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摘要：随着疫情的间歇性爆发，防控疫情不能放松，一旦疫情蔓延，人们将受到食品、衣物、住所和交通的限制。为了解决人们在家中与世隔绝的基本生活需求，避免交叉感染，设计一款5G远程遥控多功能购物智能车。智能车主要包括控制中枢、语音传送模块、无线遥控模块、电机驱动模块、视频传送模块、防碰撞转向模块和自行车身等部分。实现了在测试后的遥控操作、视频数据传输、采购食品等功能，满足设计要求。
关键词：智能车;远程遥控;5G
1.引言
由于疫情的出现，人们获得食物，衣服和住所的机会受到限制。如何解决人们在家中隔离生活的基本问题，避免交叉感染已成为防疫工作的关键。为了给人们的生活提供方便，本项目设计了5G远程遥控多功能购物智能车。智能车具有动力系统（发动机、齿轮），还有一个悬挂系统，高性能轮胎使其具有一定的载货能力。通过智能语音实时呼叫，360°视频实时传输遥控车辆采购商品，解决生活中的基本问题。这不仅能大大减少不必要的密切接触，还能大大提高分配的效率，有效地预防和控制病毒的传播及其蔓延。
2.主要内容
5G远程遥控多功能购物智能车主要功能具备遥控、语音数据传输遥控、躲避障碍、视频远程自动遥控等多种实用功能。由两台直流发电机驱动，采用传感器搜集各种信息，送入主控控制单元中。采用数据处理控制系统进行一些相应的数据运算处理操作。设计驱动控制电路模块进行自动避障。可实现远程操纵。
3.总体框图
系统以单片机为主要的控制中心，还包括避障模块、远程监测模块、跟踪模块和语音通讯模块。系统总体设计框图如图1所示。
4.单片机核心控制模块
4.1控制器模块
本系统是以STC89C51单片机为CPU，是应用最广泛的8位单片机，当然也是初学者们最容易上手学习的单片机，最早由Intel推出，由于其典型的结构和完善的总线专用寄存器的集中管理，众多的逻辑位操作功能及面向控制的丰富的指令系统，堪称为一代“经典”。
51单片机在特性上也有优势。它的处理对象不是字或字节而是位。不但能对片内某些特殊功能寄存器的某位进行处理，如传送、置位、清零、测试等，还能进行位的逻辑运算，其功能十分完备，使用起来得心应手。同时在片内RAM区间还特别开辟了一个双重功能的地址区间，使用极为灵活，这一功能无疑给使用者提供了极大的方便，乘法和除法指令，这给编程也带来了便利。很多的八位单片机都不具备乘法功能，作乘法时还得编上一段子程序调用，十分不便。
本系统通过一些外围电路和软件编程实现避障和远程遥控的功能。整个设计过程中最大的特点是利用简单的原理图将避障，远程遥控这两个模块有效的结合起来，利用经典的H桥路作为小车前进、后退、左右转编程的理论基础，提高了效率，降低了编程的复杂度，本系统具有很强的研究的意义。
4.2电机模块
流采用JGA25-370直流电机。直流电机运转平稳，精度也有一定的保证。直流电机控制的精确度虽然没有步进电机那么高，但完全可以满足设计要求。通过单片机的PWM输出同样可以控制直流电机的旋转速度，实现速度的控制。
4.3稳压器模块
L7805是最常用的稳压芯片，本设计中采用12v电池供电，电容C2、C3对输入到L7805前的直流电进行滤波，之后输入到L7805，经其稳压后输出5V直流电，给单片机供电。
4.4电源模块
智能车的供电设施是一块充电电池它有低成本，循环寿命长、无污染、安全性能好、温度使用范围广等特点。最高输出电压12V，有很强的续航能力。电机启动时产生的电压波动会严重影响单片机的正常工作，为了使系统更加稳定，系统采用两个电源供电。
第一个电源通过三端稳压器7805稳压后给单片机和其它电路供电，另外一个电源经7809稳压后给电机驱动芯片JGA25-370供电，考虑到模块间的相互干扰问题，两个电源之间还添加了隔离措施，这样有效的解决了驱动电路会对单片机最小系统产生干扰的问题，提高了系统的稳定性。电路中的C16滤波电容，可以改善输出的电压纹波。C18是当负载电流突变时，为改善电源的动态特性而设的。取值约为100～470uF。C16、C18均为电解电容。在结构上，它们是由两个电容极板中间加绝缘介质卷绕而成的。因此对电源中的高频分量、电解电容均含有电感，而集成稳压器内部带有负反馈在高频下，通过C16、C18的耦合可能会使稳压器的输出端产生有害振荡。C17、C19正是为抑制这种振荡或消除电网串入的高频干扰而设置的，通常C17、C19取值为0. 1～0.33uF。D1为电源指示灯。由于直流电机在工作时会产生电磁干扰和噪声，本电路还添加了由C14、C15、L1组成滤波网络，目的是滤除电机启动时所产生的尖峰脉冲。
5.电机驱动模块
MOS直流电机驱动模块，使用门电路与MOS管组合方式实现电机正反转、制动及调速控制，有类似L298灵活的控制信号逻辑，是使用门电路实现。使用P、N互补MOS管实现H桥。共有有两路输出通道。
6. 避障模块
选择漫射和反射型号的光电开关。光电开关是集光电发射机与光电接收器于半身一体的光电检查控制开关。主要技术工作作用原理是根据控制发射机的光传感器直接发出的发射光束向光电障碍物内部进行光电反射，由控制接收机信号来自动判断车内是否的确存在光电障碍物。当没有光线反弹时，输出信号频率通常是低的;所以当光线没有任何光线反弹，则信号输出高。单片机系统可以根据车头部的电压TT1和高电平信號来对车头部进行合适的移动控制，避免了车在道路上移动撞击其他障碍物，因为从汽车接收器主机车头部信号输出来的TT1为高电压水平，有利于对单片机的相关信号数据进行实时处理。
7. 遥控系统
遥控系统主要由三部分组成： 计算机系统部分、无线通信传输部分、智能车辆部分。无线收发模块采用 hx2262 hx2272无线信号编解码芯片，芯片组采用CMOSI数据和 PIN 地址被编码为串行代码，用于 RF或 IR模式应用程序。hx2262 具有一个多达12位的三态字符串地址引脚，提供531441个字符串地址编号，因此极大地降低了任何错误的代码和字符串地址编号。同时 hx2272 对应于各个不同的应用程序也可以进行不同的选择：各种数据输入引脚组，锁存器输出，瞬时数据输出。设计采用4路输入输出，输出闭锁方式。
8.语音控制模块
本模块为附加功能模块，主要采用柱极式话筒接收声波信号，通过三极管放大电路放大信号，使信号经过电容和整流的二极管得到一个电峰值为1V的脉冲信号，并经过74HC04取反后供单片机控制，实现语音控制功能。中间电路为典型的三极管共e极放大电路，其放大倍数可以根据阻值调节来确定。但由于9013管的自身特性，使的其最大的放大电压为1伏，经过电容的整流滤波形成直流电压输入二极管。当话筒没有接受到一定强度的声波时，由于二极管的管压降，使电压不能经过其到非门芯片而让芯片输出电平为数字“1”但当话筒接收到的声波信号经放大后超过二极管的管压降，非门的输入端上有一个正电压而使输出端为低电平“0”实现跳变触发的产生，进而让单机的中断口进行判断，作出响应实现语音控制。
9.结论
5G远程遥控多功能购物智能车通过单片机控制模块、电机模块、电机驱动模块、电源模块、避障模块、远程遥控以及语音控制模块已经使小车具有基本的模型，加上小车遇到障碍物后退程序、左右转向子程序，改变左右PWM占空比，控制电机速度，实现了远程遥控、避障功能以及语音控制。
参考文献：
[1]基于STC89C52单片机的遥控小车设计[J]. 胡显桂，秦飞舟.电子测量技术. 2019（24）
[2]基于Android手机蓝牙控制的智能小车设计[J]. 汤莉莉，黄伟.现代电子技术. 2016（12）
[3]智能小车控制系统设计[J]. 谢檬，郭霞.传感器与微系统. 2016（12）
[4]基于L298的直流电动机PWM调速器[J]宋健.潍坊学院学报 . 2004 （04）
作者简介：高海军（1997-），男，本科生，自动化专业。
基金项目：国家级大学生创新创业训练计划项目“5G遥控多功能购物智能车”（202110066026）
关键词：智能车;远程遥控;5G
1.引言
由于疫情的出现，人们获得食物，衣服和住所的机会受到限制。如何解决人们在家中隔离生活的基本问题，避免交叉感染已成为防疫工作的关键。为了给人们的生活提供方便，本项目设计了5G远程遥控多功能购物智能车。智能车具有动力系统（发动机、齿轮），还有一个悬挂系统，高性能轮胎使其具有一定的载货能力。通过智能语音实时呼叫，360°视频实时传输遥控车辆采购商品，解决生活中的基本问题。这不仅能大大减少不必要的密切接触，还能大大提高分配的效率，有效地预防和控制病毒的传播及其蔓延。
2.主要内容
5G远程遥控多功能购物智能车主要功能具备遥控、语音数据传输遥控、躲避障碍、视频远程自动遥控等多种实用功能。由两台直流发电机驱动，采用传感器搜集各种信息，送入主控控制单元中。采用数据处理控制系统进行一些相应的数据运算处理操作。设计驱动控制电路模块进行自动避障。可实现远程操纵。
3.总体框图
系统以单片机为主要的控制中心，还包括避障模块、远程监测模块、跟踪模块和语音通讯模块。系统总体设计框图如图1所示。
4.单片机核心控制模块
4.1控制器模块
本系统是以STC89C51单片机为CPU，是应用最广泛的8位单片机，当然也是初学者们最容易上手学习的单片机，最早由Intel推出，由于其典型的结构和完善的总线专用寄存器的集中管理，众多的逻辑位操作功能及面向控制的丰富的指令系统，堪称为一代“经典”。
51单片机在特性上也有优势。它的处理对象不是字或字节而是位。不但能对片内某些特殊功能寄存器的某位进行处理，如传送、置位、清零、测试等，还能进行位的逻辑运算，其功能十分完备，使用起来得心应手。同时在片内RAM区间还特别开辟了一个双重功能的地址区间，使用极为灵活，这一功能无疑给使用者提供了极大的方便，乘法和除法指令，这给编程也带来了便利。很多的八位单片机都不具备乘法功能，作乘法时还得编上一段子程序调用，十分不便。
本系统通过一些外围电路和软件编程实现避障和远程遥控的功能。整个设计过程中最大的特点是利用简单的原理图将避障，远程遥控这两个模块有效的结合起来，利用经典的H桥路作为小车前进、后退、左右转编程的理论基础，提高了效率，降低了编程的复杂度，本系统具有很强的研究的意义。
4.2电机模块
流采用JGA25-370直流电机。直流电机运转平稳，精度也有一定的保证。直流电机控制的精确度虽然没有步进电机那么高，但完全可以满足设计要求。通过单片机的PWM输出同样可以控制直流电机的旋转速度，实现速度的控制。
4.3稳压器模块
L7805是最常用的稳压芯片，本设计中采用12v电池供电，电容C2、C3对输入到L7805前的直流电进行滤波，之后输入到L7805，经其稳压后输出5V直流电，给单片机供电。
4.4电源模块
智能车的供电设施是一块充电电池它有低成本，循环寿命长、无污染、安全性能好、温度使用范围广等特点。最高输出电压12V，有很强的续航能力。电机启动时产生的电压波动会严重影响单片机的正常工作，为了使系统更加稳定，系统采用两个电源供电。
第一个电源通过三端稳压器7805稳压后给单片机和其它电路供电，另外一个电源经7809稳压后给电机驱动芯片JGA25-370供电，考虑到模块间的相互干扰问题，两个电源之间还添加了隔离措施，这样有效的解决了驱动电路会对单片机最小系统产生干扰的问题，提高了系统的稳定性。电路中的C16滤波电容，可以改善输出的电压纹波。C18是当负载电流突变时，为改善电源的动态特性而设的。取值约为100～470uF。C16、C18均为电解电容。在结构上，它们是由两个电容极板中间加绝缘介质卷绕而成的。因此对电源中的高频分量、电解电容均含有电感，而集成稳压器内部带有负反馈在高频下，通过C16、C18的耦合可能会使稳压器的输出端产生有害振荡。C17、C19正是为抑制这种振荡或消除电网串入的高频干扰而设置的，通常C17、C19取值为0. 1～0.33uF。D1为电源指示灯。由于直流电机在工作时会产生电磁干扰和噪声，本电路还添加了由C14、C15、L1组成滤波网络，目的是滤除电机启动时所产生的尖峰脉冲。
5.电机驱动模块
MOS直流电机驱动模块，使用门电路与MOS管组合方式实现电机正反转、制动及调速控制，有类似L298灵活的控制信号逻辑，是使用门电路实现。使用P、N互补MOS管实现H桥。共有有两路输出通道。
6. 避障模块
选择漫射和反射型号的光电开关。光电开关是集光电发射机与光电接收器于半身一体的光电检查控制开关。主要技术工作作用原理是根据控制发射机的光传感器直接发出的发射光束向光电障碍物内部进行光电反射，由控制接收机信号来自动判断车内是否的确存在光电障碍物。当没有光线反弹时，输出信号频率通常是低的;所以当光线没有任何光线反弹，则信号输出高。单片机系统可以根据车头部的电压TT1和高电平信號来对车头部进行合适的移动控制，避免了车在道路上移动撞击其他障碍物，因为从汽车接收器主机车头部信号输出来的TT1为高电压水平，有利于对单片机的相关信号数据进行实时处理。
7. 遥控系统
遥控系统主要由三部分组成： 计算机系统部分、无线通信传输部分、智能车辆部分。无线收发模块采用 hx2262 hx2272无线信号编解码芯片，芯片组采用CMOSI数据和 PIN 地址被编码为串行代码，用于 RF或 IR模式应用程序。hx2262 具有一个多达12位的三态字符串地址引脚，提供531441个字符串地址编号，因此极大地降低了任何错误的代码和字符串地址编号。同时 hx2272 对应于各个不同的应用程序也可以进行不同的选择：各种数据输入引脚组，锁存器输出，瞬时数据输出。设计采用4路输入输出，输出闭锁方式。
8.语音控制模块
本模块为附加功能模块，主要采用柱极式话筒接收声波信号，通过三极管放大电路放大信号，使信号经过电容和整流的二极管得到一个电峰值为1V的脉冲信号，并经过74HC04取反后供单片机控制，实现语音控制功能。中间电路为典型的三极管共e极放大电路，其放大倍数可以根据阻值调节来确定。但由于9013管的自身特性，使的其最大的放大电压为1伏，经过电容的整流滤波形成直流电压输入二极管。当话筒没有接受到一定强度的声波时，由于二极管的管压降，使电压不能经过其到非门芯片而让芯片输出电平为数字“1”但当话筒接收到的声波信号经放大后超过二极管的管压降，非门的输入端上有一个正电压而使输出端为低电平“0”实现跳变触发的产生，进而让单机的中断口进行判断，作出响应实现语音控制。
9.结论
5G远程遥控多功能购物智能车通过单片机控制模块、电机模块、电机驱动模块、电源模块、避障模块、远程遥控以及语音控制模块已经使小车具有基本的模型，加上小车遇到障碍物后退程序、左右转向子程序，改变左右PWM占空比，控制电机速度，实现了远程遥控、避障功能以及语音控制。
参考文献：
[1]基于STC89C52单片机的遥控小车设计[J]. 胡显桂，秦飞舟.电子测量技术. 2019（24）
[2]基于Android手机蓝牙控制的智能小车设计[J]. 汤莉莉，黄伟.现代电子技术. 2016（12）
[3]智能小车控制系统设计[J]. 谢檬，郭霞.传感器与微系统. 2016（12）
[4]基于L298的直流电动机PWM调速器[J]宋健.潍坊学院学报 . 2004 （04）
作者简介：高海军（1997-），男，本科生，自动化专业。
基金项目：国家级大学生创新创业训练计划项目“5G遥控多功能购物智能车”（202110066026）