一种基于单片机的农机自动驾驶控制系统技术方案

一种基于单片机的农机自动驾驶控制系统，包括卫星导航模块、控制器，以及设置在农机上的主控制器、速度传感器、转向控制器、电机模块、红外传感器、角度传感器、超声波传感器、USB模块、航姿传感器、显示终端设备、无线WIFI模块、复位模块、电源模块、地磁传感器模块、报警器，所述卫星导航模块、速度传感器、转向控制器、电机模块、红外传感器、角度传感器、超声波传感器、USB模块、航姿传感器、显示终端设备、无线WIFI模块、复位模块、电源模块、报警器均与主控制器电性连接，所述遥控器通过无线WIFI模块与主控制器电性连接本实用新型专利技术模拟自动驾驶行驶，还可通过无线WIFI模块实现调速、前进、转弯、后退等控制。

An automatic driving control system of agricultural machinery based on single chip microcomputer

【技术实现步骤摘要】
一种基于单片机的农机自动驾驶控制系统
本技术涉及自动驾驶控制领域，具体涉及一种基于单片机的农机自动驾驶控制系统。
技术介绍
我国是农机使用大国，国内市场对高端农机具有很高需求量，但国内的高端农机研发生产缺少关键技术、创新能力。特别在农机研发数据积累和基础理论研究方面相对薄弱。目前，国内高端农机设备主要依靠进口，导致国内高端农机设备价格昂贵，这严重阻碍了农业现代化的发展进程。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种基于单片机的农机自动驾驶控制系统。本技术的目的是采用以下技术方案来实现。依据本技术提出的一种基于单片机的农机自动驾驶控制系统，包括卫星导航模块4、遥控器，以及设置在农机上的主控制器1、用于测农机行驶速度的速度传感器2、用于控制农机行驶方向的转向控制器3、电机模块5、红外传感器6、角度传感器7、用于探测障碍物使农机进行避障的超声波传感器8、USB模块9、航姿传感器10、显示终端设备11、用于和远程控制农机的设备进行连接的无线WIFI模块12、使农机停止行驶的复位模块13、电源模块14、用于提示农机偏离行驶路线的报警器15，所述卫星导航模块4、速度传感器2、转向控制器3、电机模块5、红外传感器6、角度传感器7、超声波传感器8、USB模块9、航姿传感器10、显示终端设备11、无线WIFI模块12、复位模块13、电源模块14、报警器15均与主控制器1电性连接，还包括通过无线WIFI模块12与主控制器1电性连接的遥控器。优选的，主控制器1采用STC15W4K单片机。优选的，所述单片机和无线WIFI模块12的串口引脚间设有用于防止在串口进行数据传输时有较大的电流灌入无线WIFI模块12而造成无线WIFI模块损坏的限流电阻。优选的，所述角度传感器7中安装有能同时实现角度传感和速度监控的角度传感器模块，该角度传感器模块包括SD-1/2光电模块和测速码盘。本技术提出的一种基于单片机的农机自动驾驶控制系统具有如下优点：1、本技术模拟自动驾驶行驶，在划定的矩形区域内能自动走完整个矩形区域。2、本技术可通过无线WIFI模块实现调速、前进、转弯、后退等控制。3、本技术可根据传感器反馈数据，配合相应算法，计算出实时速度和耕地面积等相关信息。4.本技术能实现自动超声波避障，红外测距，防止突发情况发生，并能自动报警。以上说明仅是本技术技术方案的概述，为了能更清楚了解本技术的技术手段，可依照说明书的内容予以实施，并且为让本技术的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。附图说明图1为本技术一种基于单片机的农机自动驾驶控制系统实施例硬件设计示意图。图2为本技术一种基于单片机的农机自动驾驶控制系统实施例中串口通信电路设计示意图。图3为本技术实施例农机路径规划中半圆形地头转弯区域示意图。图4为本技术实施例中主控制器的控制流程图。【附图标记】1-主控制器，2-速度传感器，3-转向控制器，4-卫星导航模块，5-电机模块，6-红外传感器，7-角度传感器，8-超声波传感器，9-USB模块，10-航姿传感器，11-显示终端设备，12-无线WIFI模块，13-复位模块，14-电源模块，15-报警器。具体实施方式为更进一步阐述本技术为达成预定目的所采用的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实例，对依据本技术提出的一种基于单片机的农机自动驾驶控制系统其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。在本技术的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或者暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因而不能理解为对本技术的限制。请参阅图1，一种基于单片机的农机自动驾驶控制系统包括卫星导航模块4，以及设置在农机上的主控制器1、速度传感器2、转向控制器3、电机模块5、红外传感器6、角度传感器7、超声波传感器8、USB模块9、航姿传感器10、显示终端设备11、无线WIFI模块12、复位模块13、电源模块14、报警器15，所述卫星导航模块4、速度传感器2、转向控制器3、电机模块5、红外传感器6、角度传感器7、超声波传感器8、USB模块9、航姿传感器10、显示终端设备11、无线WIFI模块12、复位模块13、电源模块14、报警器15均与主控制器1电性连接。所述卫星导航模块4在北斗卫星和地面基站的配合下产生分信号，通过通信模块传递信号给主控制器1，主控制器1对该信号进行处理、分析。通信模块包括网络通信、局域通信(如太网RS485、CAN总线、GPRS等标准通信)，它是信息传递的网络。请参阅图2，在本实施例中，主控制器1采用STC15W4K单片机作为运算控制器核心，由于主控制器1要外接很多串口模块，所以该主控制器1至少需要用到两个串口UART，由于WIFI模块的供电电压为3.3V，而单片机的工作电压为5V，因此在需要在单片机和无线WIFI模块12的串口引脚间设有限流电阻，以防止在串口进行数据传输时有较大的电流灌入无线WIFI模块12，对无线WIFI模块12造成不可恢复的损坏，从而达到保护硬件电路的目的。在本实施例中，无线WIFI模块12采用ESP8266模块，ESP8266模块主要用于通过遥控器对农机进行远距离控制，包括速度控制、转向控制等，该模块由3.3V电压驱动，通过单片机串口与单片机进行数据通信，所述无线WIFI模块12与遥控器进行匹配连接，通过遥控器对农机进行远程遥控指挥，所述复位模块3在本实施例中主要用于控制农机停车，所述转向控制器3和复位模块13也可以是一体的，通过遥控器对农机进行指挥，从而实现农机的转向和停车，所述遥控器上有用于对农机手动操作模式和自动驾驶模式切换的按钮；所述无线WIFI模块12还可以与手机的客户端进行匹配，通过手机控制农机进行前进、后退、左转、右转等动作。所述超声波传感器8内设有超声波模块，该超声波模块主要用于农机的超声波避障，应对突发情况急停，选用HC-SR04超声波测距模块作为系统紧急反应传感器模块，其可以检测2cm到400cm内的物体信号，在这个距离范围内突然出现不明物体，车辆能作出反应，采取急停或避开的措施，该传感器通过IO口的TRIG触发测距，模块能够自动发送8个40khz的方波，并且能够检测是否有信号返回；如果有信号返回，则通过IO口ECHO输出一个高电平，其高电平持续的时间就是超声波从发射到返回所花费的时间。公式为：S＝(V声*T高)/2，其中S为测试距离，T高为高电平时间，V声为声速。所述角度传感器7中安装有能同时实现角度传感和速度监控的角度传感器模块，该角度传感器模块包括SD-1/2光电模块和测速码盘，该模块的工作原理是：码盘安装在车轴上随着车轮旋转，SD-1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于单片机的农机自动驾驶控制系统，其特征在于：包括卫星导航模块(4)、控制器，以及设置在农机上的主控制器(1)、用于测农机行驶速度的速度传感器(2)、用于控制农机行驶方向的转向控制器(3)、电机模块(5)、红外传感器(6)、角度传感器(7)、用于探测障碍物使农机进行避障的超声波传感器(8)、USB模块(9)、航姿传感器(10)、显示终端设备(11)、用于和远程控制农机的设备进行连接的无线WIFI模块(12)、使农机停止行驶的复位模块(13)、电源模块(14)、用于提示农机偏离行驶路线的报警器(15)，所述卫星导航模块(4)、速度传感器(2)、转向控制器(3)、电机模块(5)、红外传感器(6)、角度传感器(7)、超声波传感器(8)、USB模块(9)、航姿传感器(10)、显示终端设备(11)、无线WIFI模块(12)、复位模块(13)、电源模块(14)、报警器(15)均与主控制器(1)电性连接，还包括通过无线WIFI模块(12)与主控制器(1)电性连接的遥控器。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于单片机的农机自动驾驶控制系统，其特征在于：包括卫星导航模块(4)、控制器，以及设置在农机上的主控制器(1)、用于测农机行驶速度的速度传感器(2)、用于控制农机行驶方向的转向控制器(3)、电机模块(5)、红外传感器(6)、角度传感器(7)、用于探测障碍物使农机进行避障的超声波传感器(8)、USB模块(9)、航姿传感器(10)、显示终端设备(11)、用于和远程控制农机的设备进行连接的无线WIFI模块(12)、使农机停止行驶的复位模块(13)、电源模块(14)、用于提示农机偏离行驶路线的报警器(15)，所述卫星导航模块(4)、速度传感器(2)、转向控制器(3)、电机模块(5)、红外传感器(6)、角度传感器(7)、超声波传感器(8)、USB模块(9)、航姿传感器(10)、显示终端设备(11)、无线WIFI模块(12)、复位模块(13)...

【专利技术属性】
技术研发人员：张慧贤，杨海军，布占伟，张志航，苗灵霞，
申请(专利权)人：洛阳理工学院，
类型：新型
国别省市：河南;41