智慧巡防车设计

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一．  摘要

    基于3G网络的野外勘探小车可以实现蓝牙短矩离操控，自动操控和广域网远程操控，同时小车采集的数据可以实时地回传，同时小车还预留的多个通用接口，方便添加各式各样的传感器，在应用上面既可以做为各类传感器的实时测试平台，也可以做为野外勘探小车，为我们采集所需要的环境数据。

二． 作品介绍

    2.1创作背景

    在现实生活中，由于工作环境条件的制约，人工采集环境参数信息存在一定的风险，例如灾后环境、火灾现场等。而在灾难发生时，或者是灾后获得第一手资料对后期抢险具有重要意义。在科研人员需要到野外作业采集信息的时候，只需要到达指定地点让智能小车以科研人员为中心辐射一定距离的范围内进行作业。可以节省科研人员在野外作业的工作量以及降低在野外作业中可能会遇到的风险系数。

    2.2作品构想  

2.2.1  科学技术发展至今，人们希望创造出完全能替代人类工作的智能化产品。本设计创作目的设计一款智能化小车，能够为科研人员在野外工作时候，勘探数据，收集一切想要的数据，智能小车在应对各种极端天气，复杂路况的情形下仍能进行科学探测，并将探测得到数据通过无线传送到科研人员手中。使科研人员足不出户，或者是在极小的活动范围能就能够控制智能小车进行探测。

2.2.2  智能小车采用太阳能供电方式进行工作，小车的动力来源于随车载的蓄电池。在小车顶部安装一块太阳能电池板，再阳光充足的时候太阳能电池板可以为蓄电池充电，提高智能小车野外作业时候得续航能力。

2.2.3  智能小车装载温度传感器、光敏电阻、电子罗盘、湿度传感器、二氧化碳浓度传感器、摄像头等传感器，用于采集研究人员感兴趣的数据。并将采集的数据存储到CPU的FLASH中，并可将数据流，通过车载3G上网模块，传送到电脑端，供研究人员处理所采集到的数据信息。

2.2.4 本智能小车在农业应用上可在塑料大棚中采集大棚内的温度、湿度、CO₂浓度等数据使用者根据采集的数据控制大棚中的通风装置，灌溉装置运行。车载摄像头可控制方向，课遥控小车观察农作物生长状况。
  2.2.5  智能小车在火灾险情中，可以进入事故现场，将事故现场的环境情况如CO₂浓度、温度、事故现场影像通过车载3G上网模块回传，并能根据回传图像，实时操作小车继续深入事故现场，将事故现场信息及时反馈，以便于制定搜救计划。

三．工作原理

主控采用HT32工作，单片机协同主要负责传感器信息采集并将采集到的信息通过串口或是I2C总线送至HT32芯片,HT32芯片对所采集的信号进行综合地判断，然后根据终端的请求上传，也可自行进行判断与执行。

四．作品功能、特色

功能：

基于3G网络的野外勘探小车。本设计小车主要用于野外作业勘探数据，小车可以采集所处环境下的光强，湿度，温度，土壤等情况，并将采集到的数据通过3G网络回传到远程计算机终端。小车可以在野外自由行使或按照控制者意图行使，对野外环境信息进行初步勘探。本设计中采用太阳能电池板供能，大大增强了小车野外工作续航能力。设计中采用太阳能电池板为随车载的蓄电池充电，并采用光度传感器识别光强，根据光强自动调节充电模式与休眠模式，从而使能量的利用效率显著提高。蓄电池储备的能量，将为小车在野外工作提供必要的能量。为了在野外能够顺利行驶，在小车车身前部安装超声波探头与红外探头，可以根据路况不同，自动躲避障碍物。

  特色：

车体采用太阳能供电，节能环保，续航能力好。小车装载3G上网卡，可将小车收集到的数据传送到电脑控制端。 电脑端可以实时监控小车行驶状况以及小车所处环境的信息，使操作者在野外作业时候，作业的范围更加广阔，操作者只需要在操作地点根据电脑接收到小车传送的数据来收集到感兴趣的信息。使操作者的工作量大幅降低。

五． 作品结构

1、硬件部分：

      HT32F1765  100LQFP作为主控芯片，Atmega16协同控制。

AVR单片机atmega16协同HT32工作，主要负责信息采集并将采集到的信息通过串口或是I2C总线送至HT32芯片

2、软件部分：

2-1 主程序流程图

  图2-1主程序流程图

首先初始化设置，设置主控芯片HT32和单片机的串口等初始化参数还有广域网服务器初始化。小车等待控制信号的到来。当方式2信号到来采用3G控制小车的运作（采集信息、休眠、太阳能板展开充电等），直到停止信号到来退出广域网控制模式，等待下次控制信号的到来。方式1到来，采用蓝牙控制小车运作，直到收到蓝牙或是广域网的停止信号才退出蓝牙控制模式，等待下次控制信号的到来。

2-2  定时器流程

   图2-2定时器流程

首先初始化定时器，判断电池电量是否足够提供工作电压。不足则进入休眠中断状态（停止采集信息，小车停止移动），展开太阳能充电，直到足够提供工作电压再返回；如果电量足则进入控制状态，单片机正常采集信息并送至HT32，HT32再将信息送到广域网

2-3  蓝牙控制流程

图2-3蓝牙控制流程图 

  图2-4  3G中断流程

蓝牙控制流如图2-3所示，初始化之后，判断车况（电量如何）据此判断是否允许对下车操作还是充电。如果进入蓝牙操作，则直到收到广域网停止信号或是蓝牙退出信号才退出。

2-4  3G中断流程

3G中断流程如图2-4所示，当中断来临时，主控进入广域网控制模式，该控制模式下可进行电量判断，充放电，还有信息采集，是否休眠操作。

六、项目日期安排：        

                             2013.11.01------2014.01.04为项目期

第一阶段 具体芯片型号选择，功能原理图草图、准备相关元器件    （2013.11.01------2013.11.04）

第二阶段 绘制原理图，制pads_1.html" target="_blank" class="gj_safe_a" style="word-wrap: break-word; color: rgb(51, 102, 153); ">PCB板                                 （2013.11.04------2013.11.17）

第三阶段 电路调试，程序及各个单元模块程序调试                （2013.11.17------2013.12.16）

第四阶段 复合程序调试，结题                                  （2013.12.16------2014.01.04）

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