本發(fā)明涉及災(zāi)害救援設(shè)備領(lǐng)域，具體涉及一種應(yīng)用漫反射式紅外傳感器、熱釋電紅外傳感器、單片機(jī)、gps和gsm模塊的生命探測(cè)智能小車(chē)。

背景技術(shù)：

自然災(zāi)害、人為災(zāi)難的發(fā)生常帶有毀滅性的破壞力。房屋坍塌，橋梁斷裂，為救援工作帶來(lái)極大考驗(yàn)。由于生命的脆弱，在災(zāi)害發(fā)生后的第一時(shí)間采取準(zhǔn)確的救援就顯得尤為重要。環(huán)境的惡劣往往會(huì)嚴(yán)重阻礙救援工作的開(kāi)展，甚至對(duì)施救者生命構(gòu)成威脅。借助帶有生命探測(cè)功能的智能小車(chē)，進(jìn)入狹小的復(fù)雜環(huán)境中，搜索幸存者，將會(huì)極大提升救援效率，同時(shí)避免環(huán)境的未知性可能會(huì)對(duì)施救者造成的不必要傷害。

單片機(jī)模塊具有體積小巧、質(zhì)量輕、價(jià)格便宜、功耗低、擴(kuò)展靈活和使用方便的優(yōu)點(diǎn)，其廣泛應(yīng)用于儀器儀表中，通過(guò)集成各種類(lèi)型的傳感器可以實(shí)現(xiàn)對(duì)多種測(cè)量物理量的信息轉(zhuǎn)換和控制，是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化不可或缺的一個(gè)部分。

gsm模塊是繼gsm手機(jī)外又一種非常重要的gsm移動(dòng)通信系統(tǒng)的終端設(shè)備。它是傳統(tǒng)調(diào)制解調(diào)器與gsm無(wú)線移動(dòng)通信系統(tǒng)相結(jié)合的一種數(shù)據(jù)終端設(shè)備，由于gsm模塊不受地域，線路的影響，所以基于這種模塊，以gsm網(wǎng)絡(luò)作為無(wú)線傳輸網(wǎng)絡(luò)，可以開(kāi)發(fā)出多種前景極其樂(lè)觀的各類(lèi)應(yīng)用。本發(fā)明采用的gsm短信功能，可以實(shí)時(shí)獲得幸存者的定位信息，具有廣闊的應(yīng)用前景。

在人類(lèi)進(jìn)入信息時(shí)代的今天，人們的一切社會(huì)活動(dòng)都是以信息獲取與信息轉(zhuǎn)換為中心的，傳感器作為信息獲取與信息轉(zhuǎn)換的重要手段，是信息科學(xué)最前端的一個(gè)陣地，是實(shí)現(xiàn)信息化的基礎(chǔ)技術(shù)之一。

生命探測(cè)智能小車(chē)考慮應(yīng)用環(huán)境的復(fù)雜性，將配置各種類(lèi)型的傳感器及通信模塊等以實(shí)時(shí)監(jiān)控車(chē)體所處環(huán)境，獲取有效信息。同時(shí)車(chē)身輕便，體積小，運(yùn)動(dòng)靈活，耗能低，可以在復(fù)雜環(huán)境中長(zhǎng)時(shí)間使用。對(duì)危機(jī)救援探測(cè)或是日常環(huán)境探測(cè)監(jiān)控都可以起到良好作用，解決了人類(lèi)活動(dòng)受限的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為提高災(zāi)難廢墟現(xiàn)場(chǎng)勘查的效率和定位傷員的準(zhǔn)確率，本發(fā)明提供了一種簡(jiǎn)單，高效的生命探測(cè)智能小車(chē)。

本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：一種生命探測(cè)智能小車(chē)的特征包括：?jiǎn)纹瑱C(jī)模塊，電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊，獨(dú)立電源模塊，紅外避障模塊，人體感應(yīng)模塊，gps模塊和gsm模塊。所述獨(dú)立電源模塊將干電池電源7.2伏進(jìn)行降壓處理得到標(biāo)準(zhǔn)的3.3伏和5伏穩(wěn)定的電壓，為其他模塊提供電源；所述紅外避障模塊采集路障信息并轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，紅外避障模塊的輸出與單片機(jī)模塊連接，單片機(jī)模塊控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊在行駛中避障；所述人體感應(yīng)模塊感應(yīng)人體紅外線溫度的變化并產(chǎn)生電信號(hào)，該模塊的輸出連接所述單片機(jī)模塊；所述gps模塊連接所述單片機(jī)模塊；所述gsm模塊與單片機(jī)模塊相連接，將人的位置信息發(fā)送到用戶(hù)手機(jī)端。

1)所述單片機(jī)模塊采用stm32f103r8t6芯片，其電路晶振連接2個(gè)20pf的電容接地，再并上1個(gè)1mω的電阻連接單片機(jī)模塊的pd0-osc_in和pd1腳，構(gòu)成振蕩電路，單片機(jī)模塊采用swd調(diào)試方式，其中swd的4腳接3.3v電壓，1腳接地，2腳swclk和3腳swdio分別接單片機(jī)模塊的pa14口和pa13口，復(fù)位電路由0.1μf接地電容和10kω接3.3v電壓的電阻連接單片機(jī)模塊nrst口構(gòu)成。

2)所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊，由兩塊l293d芯片和4個(gè)電機(jī)組成，第一塊l293d芯片負(fù)責(zé)驅(qū)動(dòng)左前和右前電機(jī)，其中，左前電機(jī)使能端1腳連接單片機(jī)模塊的pb1口，左前電機(jī)的前進(jìn)端2腳和后退端7腳分別連接單片機(jī)模塊的pb2口和pb12口，右前電機(jī)使能端9腳連接單片機(jī)模塊的pb15口，右前電機(jī)的前進(jìn)端10腳和后退端15腳分別連接單片機(jī)模塊的pb14和pb13口，第二塊l293d芯片負(fù)責(zé)驅(qū)動(dòng)左后和右后電機(jī)，其中，左后電機(jī)使能端1腳連接單片機(jī)模塊的pa11口，左后電機(jī)的前進(jìn)端2腳和后退端7腳分別連接單片機(jī)模塊的pd2口和pc12口，右后電機(jī)使能端9腳連接單片機(jī)模塊的pa8口，右后電機(jī)的前進(jìn)端10腳和后退端15腳分別連接單片機(jī)模塊的pb3口和pb4口，2塊l293d芯片都是4,5,12,13腳接地，16腳接電源電壓5v，其中電源旁加上一個(gè)0.1μf的濾波電容，2塊l293d芯片的8腳都接公共接地端電壓7.2v，3、6、11、14腳作為輸出端，和單片機(jī)模塊相連接的輸入端都接入5v電壓并用光耦對(duì)輸入輸出信號(hào)起隔離作用，也對(duì)單片機(jī)模塊的io口起保護(hù)作用，防止其被燒壞。

3)所述獨(dú)立電源模塊通過(guò)電源轉(zhuǎn)換lm2576模塊做降壓處理，使電源電壓7.2v降到5v要求電壓并使其穩(wěn)定，再經(jīng)過(guò)asm1117模塊將電源電壓降成3.3v所需電壓并使其穩(wěn)定。

4)所述紅外避障模塊由左右2個(gè)相同的紅外避障模塊構(gòu)成，2塊紅外避障模塊的1腳都接5v電壓，3腳都接地，左紅外避障模塊的輸出端2腳接單片機(jī)模塊pb8口，右紅外避障模塊的輸出端2腳接單片機(jī)模塊pb7口。

5)所述人體感應(yīng)模塊采用hc_sr501模塊，其中1腳接5v電壓，2腳作為檢測(cè)輸出端接單片機(jī)模塊pb9口，3腳接地。

6)所述gps模塊采用neo-6mublox模塊，其中4腳接3.3v電壓，3腳接地，1腳作為串口1的數(shù)據(jù)發(fā)送端與單片機(jī)模塊pa2口相連，2腳作為串口1的數(shù)據(jù)接收端與單片機(jī)模塊pa3口相連。

7)所述gsm模塊采用sim800模塊，其中4腳接5v電壓，3腳接地，2腳作為串口2的數(shù)據(jù)接收端與單片機(jī)模塊pb11口相連，1腳作為串口2的數(shù)據(jù)發(fā)送端與單片機(jī)模塊pb10口相連。

本發(fā)明的有益效果是：

1)所述一種生命探測(cè)智能小車(chē)，采用紅外避障模塊可以避開(kāi)廢墟障礙，實(shí)現(xiàn)在救災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)自如行走功能。

2)所述一種生命探測(cè)智能小車(chē)，采用人體感應(yīng)模塊，實(shí)現(xiàn)檢測(cè)出生命體立刻停下，發(fā)送信號(hào)給單片機(jī)模塊，實(shí)時(shí)采集現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)。

3)所述一種生命探測(cè)智能小車(chē)，使用gps與gsm模塊與單片機(jī)模塊相連，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)發(fā)送受困人員的具體定位信息到手機(jī)，提高救援率，智能化程度高。

4)所述一種生命探測(cè)智能小車(chē)，采用分模塊設(shè)計(jì)方法，布線均勻，使得整個(gè)裝置易于拆卸和組裝，還可以擴(kuò)展其他功能，例如視頻傳輸，手機(jī)控制等。

附圖說(shuō)明

圖1為生命探測(cè)智能小車(chē)的結(jié)構(gòu)框圖

圖2為生命探測(cè)智能小車(chē)整體電路原理圖

圖3為單片機(jī)模塊原理圖

圖4為電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊原理圖

圖5為獨(dú)立電源模塊原理圖

圖6為紅外避障模塊原理圖

圖7為人體感應(yīng)模塊原理圖

圖8為gps模塊原理圖

圖9為gsm模塊原理圖

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式做進(jìn)一步說(shuō)明。

如圖1和圖2所示，本發(fā)明所述電路包括：?jiǎn)纹瑱C(jī)模塊，電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊，獨(dú)立電源模塊，紅外避障模塊，人體感應(yīng)模塊，gps模塊和gsm模塊。所述獨(dú)立電源模塊將干電池電源7.2伏進(jìn)行降壓處理得到標(biāo)準(zhǔn)的3.3伏和5伏穩(wěn)定的電壓，為其他模塊提供電源；所述紅外避障模塊采集路障信息并轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，紅外避障模塊的輸出與單片機(jī)模塊連接，單片機(jī)模塊控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊在行駛中避障；所述人體感應(yīng)模塊感應(yīng)人體紅外線溫度的變化并產(chǎn)生電信號(hào)，該模塊的輸出連接所述單片機(jī)模塊；所述gps模塊連接所述單片機(jī)模塊；所述gsm模塊與單片機(jī)模塊相連接，將人的位置信息發(fā)送到用戶(hù)手機(jī)端，提高災(zāi)難廢墟現(xiàn)場(chǎng)勘查的效率和定位傷員的準(zhǔn)確率。

如圖3所示，所述單片機(jī)模塊，采用stm32f103r8t6芯片，其電路晶振連接2個(gè)20pf的電容再并上1mω的電阻連接單片機(jī)模塊的pd0-osc_in和pd1腳，構(gòu)成振蕩電路，其中晶振頻率為11.0592mhz。當(dāng)給單片機(jī)模塊加上工作所需直流電源時(shí)，振蕩器就開(kāi)始振蕩起來(lái)。振蕩電路的目的是為單片機(jī)模塊工作提供所需的時(shí)鐘脈沖信號(hào)。單片機(jī)模塊采用swd調(diào)試方式，其中swd的4腳接3.3v電源，1腳接地，2腳swclk和3腳swdio分別接單片機(jī)模塊的pa14口和pa13口。復(fù)位電路由0.1μf接地電容和10kω接3.3v電壓的電阻連接單片機(jī)模塊nrst口構(gòu)成，目的是使單片機(jī)模塊上電開(kāi)始工作時(shí)，內(nèi)部電路從初始狀態(tài)開(kāi)始工作。

如圖4所示，所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊由兩塊l293d芯片和4個(gè)電機(jī)組成。4個(gè)電機(jī)分為左前，右前，左后，右后。l293d是一種高電壓、小電流電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片。該芯片采用16腳封裝。主要特點(diǎn)是：工作電壓高，最高工作電壓可達(dá)36v；輸出電流大，瞬間峰值電流可達(dá)2a，持續(xù)工作電流為1a。內(nèi)含兩個(gè)h橋的高電壓大電流全橋式驅(qū)動(dòng)器，可以用來(lái)驅(qū)動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)。啟用1,2en驅(qū)動(dòng)器和3,4en驅(qū)動(dòng)器。當(dāng)使能輸入為高電平時(shí)，相關(guān)聯(lián)的驅(qū)動(dòng)器被啟用，輸出處于活動(dòng)狀態(tài)。當(dāng)使能端輸入為低電平時(shí)，這些驅(qū)動(dòng)器被禁用，輸出關(guān)閉，處高阻抗?fàn)顟B(tài)。其中，第一塊l293d芯片負(fù)責(zé)驅(qū)動(dòng)左前和右前電機(jī)。左前電機(jī)使能端1腳連接單片機(jī)模塊的pb1口，當(dāng)pb1輸出為1時(shí)，左前電機(jī)的前進(jìn)端和后退端處于活躍狀態(tài)。左前電機(jī)的前進(jìn)端2腳和后退端7腳分別連接單片機(jī)模塊的pb2口和pb12口，當(dāng)pb2輸出為1時(shí)，左前電機(jī)正轉(zhuǎn)，當(dāng)pb2輸出為0時(shí)，左前電機(jī)停轉(zhuǎn)；當(dāng)pb12輸出為1時(shí)，左前電機(jī)反轉(zhuǎn)，當(dāng)pb12輸出為0時(shí)，左前電機(jī)停轉(zhuǎn)。右前電機(jī)使能端9腳連接單片機(jī)模塊的pb15口，右前電機(jī)的前進(jìn)端10腳和后退端15腳分別連接單片機(jī)模塊的pb14和pb13口，當(dāng)pb15輸出為1時(shí)，右前電機(jī)的前進(jìn)端和后退端處于活躍狀態(tài)。當(dāng)pb14輸出為1時(shí)，右前電機(jī)正轉(zhuǎn)，當(dāng)pb14輸出為0時(shí)，右前電機(jī)停轉(zhuǎn)；當(dāng)pb13輸出為1時(shí)，右前電機(jī)反轉(zhuǎn)，當(dāng)pb13輸出為0時(shí)，右前電機(jī)停轉(zhuǎn)。第二塊l293d芯片負(fù)責(zé)驅(qū)動(dòng)左后和右后電機(jī)。左后電機(jī)使能端1腳連接單片機(jī)模塊的pa11口，左后電機(jī)的前進(jìn)端2腳和后退端7腳分別連接單片機(jī)模塊的pd2口和pc12口，當(dāng)pa11輸出為1時(shí)，左后電機(jī)的前進(jìn)端和后退端處于活躍狀態(tài)。當(dāng)pd2輸出為1時(shí)，左后電機(jī)正轉(zhuǎn)，當(dāng)pd2輸出為0，左后電機(jī)停轉(zhuǎn)；當(dāng)單片機(jī)模塊輸出pc12輸出為1時(shí)，左后電機(jī)反轉(zhuǎn)，當(dāng)pc12輸出為0時(shí)，左后電機(jī)停轉(zhuǎn)。右后電機(jī)使能端9腳連接單片機(jī)模塊的pa8口，右后電機(jī)的前進(jìn)端10腳和后退端15腳分別連接單片機(jī)模塊的pb3口和pb4口。當(dāng)pa8輸出為1時(shí)，右后電機(jī)的前進(jìn)端和后退端處于活躍狀態(tài)。當(dāng)pb3輸出為1時(shí)，右后電機(jī)正轉(zhuǎn)，當(dāng)pb3輸出為0，右后電機(jī)停轉(zhuǎn)；當(dāng)pb4輸出為1時(shí)，右后電機(jī)反轉(zhuǎn)，當(dāng)pb4輸出為0時(shí)，右后電機(jī)停轉(zhuǎn)。2塊l293d芯片都是4,5,12,13腳接地，16腳接電源電壓5v，其中電源旁加上一個(gè)0.1μf的濾波電容，l293d的8腳都接公共接地端電壓7.2v，3,6,11,14作為輸出端，和單片機(jī)模塊相連接的輸入端都接入5v電壓并用光耦對(duì)輸入輸出信號(hào)起隔離作用，也對(duì)單片機(jī)模塊的io口起保護(hù)作用，防止其被燒壞。

如圖5所示，所述獨(dú)立電源模塊，為了產(chǎn)生不同的輸出電壓，通常將比較器的負(fù)端接基準(zhǔn)電壓，正端接分壓電阻網(wǎng)絡(luò)，這樣可根據(jù)輸出電壓的不同選定不同的阻值，將輸出電壓分壓電阻網(wǎng)絡(luò)的輸出同內(nèi)部基準(zhǔn)穩(wěn)壓值進(jìn)行比較，若電壓有偏差，則可用放大器控制內(nèi)部振蕩器的輸出占空比，從而使輸出電壓保持穩(wěn)定。通過(guò)電源轉(zhuǎn)換lm2576模塊做降壓處理，使電源電壓7.2v降到5v要求電壓并使其穩(wěn)定。再經(jīng)過(guò)asm1117-3.3將電源降成3.3v所需電壓并使其穩(wěn)定。

如圖6所示，所述紅外避障模塊由左右2個(gè)相同的紅外避障模塊構(gòu)成，2塊紅外避障模塊的1腳都接5v電壓，3腳都接地，左紅外避障模塊的輸出端2腳接單片機(jī)模塊pb8口，右紅外避障模塊的輸出端2腳接單片機(jī)模塊pb7口。該模塊具有一對(duì)紅外線發(fā)射與接收管，發(fā)射管發(fā)射出一定頻率的紅外線，當(dāng)檢測(cè)方向遇到障礙物(反射面)時(shí)，紅外線反射回來(lái)被接收管接收，經(jīng)過(guò)比較器電路處理之后，綠色指示燈會(huì)亮起，同時(shí)信號(hào)輸出接口2腳輸出數(shù)字信號(hào)持續(xù)輸出低電平信號(hào)輸送給單片機(jī)模塊pb8口或pb7口，單片機(jī)模塊接收到外部中斷0信號(hào)，通過(guò)外部中斷0程序，來(lái)控制小車(chē)的運(yùn)動(dòng)。當(dāng)左側(cè)檢測(cè)到障礙，即pb8＝0，pb7＝1時(shí)，主控芯片控制右輪電機(jī)停止，左輪轉(zhuǎn)動(dòng)，車(chē)向右方轉(zhuǎn)向。反之左轉(zhuǎn)也一樣。當(dāng)左右都檢測(cè)到障礙時(shí)，即pb8＝0，pb7＝0，主控芯片控制左輪和右輪電機(jī)反轉(zhuǎn)，車(chē)體后退10秒后再右轉(zhuǎn)。

如圖7所示，所述人體感應(yīng)模塊采用hc_sr501模塊，熱釋電紅外傳感器是一種能檢測(cè)人或動(dòng)物發(fā)射的紅外線而輸出電信號(hào)的傳感器，當(dāng)溫度變化時(shí)，熱釋電效應(yīng)會(huì)在兩個(gè)電極上產(chǎn)生電荷q，即在兩電極之間產(chǎn)生產(chǎn)生微弱的電壓u，通過(guò)場(chǎng)效應(yīng)管進(jìn)行阻抗變換，最終輸出高低電平信號(hào)。當(dāng)有人進(jìn)入其感應(yīng)范圍，2腳則輸出高電平給單片機(jī)模塊，單片機(jī)模塊發(fā)出相應(yīng)指令產(chǎn)生相應(yīng)動(dòng)作。

如圖8所示，gps模塊利用neo-6mublox模塊,通過(guò)uart串口發(fā)送定位數(shù)據(jù)至單片機(jī)模塊,每秒鐘發(fā)送一組數(shù)據(jù)。單片機(jī)模塊通過(guò)外部中斷的控制信號(hào)(檢測(cè)到人時(shí))從gps模塊提取解析經(jīng)緯度，通過(guò)gsm模塊發(fā)送到用戶(hù)手機(jī)。

如圖9所示，gsm模塊采用sim800模塊。2腳作為串口2的數(shù)據(jù)接收端與單片機(jī)模塊pb11口相連，1腳作為串口2的數(shù)據(jù)發(fā)送端與單片機(jī)模塊pb10口相連。單片機(jī)模塊對(duì)gsm模塊采用at指令來(lái)控制，at+cmgf＝1,設(shè)置為文本格式，at+gmgs用于發(fā)送短信。單片機(jī)模塊通過(guò)外部中斷的控制信號(hào)(檢測(cè)到人時(shí))從gps模塊提取解析經(jīng)緯度，通過(guò)gsm模塊發(fā)送到用戶(hù)手機(jī)。

上述實(shí)施例僅僅是為清楚的說(shuō)明本發(fā)明所做的實(shí)施舉例，而并非是對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式的限定，對(duì)于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在上述說(shuō)明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動(dòng)。