環(huán)境濕度時(shí)，濕敏元件要長(zhǎng)期暴露在待測(cè)環(huán)境中，很容易被污染而影響其測(cè)量精度及長(zhǎng)期穩(wěn)定性。

伺服電機(jī)：伺服電機(jī)可控制速度，位置精度非常準(zhǔn)確，可以將電壓信號(hào)轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速以驅(qū)動(dòng)控制對(duì)象。伺服電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速受輸入信號(hào)控制，并能快速反應(yīng)，在自動(dòng)控制系統(tǒng)中，用作執(zhí)行元件，且具有機(jī)電時(shí)間常數(shù)小、線性度高、始動(dòng)電壓低等特性，可把所收到的電信號(hào)轉(zhuǎn)換成電動(dòng)機(jī)軸上的角位移或角速度輸出。

陀螺儀：陀螺儀傳感器是一個(gè)簡(jiǎn)單易用的基于自由空間移動(dòng)和手勢(shì)的定位和控制系統(tǒng)。

本實(shí)用新型的技術(shù)效果是：利用無(wú)線電技術(shù)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離無(wú)線控制和數(shù)據(jù)、圖像傳輸以及利用三維電子陀螺儀采集控制者手臂動(dòng)作實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)械臂精確、簡(jiǎn)便的操控，完成復(fù)雜動(dòng)作；可用于對(duì)危險(xiǎn)地域或不適合人類進(jìn)入的地域進(jìn)行探測(cè)、救援以及危險(xiǎn)排除。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)施例的立體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實(shí)施例的車體底板結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本實(shí)施例的超聲波模塊結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本實(shí)施例的電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路原理圖；

圖5為本實(shí)施例的電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路與電機(jī)連接原理圖；

圖6為本實(shí)施例的主控器主芯片的電路原理圖；

圖7為本實(shí)施例的LCD液晶顯示屏連接示意圖；

圖8為本實(shí)施例的AD/DA模塊電路原理圖；

圖9為本實(shí)施例的攝像頭伸縮桿規(guī)格圖；

圖10為本實(shí)施例的圖像處理模塊主芯片外部電路原理圖；

圖11為本實(shí)施例圖像處理模塊主芯片的外部引腳插針?lè)植技皹?biāo)號(hào)圖；

圖12為本實(shí)施例圖像處理模塊芯片LDO(低壓差線性穩(wěn)壓器)的電路原理圖；

圖13為本實(shí)施例圖像處理模塊模擬電源電路原理圖；

圖14為本實(shí)施例圖像處理模塊24位、96kHz立體聲D/A轉(zhuǎn)換器電路原理圖；

圖15為本實(shí)施例圖像處理模塊JTAG接口電路原理圖；

圖16為本實(shí)施例圖像處理模塊1117-3.3V低壓差穩(wěn)壓器電路原理圖；

圖17為本實(shí)施例圖像處理模塊與0V7670攝像頭模塊連接接口原理圖；

圖18為本實(shí)施例圖像處理模塊RS232-USB接口轉(zhuǎn)換器芯片的電路原理圖；

圖19為本實(shí)施例圖像處理模塊電源去耦電容的電路原理圖；

圖20為本實(shí)施例圖像處理模塊SD卡接口電路原理圖；

圖21為本實(shí)施例圖像處理模塊COM接口轉(zhuǎn)USB接口的電路原理圖；

圖22為數(shù)字?jǐn)z像頭接口(DCMI)的處理過(guò)程框圖；

圖23為數(shù)字?jǐn)z像頭接口的頂級(jí)框圖；

圖24為數(shù)字?jǐn)z像頭接口(DCMI)的時(shí)序圖；

圖25為本實(shí)施例空氣質(zhì)量傳感器(MQ-135)電路原理圖。

具體實(shí)施方式

下面通過(guò)一下具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)描述。

為使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳實(shí)、完整的描述。基于本實(shí)用新型中的實(shí)施例，其他技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)下獲得的其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。

參照?qǐng)D1、圖2、圖3，基于無(wú)線控制和視頻傳輸?shù)奈ｋU(xiǎn)地域多功能探測(cè)車包括：下底板1，上底板2，安裝在下底板1后部的鋰電池組3、安裝在下底板1中部的控制器4、安裝在下底板1后部左側(cè)的視頻無(wú)線傳輸模塊5和無(wú)線控制模塊6、安裝在電動(dòng)伸縮桿8上的高清攝像頭7、安裝在上底板2前部的攝像頭云臺(tái)9、安裝在攝像頭云臺(tái)9上部的電動(dòng)伸縮桿8、安裝在下底板1上控制器4左邊的電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路10、安裝在控制器4前部的AD/DA電路11、安裝在下底板1前部右邊的濕度傳感器12、依次排列在下底板1前部的常見(jiàn)可燃?xì)怏w濃度探測(cè)器(液化氣探測(cè)器13、酒精探測(cè)器14、甲烷天然氣探測(cè)器15、丙烷探測(cè)器16、丁烷探測(cè)器17、一氧化碳探測(cè)器18、氫氣探測(cè)器19、煤氣探測(cè)器20)、安裝在下底板1前部的有害氣體濃度探測(cè)器21、安裝在下底板1前部探測(cè)頭伸出小車前方中部的火焰探測(cè)器22、安裝在上底板2車體前部中間的紅外人體探測(cè)器23、安裝在超聲波云臺(tái)25上的超聲波測(cè)距模塊24、安裝在上底板2前部中間的超聲波模塊云臺(tái)25、安裝在上底板2中部的機(jī)械手臂26、安裝在高清攝像頭7上的LED照明燈28、安裝在上底板2后部的直流降壓電路27、安裝在下底板1下部左前方的左前輪29、安裝在下底板1下部左后方的左后輪30、安裝在下底板1下部右前方的右前輪31、安裝在下底板1下部右后方的右后輪32、安裝在右前輪31上的右前輪驅(qū)動(dòng)電機(jī)33、安裝在右后輪32上的右后輪驅(qū)動(dòng)電機(jī)34、安裝在左前輪29上的左前輪驅(qū)動(dòng)電機(jī)35、安裝在左后輪30上的左后輪驅(qū)動(dòng)電機(jī)36、連接下底板1和上底板2的支撐銅柱37、安裝在上底板2后部中間的LCD(12864B)顯示屏38。

在本實(shí)施例中，控制器的主芯片STC12C5A60S2的IO口的P0^0口到P0^2口連接74HC138芯片的三個(gè)輸入管腳，74HC138芯片的八個(gè)輸出管腳分別連接電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的不同輸入端以控制四個(gè)輪子的正傳和反轉(zhuǎn)，還可通過(guò)PWM輸出的形式控制轉(zhuǎn)速的快慢，使用74HC138芯片可以節(jié)省IO口資源。

在本實(shí)施例中，控制器的主芯片STC12C5A60S2的IO口的P1^0口和P1^1口分別接IIC總線的時(shí)鐘信號(hào)線SCL和數(shù)據(jù)信號(hào)線SDA，可把通信協(xié)議為IIC協(xié)議的器件接在時(shí)鐘信號(hào)線SCL和數(shù)據(jù)信號(hào)線SDA上，同一個(gè)IIC總線最多可掛載8個(gè)同類型芯片，在本實(shí)施例中可把3個(gè)PCF8591芯片接在IIC總線上，通過(guò)把芯片3個(gè)地址引腳接VCC或GND來(lái)為芯片設(shè)置不同的地址，從而可以在同一條IIC總線上唯一訪問(wèn)到某一個(gè)PCF8591芯片，同時(shí)每一個(gè)PCF8591芯片可以連接4個(gè)輸出為模擬量的探測(cè)器，將探測(cè)器輸出的模擬量轉(zhuǎn)化為數(shù)字量輸入控制器，進(jìn)而通過(guò)無(wú)線控制模塊傳回上位機(jī)。

在本實(shí)施例中控制器的主芯片STC12C5A60S2的IO口的P1^2口和P3^2口接在超聲波模塊的Echo(接收端)接口，P1^3接口接在超聲波的Trig(控制端)接口，由STC12C5A60S2的P1^3口向超聲波Trig(控制端)發(fā)送一個(gè)10us以上的高電平，超聲波模塊自動(dòng)發(fā)送8個(gè)40khz的方波，自動(dòng)檢測(cè)是否有信號(hào)返回，有信號(hào)返回，通過(guò)Echo口輸出一個(gè)高電平，高電平持續(xù)的時(shí)間就是超聲波從發(fā)射到返回的時(shí)間，Echo口所連接的STC12C5A60S2芯片的P1^2口檢測(cè)到高電平立即打開(kāi)單片機(jī)計(jì)時(shí)器，開(kāi)始記錄高電平時(shí)間，P3^2口是單片機(jī)的外部中斷觸發(fā)口，將單片機(jī)外部中斷設(shè)定為下降沿觸發(fā)方式，P3^2口只要收到下降沿信號(hào)，立即關(guān)閉計(jì)時(shí)器，并讀出計(jì)時(shí)器所記時(shí)間，這就是超聲波從發(fā)射到返回的精確時(shí)間，然后讀取溫度芯片的溫度值，根據(jù)溫度值校正超聲波的溫漂，從而讀出準(zhǔn)確距離。

在本實(shí)施例中，控制器的主芯片STC12C5A60S2的IO口的P1^4口連接溫度探測(cè)器的數(shù)據(jù)接口，DS18B20溫度芯片采用單總線方式通信，控制器的主芯片STC12C5A60S2可通過(guò)IO口的P1^4口讀出現(xiàn)在所處環(huán)境的準(zhǔn)確溫度數(shù)值。

在本實(shí)施例中控制器的主芯片STC12C5A60S2的IO口的P1^5、P1^6、P1^7口連接74HC138芯片的三個(gè)輸入管腳，74HC138芯片的八個(gè)輸出管腳接LCD(12864B)的八位數(shù)據(jù)線，控制器的主芯片STC12C5A60S2的IO口的P3^0、P3^1、P3^4口分別接LCD(12864B)的RS、RW、E，實(shí)現(xiàn)對(duì)顯示屏LCD(12864B)的控制。

在本實(shí)施例中控制器的主芯片STC12C5A60S2的IO口的P2^0、P2^1、P2^2、P2^3、P2^4、P2^5口分別與機(jī)械臂的六個(gè)數(shù)字舵機(jī)的控制線，只要這六個(gè)IO口輸出不同占空比的PWM方波，就可以控制舵機(jī)旋轉(zhuǎn)的不同角度，用單片機(jī)定時(shí)器產(chǎn)生PWM方波，可實(shí)現(xiàn)機(jī)械臂的精確定位；控制器的主芯片STC12C5A60S2由無(wú)線傳輸模塊從上位機(jī)獲得操控者手臂上陀螺儀的參數(shù)，以此來(lái)控制機(jī)械臂舵機(jī)，做出完全與操控者手臂一致的動(dòng)作，做到定位精準(zhǔn)，操控簡(jiǎn)便。

在本實(shí)施例中控制器的主芯片STC12C5A60S2的IO口的P2^6口控制一個(gè)繼電器，進(jìn)而控制視屏傳輸模塊、攝像頭云臺(tái)、視頻處理模塊和高清攝像頭的工作與否；高清攝像頭拍到的圖像經(jīng)過(guò)視頻處理模塊的處理以后，經(jīng)過(guò)視頻無(wú)線傳輸模塊傳回上位機(jī)。

在本實(shí)例中控制器的主芯片STC12C5A60S2的IO口的P3^5、P3^6、P3^7分別控制攝像頭云臺(tái)的三個(gè)舵機(jī)，通過(guò)輸出不同占空比的PWM方波控制三個(gè)舵機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的方向和角度，實(shí)現(xiàn)精確控制，是攝像頭可以拍攝不同角度和方向的圖像。

在本實(shí)例中控制器的主芯片STC12C5A60S2的IO口的P2^6口連接電磁繼電器，控制攝像頭伸縮桿的運(yùn)動(dòng)，可通過(guò)輸出PWM方波的方式，精確控制伸縮桿的運(yùn)動(dòng)。

在本實(shí)施例中攝像頭LED照明燈與光敏電阻傳感器的DO引腳連接，當(dāng)環(huán)境光強(qiáng)度達(dá)不到設(shè)定閾值是，DO輸出高電平，點(diǎn)亮LED照明燈，這種方法可以自動(dòng)控制LED燈的亮滅，節(jié)約電能。

在本實(shí)施例中控制器的主芯片STC12C5A60S2的IO口的P2^7口連接紅外人體探測(cè)器的輸出管腳，當(dāng)紅外人體探測(cè)器感應(yīng)到生命體后，輸出管腳輸出高電平，當(dāng)P2^7口接收到高電平后可由無(wú)線控制模塊向上位機(jī)發(fā)送信息，請(qǐng)求相應(yīng)的救援。

在本實(shí)施例中控制器的主芯片STC12C5A60S2的IO口的P0^3口連接超聲波云臺(tái)的控制線，通過(guò)輸出不同占空比的PWM方波實(shí)現(xiàn)超聲波云臺(tái)不同方向不同角度的轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)超聲波模塊可以掃描探測(cè)車的周圍環(huán)境。

圖4、圖5為電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的電路原理圖以及電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路與電機(jī)連接原理圖，電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路包括兩個(gè)L298N驅(qū)動(dòng)芯片，每個(gè)L298N模塊可以驅(qū)動(dòng)2個(gè)直流電機(jī)，按照?qǐng)D4方法搭建電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，按照?qǐng)D5方法連接電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的電路和電機(jī)。

圖6為主控器主芯片的電路原理圖，按照原理圖搭建主控器主芯片電路。

圖7為L(zhǎng)CD(12864B)液晶顯示屏連接示意圖，按照?qǐng)D7所示方法搭建LCD(12864B)液晶顯示電路。

圖8為AD/DA模塊電路原理圖，按照?qǐng)D8所示原理圖搭建AD/DA模塊電路。

圖9為攝像頭伸縮桿規(guī)格圖，安裝時(shí)注意其規(guī)格和行程。

圖10到圖21為圖像處理模塊電路原理圖，按照?qǐng)D10所示電路原理圖搭建圖像處理模塊主芯片電路。

圖10為圖像處理模塊主芯片外圍電路的電路原理圖，按圖10所示連接圖像處理模塊主芯片與外部晶振以及去耦電容等電路部分，完成圖像處理模塊主芯片的外圍電路搭建。

圖11為圖像處理模塊主芯片的IO口外接排針對(duì)應(yīng)圖。

圖12為圖像處理模塊LDO-1.8V芯片的外圍電路連接原理圖，它是一種低壓差線性穩(wěn)壓器，其功能是將電壓穩(wěn)定在1.8V，按照電路原理圖所示搭建LDO-1.8V芯片的外部電路。

圖13為圖像處理模塊模擬電源電路原理圖，其中使用到了105、104電容進(jìn)行濾波，進(jìn)過(guò)多次濾波，而且電路中連接了電感器件，使其輸出的直流電紋波小，純凈度高，工作穩(wěn)定，按照如圖所示搭建圖像處理模塊的模擬電源電路。

圖14為圖像處理模塊的24位、96kHz立體聲D/A轉(zhuǎn)換器外部電路原理圖，是完美的立體聲數(shù)模輸出系統(tǒng)，用于聲音的處理，按照如圖所示搭建其外部電路。

圖15為圖像處理模塊的JTAG接口外圍電路原理圖，JTAG是聯(lián)合測(cè)試工作組，JTAG接口可用于對(duì)FLASH等器件進(jìn)行編程，JTAG編程方式大大加快工程進(jìn)度，按照如圖所示搭建JTAG接口的外部電路圖。

圖16為圖像處理模塊的1A低壓差穩(wěn)壓器，其可提供3.3V的標(biāo)準(zhǔn)電壓，按照如圖所示搭建電路原理圖。

圖17為圖像處理模與OV7670高清攝像頭連接電路原理圖，其可實(shí)現(xiàn)圖像處理模塊與OV7670高清攝像頭的連接，從而使圖像處理模塊接受并處理OV7670高清攝像頭傳回的數(shù)據(jù)，按照如圖所示連接電路。

圖18為圖像處理模塊RS232-USB接口轉(zhuǎn)換器芯片的電路原理圖，PL2303芯片一種高度集成的RS232-USB接口轉(zhuǎn)換器，可提供一個(gè)RS232全雙工異步串行通信裝置與USB功能接口簡(jiǎn)便的連接，可實(shí)現(xiàn)RS232信號(hào)與USB信號(hào)的自動(dòng)轉(zhuǎn)換，從而實(shí)現(xiàn)電腦與圖像傳輸模塊的通信，用來(lái)為圖像處理模塊燒寫(xiě)程序，傳輸數(shù)據(jù)等，按照如圖所示搭建PL2303外圍電路

圖19為數(shù)字電源的去耦電路，可以去除紋波，輸出較為純凈的直流電，按照如圖所示連接電路。

圖20為圖像處理模塊SD卡與主芯片連接的電路原理圖，通過(guò)此電路可實(shí)現(xiàn)圖像處理模塊主芯片從SD卡讀取數(shù)據(jù)和向SD卡寫(xiě)入數(shù)據(jù)，由于圖像文件較大，可在收到干擾，圖像無(wú)法回傳或回傳效果不佳時(shí)將圖像儲(chǔ)存在SD卡中，待小車返回后讀取SD卡中的視頻，也可將探測(cè)器探測(cè)到的數(shù)據(jù)儲(chǔ)存到SD卡中。

圖21為圖像處理模塊COM接口轉(zhuǎn)USB接口的電路原理圖，其可以實(shí)現(xiàn)串行格式數(shù)據(jù)與USB格式數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換，按照如圖所示連接電路。

圖22、圖23、圖24為圖像處理模塊主芯片DCMI接口的控制框圖以及時(shí)序圖，其中DCMI數(shù)字?jǐn)z像頭接口是一個(gè)同步并行接口，能夠接收外部8位、10位、12位或14位CMOS攝像頭模塊發(fā)出的高速數(shù)據(jù)流?？芍С植煌臄?shù)據(jù)格式：YCbCr4:2:2/RGB565逐行視頻和壓縮數(shù)據(jù)(JPEG)。其高速數(shù)據(jù)流可達(dá)54MB/s。該接口包含多達(dá)14條數(shù)據(jù)線(D13-D0)和一條像素時(shí)鐘線(PIXCLK)。像素時(shí)鐘的極性可以編程，因此可以在像素時(shí)鐘的上升沿或下降沿捕獲數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)被放到32位數(shù)據(jù)寄存器(DCMI_DR)中，然后通過(guò)通用DMA進(jìn)行傳輸。圖像緩沖區(qū)由DMA管理，而不是由攝像頭接口管理。從攝像頭接收的數(shù)據(jù)可以按行/幀來(lái)組織(原始YUB/RGB/拜爾模式)，也可以是一系列JPEG圖像。數(shù)據(jù)流可由可選的HSYNC(水平同步)信號(hào)和VSYNC(垂直同步)信號(hào)硬件同步，或者通過(guò)數(shù)據(jù)流中嵌入的同步碼同步。處理后的圖像數(shù)據(jù)由圖像處理模塊傳輸?shù)揭曨l無(wú)線傳輸模塊，進(jìn)而傳回上位機(jī)。

本實(shí)施例的攝像頭模塊通過(guò)DCMI接口與圖像處理模塊相連，由圖像處理模塊主芯片處理接收到的攝像頭數(shù)據(jù)，并發(fā)送給無(wú)線視頻傳輸模塊，由無(wú)線視頻傳輸模塊傳回上位機(jī)。

圖25為空氣質(zhì)量傳感器(MQ-135)電路原理圖，按照?qǐng)D11搭建空氣質(zhì)量傳感器電路，其他氣體傳感器電路與此電路類似，只是感應(yīng)頭不同，通過(guò)本電路更換感應(yīng)頭部分可以搭建出其他氣體傳感器電路。