具有人體感應和避障功能的智能小車設計

馬相一++初俊博++強勝嶺

摘 要：通過以熱釋電紅外傳感器為敏感元件，以單AT89c51單片機為控制核心，輔以超聲波測距器，通過無線發(fā)射器控制報警器，目的是要實現(xiàn)一個具有避障和人體感應報警功能智能小車控制系統(tǒng)。

關鍵詞：單片機；超聲波；PIR

1 功能設計

本設計構想一個能夠自動行駛，偵測周邊環(huán)境是否有人存在的，并提示報警的智能小車。具體功能見圖1。

圖1 功能示意圖

2 模塊設計

2.1 第一模塊 熱釋電紅外人體監(jiān)測模塊

熱釋電紅外傳感器是一種利用熱釋電效應原理制成具有檢測人或動物發(fā)射的紅外線而輸出電信號的傳感器。人體都有恒定的體溫，一般會向外輻射紅外峰值波長約為10μm左右的紅外線，利用被動式紅外探頭探測人體發(fā)射紅外線，通過菲泥爾濾光片增強后聚集到紅外感應源上。當有人進入感應范圍內(nèi)時傳感器輸入高電平，離開感應范圍自動延遲輸出低電平。根據(jù)程序，自動控制系統(tǒng)工作。

2.2 第二模塊 超聲波測距模塊

利用聲波在空氣中的傳播速度已知，測量聲波在發(fā)射后遇到障礙物反射回來的時間，根據(jù)發(fā)射和接收的時間差計算出發(fā)射點到障礙物的實際距離[1]。

由此可見，超聲波測距的公式如式（1）所示。

L=C·T （1）

式中，L為測量的距離長度；C為超聲波在空氣中的傳播速度；T為測量距離傳播的時間差（T為發(fā)射到接收時間數(shù)值的一半）。已知超聲波傳播速度C=340m/s（20℃室溫）。

通過舵機使其能夠讓超聲波模塊在小車正前方180°范圍內(nèi)左右旋轉(zhuǎn)，使其測距范圍更加廣闊。Echo接收被障礙物反射回來的超聲波信號，自動檢測是否有信號返回。有信號返回時，通過IO輸出一高電平[2]，高電平持續(xù)的時間就是超聲波從發(fā)射到返回的時間。

2.3 第三模塊

第三模塊也就是控制模塊，其核心主要AT89c51單片機和其輔助電路。通過對其編程控制小車規(guī)避路障選擇方案和無線發(fā)射模塊F05R，通過F05R發(fā)射信號無線接收器J05B接收并啟動報警器報警。

3 軟件設計體系結構

小車在行駛的過程中，一邊監(jiān)測是否有人，一邊探測障礙物，并調(diào)用相關函數(shù)，選擇轉(zhuǎn)彎方向。

具體流程見圖2。

4 結束語

本小車主要是想實現(xiàn)一個室內(nèi)自動行駛防盜報警功能。當室內(nèi)無人時，通過定期定時啟動小車在室內(nèi)行駛已達到室內(nèi)檢測防盜功能。本設計初步實現(xiàn)自動索人報警與規(guī)避路障的功能，小車的人體感應靈敏度較高，人體只要接近小車三到五米，小車就可以啟動報警器報警。

參考文獻

[1]李云鑫.基于51單片機智能循跡小車[D].北華航天工業(yè)學院電子工程系，2003.

[2]韓毅，楊天.基于HCS12單片機的智能尋跡模型車的設計與實現(xiàn)[J].2008，29（18）：1535-1955.

[3]何立民.單片機應用系統(tǒng)設計[M].北京航空航天大學出版社，2002.

作者簡介：馬相一（1995-），男，湖北黃岡人，學歷：本科。