一种基于DSP的智能小车避障系统技术方案

本实用新型专利技术完成了一种基于DSP的智能小车避障系统的设计，系统由DSP芯片、多路转换器、超声波传感器模块、按钮、外扩存储器和智能小车组成，属于移动机器人领域。本实用新型专利技术中DSP芯片是系统的核心，其利用引脚上的按键控制小车的启动或停止，利用多路转换器控制4路超声波传感器轮流检测障碍物，同时利用电机驱动电路实现对小车运动方向的控制，从而达到有效避障的目的。本实验新型功耗低，价格便宜，实时性好，适于广泛推广使用。

An intelligent vehicle obstacle avoidance system based on DSP

The utility model has completed the design of an intelligent car obstacle avoidance system based on DSP. The system is composed of DSP chip, multiplexer, ultrasonic sensor module, button, external expansion memory and intelligent car, and belongs to the field of mobile robot. The DSP chip in the utility model is the core of the system. It uses the buttons on the pin to control the start or stop of the car, uses the multiplexer to control the 4 way ultrasonic sensor to check the obstacle, and uses the motor drive circuit to realize the control of the moving direction of the trolley, so as to achieve the purpose of avoiding the obstacle effectively. The experiment has the advantages of low power consumption, low price, good real-time performance, and is suitable for wide application.

【技术实现步骤摘要】
一种基于DSP的智能小车避障系统
本技术属于移动智能小车领域，尤其涉及一种基于DSP的智能小车避障系统。
技术介绍
智能小车是集环境感知、动态决策与规划、行为控制与执行等多功能于一体的综合系统。近年来，对智能小车的研究受到广泛的重视，仿照生物的功能而专利技术的各种智能小车越来越多，小到娱乐智能小车玩具、家用服务智能小车，大到工程探险、反恐防爆、军事侦察智能小车等，人们已经清楚地体会到地面智能小车作为移动机器平台的优越性。智能小车能够移动到固定式智能小车无法到达的预定目标，完成设定的操作任务。相应地，这些领域对所应用的移动智能小车系统也提出了更高的要求，特别是在智能小车的运动速度、灵活性、自主性、作业能力等方面的要求越来越高。避障与导航是智能小车研究的核心问题之一。现阶段智能小车有效避障成本较高，难以普及。要使智能小车无碰撞到达终点，需解决两方面的基本问题.：一是在运动过程中利用传感器感知周围未知环境；二是采用适当的算法进行路径规划来实现智能小车的实时避障。因此，设计出一套简单而有效而低成本的避障体系，是十分重要的。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种基于DSP的智能小车避障系统，旨在解决移动智能小车如何低成本有效避障的问题。本技术的技术方案如下：一种基于DSP的智能小车避障系统，包括：按钮、DSP芯片、外扩存储器、智能小车、超声波传感器模块和多路转换器组成；所述按钮连接于DSP芯片上，所述DSP芯片与外扩存储器及多路转换器相连，所述DSP芯片连接于智能小车上，所述多路转换器与超声波传感器模块相连。进一步根据本技术所述的基于DSP的智能小车避障系统，所述按钮与DSP芯片的I/O口相连，通过改变I/O口的高低电平来控制小车的启动与停止，启动后的运动轨迹由DSP芯片控制。进一步根据本技术所述的基于DSP的智能小车避障系统，所述DSP芯片为TI公司生产的型号为TMS320VC5402的芯片，共有8个引脚，分别为HD1、HD5～HD8、XF、INTO、HDD，其中HD5～HD8引脚与智能小车相连，XF、INTO、HDD、HD1引脚与多路转换器相连，由于TMS320VC5402的内部存储空间较小，选用外扩存储器对DSP的存储空间进行扩展；采集信息的处理及对电机驱动电路的控制均由DSP芯片完成。进一步根据本技术所述的基于DSP的智能小车避障系统，所述外扩存储器选用型号为CY7C1021的64k-16bit静态RAM存储芯片和型号为AM29LV800B的1M-16bit-FLASH-ROM芯片。进一步根据本技术所述的基于DSP的智能小车避障系统，所述智能小车分为车体外壳和电机驱动电路部分，电机驱动电路部分包含两个电机驱动电路，分别为前电机驱动电路和后电机驱动电路；所述前电机驱动电路两输入端与DSP芯片的HD5、HD6引脚相接，所述后电机驱动电路两输入端与DSP芯片的HD7、HD8引脚相接，由于前电机驱动电路与后电机驱动电路内部结构一致，此处仅以前驱动电路为例；所述前电机驱动电路为全桥驱动电路，主要由1个左轮电机，1个右轮电机，4个NPN型三极管Q1、Q2、Q3、Q4、2个PNP型三极管Q5、Q6和4个电阻组成；电阻R3一端与DSP芯片HD5引脚相连，另一端与三极管Q5的基极相连，所述三极管Q5集电极连接到电阻R1一端，电阻R1另一端与三极管Q3基极相连，三极管Q5的发射极连接到三极管Q2基极，所述三极管Q3发射极与三极管Q1发射极相连，三极管Q3集电极与三极管Q1基极、三极管Q4集电极、左轮电机相连，所述三极管Q1基极与电阻R2一端相连，电阻R2另一端与三极管Q6集电极相连，三极管Q1集电极与三极管Q2集电极、右轮电机相连，所述三极管Q6发射极与三极管Q4基极相连，三极管Q6基极与电阻R4一端相连，电阻R4另一端与DSP芯片HD6引脚相连，所述三极管Q4发射极与三极管Q2发射极相连，Q1、Q2、Q3、Q4四个三极管组成四个桥臂，Q1和Q4组成一组，Q2和Q3组成一组，Q5控制Q2、Q3的导通与关断，Q6控制Q1和Q4的导通与关断，且Q5、Q6由I/O口控制；DSP的两个I/O口HD5和HD6控制Q5、Q6，进而控制四个桥臂的导通与关断，这样就可以控制两轮电机的运行状态，使之正转反转或者停转，进而控制小车的前进、后退和转弯。进一步根据本技术所述的基于DSP的智能小车避障系统，所述多路选择器采用多路转换器CD4052，采用5v单电源供电，具有二进制控制输入端A、B；所述CD405引脚X连接DSP芯片控制引脚XF，引脚Y连接DSP芯片外部中断INTO引脚，A、B两个控制端分别连接到DSP芯片的HD0、HD1引脚，所述CD4052引脚6、7、8均接地，引脚16与电阻R6一端相连，电阻R6另一端与5v电源相连，所述CD4052引脚0X～3X分别接入1～4路超声波传感器的输入端，0Y～3Y分别接入1～4路超声波传感器的输出端，由于CD4052具有逻辑电路转换功能和二进制地址解码功能，系统利用二进制控制输入端A、B的四种二进制组合状态来选择具体由哪一路工作，进而分时控制1～4路超声波传感器轮流采集信息。进一步根据本技术所述的基于DSP的智能小车避障系统，所述超声波传感器模块共分为四路超声波传感器电路，每路包括1个MAXIN公司生产的型号为MAX232的超声波传感器，5个电解电容，1个连接器JP4；将四路超声波传感器电路分为两组，分别置于车体前端和两侧，由5v电源供电，所述四路超声波传感器电路中共有的4个MAX232超声波传感器，依照上述超声波传感器与CD4052的连接顺序，4个超声波传感器的引脚10分别与上述CD4052引脚0X、1X、2X、3X相连，4个超声波传感器引脚9分别与上述CD4052引脚0Y、1Y、2Y、3Y相连，引脚7、8均置空，引脚14与连接器JP4引脚3相连，引脚13与连接器JP4引脚5相连，引脚12与连接器JP4引脚1相连，引脚11与连接器JP4引脚7相连，引脚15接地，引脚16与5V电源、电解电容C10正极相连，所述电解电容C10负极接地；引脚1、3分别与电解电容C12正极、负极相连；引脚2与电解电容C9正极相连，所述电解电容C9负极与5v电压源相连；引脚4、5分别与电解电容C13正极、负极相连；引脚6与电解电容C11负极相连，所述电解电容C11正极接地；工作过程中，多路转换器CD4052分时控制四路超声波传感器电路进行测量，再将测量后结果经由多路转换器CD4052传输给DSP芯片，对其进行分析计算，得到能够有效避障的行动指令，进而控制小车的运动。本技术与现有技术相比，其有益效果在于：1.本实验新型系统采用DSP芯片，具有强大的寻址能力、优化的CPU结构、智能外设和快速的运算能力，且功耗低、价格便宜，使得有效避障成本大大降低。2.本实验新型中小车的路径规划采用最短切线法，通过比较，选择最短的一条切线路径，使智能小车可以以最短距离无碰撞的到达终点。3.本实验新型本系统设计简单，软件编程易实现，实时性较好。附图说明图1是本技术的结构框图；图2是本技术的前电机驱动电路示意图；图3是本技术的多路转换器电路示意图；图4是本技术的超声波传感器模块的每路本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于DSP的智能小车避障系统，其特征在于，包括：按钮、DSP芯片、外扩存储器、智能小车、超声波传感器模块和多路转换器组成；所述按钮连接于DSP芯片上，所述DSP芯片与外扩存储器及多路转换器相连，所述DSP芯片连接于智能小车上，所述多路转换器与超声波传感器模块相连。

【技术特征摘要】
1.一种基于DSP的智能小车避障系统，其特征在于，包括：按钮、DSP芯片、外扩存储器、智能小车、超声波传感器模块和多路转换器组成；所述按钮连接于DSP芯片上，所述DSP芯片与外扩存储器及多路转换器相连，所述DSP芯片连接于智能小车上，所述多路转换器与超声波传感器模块相连。2.根据权利要求1所述的基于DSP的智能小车避障系统，其特征在于，所述按钮与DSP芯片的I/O口相连，通过改变I/O口的高低电平来控制小车的启动与停止，启动后的运动轨迹由DSP芯片控制。3.根据权利要求1所述的基于DSP的智能小车避障系统，其特征在于，所述DSP芯片为TI公司生产的型号为TMS320VC5402的芯片，共有8个引脚，分别为HD1、HD5～HD8、XF、INTO、HDD，其中HD5～HD8引脚与智能小车相连，XF、INTO、HDD、HD1引脚与多路转换器相连，由于TMS320VC5402的内部存储空间较小，选用外扩存储器对DSP的存储空间进行扩展；采集信息的处理及对电机驱动电路的控制均由DSP芯片完成。4.根据权利要求1所述的基于DSP的智能小车避障系统，其特征在于，所述外扩存储器选用型号为CY7C1021的64k-16bit静态RAM存储芯片和型号为AM29LV800B的1M-16bit-FLASH-ROM芯片。5.根据权利要求1所述的基于DSP的智能小车避障系统，其特征在于，所述智能小车分为车体外壳和电机驱动电路部分，电机驱动电路部分包含两个电机驱动电路，分别为前电机驱动电路和后电机驱动电路；所述前电机驱动电路两输入端与DSP芯片的HD5、HD6引脚相接，所述后电机驱动电路两输入端与DSP芯片的HD7、HD8引脚相接，由于前电机驱动电路与后电机驱动电路内部结构一致，此处仅以前驱动电路为例；所述前电机驱动电路为全桥驱动电路，主要由1个左轮电机，1个右轮电机，4个NPN型三极管Q1、Q2、Q3、Q4、2个PNP型三极管Q5、Q6和4个电阻组成；电阻R3一端与DSP芯片HD5引脚相连，另一端与三极管Q5的基极相连，所述三极管Q5集电极连接到电阻R1一端，电阻R1另一端与三极管Q3基极相连，三极管Q5的发射极连接到三极管Q2基极，所述三极管Q3发射极与三极管Q1发射极相连，三极管Q3集电极与三极管Q1基极、三极管Q4集电极、左轮电机相连，所述三极管Q1基极与电阻R2一端相连，电阻R2另一端与三极管Q6集电极相连，三极管Q1集电极与三极管Q2集电极、右轮电机相连，所述三极管Q6发射极与三极管Q4基极相连，三极管Q6基极与电阻R4一...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗诗晨，郑相悦，王岳彪，
申请(专利权)人：陕西尚品信息科技有限公司，
类型：新型
国别省市：陕西,61