一种具有目标检测和跟踪功能的智能机器人论文和设计-涂小东

全文摘要

本实用新型涉及检测和跟踪技术领域，提出一种具有目标检测和跟踪功能的智能机器人，包括第一中央处理器、红外信号处理电路、信号调理电路、磁阻传感器、复位电路、通信单元、多个安全跟踪单元、与磁阻传感器链接的驱动电路，所述红外信号处理电路、信号调理电路、复位电路分别与第一中央处理器连接，所述磁阻传感器分别与信号调理电路、复位电路连接，多个所述安全跟踪单元分别通过通信单元与第一中央处理器连接。本实用新型可对矿井中电磁干扰产生的杂散电流进行准确检测，并对工作人员进入矿井的情况进行跟踪，确保了矿井作业中电气设备以及工作人员的安全。

主设计要求

1.一种具有目标检测和跟踪功能的智能机器人，其特征在于：包括第一中央处理器、红外信号处理电路、信号调理电路、磁阻传感器、复位电路、通信单元、多个安全跟踪单元、与磁阻传感器链接的驱动电路，所述红外信号处理电路、信号调理电路、复位电路分别与第一中央处理器连接，所述磁阻传感器分别与信号调理电路、复位电路连接，多个所述安全跟踪单元分别通过通信单元与第一中央处理器连接。

设计方案

2.根据权利要求1所述的一种具有目标检测和跟踪功能的智能机器人，其特征在于：所述安全跟踪单元包括第二中央处理器，语音报警电路、显示器、摄像头、LED灯，所述语音报警单元、显示器、摄像头分别与第二中央处理器连接，所述第二中央处理器通过通信单元与第一中央处理器连接。

3.根据权利要求1所述的一种具有目标检测和跟踪功能的智能机器人，其特征在于：所述磁阻传感器包括磁阻芯片U1、滑动电阻RL1、滑动电阻R2、开关S1、开关S2，所述磁阻芯片U1的型号为HMC1001；所述磁阻芯片U1的OFFSET+引脚、S\/R-引脚、GND引脚均接地，磁阻芯片U1的OUT+引脚与滑动电阻RL1的一端连接，滑动电阻RL1的另一端与开关S1连接，磁阻芯片U1的OUT-引脚与滑动电阻RL2的一端连接，滑动电阻RL2的另一端与开关S2连接；磁阻芯片U1的S\/R+引脚与复位电路连接，磁阻芯片U1的OFFSET-引脚与驱动电路连接。

4.根据权利要求3所述的一种具有目标检测和跟踪功能的智能机器人，其特征在于：所述信号调理电路包括电阻R1~电阻R5、电容C1、电容C2、放大器U1A、反相器U1B，所述放大器U1A的型号为AD620，反相器U1B的型号为LF353，所述电阻R1的一端与磁阻芯片U1的OUT+引脚连接，电阻R2的一端与磁阻芯片U1的OUT-引脚连接，电阻R1的另一端分别与电容C1的一端、放大器U1A的反向输入端连接，电阻R2的另一端与放大器U1A的正向输入端连接，电阻R5与放大器U1A并联，放大器U1A的输出端与电阻R4的一端连接，放大器U1A还与反相器U1B的正向输入端连接，电阻R4的另一端分别与电阻R5的一端、反相器U1B的反向输入端连接，电阻R5的另一端与反相器U1B的输出端连接，反相器U1B的输出端还与第一中央处理器连接。

5.根据权利要求4所述的一种具有目标检测和跟踪功能的智能机器人，其特征在于：所述驱动电路包括驱动芯片U2、滑动电阻RL3、电容C3、三极管Q1，所述驱动芯片U2的型号为XTR115，所述驱动芯片U2的V_{REF<\/sub>引脚与滑动电阻RL3的一端连接，滑动电阻RL3的另一端与驱动芯片U2的I_{IN<\/sub>引脚连接，驱动芯片U2的I_{RET<\/sub>引脚接地，驱动芯片U2的B引脚与三极管Q1的基极连接，驱动芯片U2的V+引脚分别与三极管Q1的集电极、电容C3的一端连接，驱动芯片U2的E引脚与三极管Q1的发射极连接，驱动芯片U2的I_{O<\/sub>引脚分别与电容C3的另一端、磁阻芯片U1的OFFSET-引脚连接。}}}}

6.根据权利要求5所述的一种具有目标检测和跟踪功能的智能机器人，其特征在于：所述复位电路包括电阻R6~电阻R8、电容C8~电容C10、二极管D1、二极管D2、三极管Q2、升压芯片U3、场效应管U4，所述升压芯片U3的型号为MAX662A，所述场效应管U4的型号为IRF7106，所述升压芯片U3的C1-引脚通过电容C4与升压芯片U3的C1+引脚连接，升压芯片U3的C2-引脚通过电容C5与升压芯片U3的C2+引脚连接，升压芯片U3的SHDN引脚、GND引脚均接地，升压芯片U3的V_{OUT<\/sub>引脚分别与电容C7的一端、二极管D1的阳极连接，电容C7的另一端接地，二极管D1的阴极分别与升压芯片U3的C2+引脚、二极管D2的阳极连接，升压芯片U3的V_{IN<\/sub>引脚与电容C6的一端连接，电容C6的另一端接地；二极管D2的阴极分别与电容C8的一端、电阻R7的一端、电阻R8的一端、场效应管U4的S2引脚连接，电容C8的另一端接地，电阻R7的另一端分别与电容C9的一端、三极管Q2的集电极连接，三极管Q2的发射极接地，三极管Q2的基极与电阻R6的一端连接，电阻R6的另一端与第一中央处理器连接，电容C9的另一端分别与电容C8的一端、场效应管U4的G2引脚连接，场效应管U4的D1引脚通过电容C10与磁阻芯片U1的S\/R+引脚连接。}}

7.根据权利要求6所述的一种具有目标检测和跟踪功能的智能机器人，其特征在于：所述通信单元包括通信芯片U5、电阻R8~电阻R18、电容C11~电容C13、二极管D5、二极管D6、TVS二极管D3、TVS二极管D4、光耦器U9、光耦器U10、光耦器U11，所述通信芯片U5的型号为MAX485CSA，所述电阻R9的一端与电容C11连接，电容C11的另一端接地，电阻R9的另一端分别与第一中央处理器、光耦器U9连接，光耦器U9还分别与电阻R10的一端、通信芯片U5的RO引脚连接，电阻R10的另一端与电容C12的一端连接，电容C12的另一端接地；光耦器U10分别与电阻R11、第一中央处理器连接，光耦器还分别与电阻R12、通信芯片U5的DE引脚、通信芯片U5的RE引脚连接；光耦器U11分别与电阻R13、第一中央处理器连接，光耦器U11还分别与电阻R14、通信芯片U5的DI引脚连接；通信芯片U5的A引脚分别与电阻R15的一端、电阻R16的一端、TVS二极管D3的一端、电阻R18的一端连接，通信芯片U5的B引脚分别与电阻R16的另一端、电阻R17的一端、TVS二极管D4的一端、电阻R19的一端连接，电阻R15的另一端接入电源，电阻R17的另一端接地；TVS二极管D3的另一端分别与TVS二极管D4的另一端、二极管D5的阴极、二极管D6的阴极连接，电阻R18的另一端分别与二极管D5的阳极、电容C13的一端连接，电阻R19的另一端分别与二极管D6的阳极、电容C13的另一端连接。

8.根据权利要求7所述的一种具有目标检测和跟踪功能的智能机器人，其特征在于：所述红外信号处理电路包括红外探测芯片U6、稳压芯片U7、红外感应芯片U8、电阻R20~电阻R24、电容C14~电容C23，所述红外探测芯片U6的型号为WFHX330，所述稳压芯片U7的型号为HT7533，所述红外感应芯片U8的型号为EG4002，所述红外探测芯片U6的S引脚分别与电阻R20的一端、电容C18的一端、电容C19的一端连接，红外探测芯片U6的GND引脚、电阻R20的另一端、电容C18的另一端均接地，红外探测芯片U6的D引脚与稳压芯片的OUT引脚连接，电容C19的另一端与电阻R21的一端连接，电阻R21的另一端分别与电容C20的一端、电阻R22的一端、红外感应芯片U8的IIN引脚连接，电容C20的另一端、电阻R22的另一端分别与红外感应芯片U8的IOUT引脚连接；红外感应芯片U8的VC引脚、A引脚分别与电容C21的一端连接，电容C21的另一端接地，稳压芯片U7的OUT引脚还分别与红外感应芯片U8的VDD引脚、电阻R23的一端、电容C22的一端、电容C23的一端连接，电容C22的另一端、电容C22的另一端均接地，红外感应芯片U8的CT引脚分别与电阻R23的一端、电容C22的一端连接，红外感应芯片U8的OUT引脚分别与第一中央处理器、电阻R24的一端连接，红外感应芯片U8的GND引脚、电容C24的另一端、电阻R24的另一端均接地；稳压芯片7的OUT引脚还分别与电容C14的一端、电容C15的一端连接，稳压芯片U7的另一端分别与电容C16的一端、电容C17的一端、第一中央处理器连接，电容C14的另一端、电容C15的另一端、电容C16的另一端、电容C17的另一端均接地。

9.根据权利要求2所述的一种具有目标检测和跟踪功能的智能机器人，其特征在于：所述语音报警电路包括电阻R25~电阻R33、电容C25~电容C30、滑动电阻RL4、压敏电阻RL5、放大器U2A、放大器U2B、二极管D7、二极管D8、蜂鸣器B，所述电容C30的一端与第二中央处理器连接，电容C30的另一端分别与电阻R32的一端、电阻R33的一端、放大器U2A的正向输入端连接，电阻R32的另一端接地，电阻R33的另一端接入电源，放大器U2A的反向输入端分别与压敏电阻R5的一端、电阻R31的一端连接，电阻R31的另一端与滑动电阻R4的一端连接，滑动电阻RL4的另一端分别与压敏电阻RL5的另一端、放大器U2A的输出端连接；放大器U2的正向输入端分别与电容C28的一端、电阻R26的一端连接，电容C28的另一端与滑动电阻RL4连接，电阻R26的另一端分别与电阻R27的一端、电阻R25的一端、电容C25的一端连接，放大器U2B的反向输入端分别与电阻R29的一端、电容C26的一端连接，电容C26的另一端与电阻R28的一端连接，电容C25的另一端、电阻R27的另一端、电阻R28的另一端均接地，放大器U2B的输出端分别与电阻R29的另一端、二极管D7的阳极、二极管D8的阴极、电阻R30的一端连接，二极管D7的阴极与电阻R25的另一端连接，电阻R30的另一端与电容C27的一端连接，二极管D8的阳极、电容C27的另一端均接地，蜂鸣器B与放大器U2B串联。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及检测和跟踪技术领域，特别涉及一种具有目标检测和跟踪功能的智能机器人。

背景技术

近年来，对矿井的安全开采和探索仍然是发展的方向，由于矿井中的磁场干扰影响会产生大量的杂散电流，对瓦斯爆炸、电气设备损毁都具有很大的影响，且工作人员进入矿井中，若不能对磁场进行准确检测，则会对工作人员佩戴的电气设备和通信工具等都进行损坏，在磁场强度较大的地方，若工作人员不清楚此处具有杂散电流的影响，甚至会造成工作人员的伤害。

实用新型内容

本实用新型的目的在于改善现有技术中所存在的不足，提供一种具有目标检测和跟踪功能的智能机器人，对矿井中磁场干扰产生的杂散电流进行检测，并对工作人员进入矿井的情况进行跟踪。

为了实现上述实用新型目的，本实用新型实施例提供了以下技术方案：

一种具有目标检测和跟踪功能的智能机器人，包括第一中央处理器、红外信号处理电路、信号调理电路、磁阻传感器、复位电路、通信单元、多个安全跟踪单元、与磁阻传感器链接的驱动电路，所述红外信号处理电路、信号调理电路、复位电路分别与第一中央处理器连接，所述磁阻传感器分别与信号调理电路、复位电路连接，多个所述安全跟踪单元分别通过通信单元与第一中央处理器连接。

更进一步地，为了更好的实现本实用新型，所述安全跟踪单元包括第二中央处理器，语音报警电路、显示器、摄像头、LED灯，所述语音报警单元、显示器、摄像头分别与第二中央处理器连接，所述第二中央处理器通过通信单元与第一中央处理器连接。

更进一步地，为了更好的实现本实用新型，所述磁阻传感器包括磁阻芯片U1、滑动电阻RL1、滑动电阻R2、开关S1、开关S2，所述磁阻芯片U1的型号为HMC1001；所述磁阻芯片U1的OFFSET+引脚、S\/R-引脚、GND引脚均接地，磁阻芯片U1的OUT+引脚与滑动电阻RL1的一端连接，滑动电阻RL1的另一端与开关S1连接，磁阻芯片U1的OUT-引脚与滑动电阻RL2的一端连接，滑动电阻RL2的另一端与开关S2连接；磁阻芯片U1的S\/R+引脚与复位电路连接，磁阻芯片U1的OFFSET-引脚与驱动电路连接。

更进一步地，为了更好的实现本实用新型，所述信号调理电路包括电阻R1~电阻R5、电容C1、电容C2、放大器U1A、反相器U1B，所述放大器U1A的型号为AD620，反相器U1B的型号为LF353，所述电阻R1的一端与磁阻芯片U1的OUT+引脚连接，电阻R2的一端与磁阻芯片U1的OUT-引脚连接，电阻R1的另一端分别与电容C1的一端、放大器U1A的反向输入端连接，电阻R2的另一端与放大器U1A的正向输入端连接，电阻R5与放大器U1A并联，放大器U1A的输出端与电阻R4的一端连接，放大器U1A还与反相器U1B的正向输入端连接，电阻R4的另一端分别与电阻R5的一端、反相器U1B的反向输入端连接，电阻R5的另一端与反相器U1B的输出端连接，反相器U1B的输出端还与第一中央处理器连接。

更进一步地，为了更好的实现本实用新型，所述驱动电路包括驱动芯片U2、滑动电阻RL3、电容C3、三极管Q1，所述驱动芯片U2的型号为XTR115，所述驱动芯片U2的V_{REF<\/sub>引脚与滑动电阻RL3的一端连接，滑动电阻RL3的另一端与驱动芯片U2的I_{IN<\/sub>引脚连接，驱动芯片U2的I_{RET<\/sub>引脚接地，驱动芯片U2的B引脚与三极管Q1的基极连接，驱动芯片U2的V+引脚分别与三极管Q1的集电极、电容C3的一端连接，驱动芯片U2的E引脚与三极管Q1的发射极连接，驱动芯片U2的I_{O<\/sub>引脚分别与电容C3的另一端、磁阻芯片U1的OFFSET-引脚连接。}}}}

更进一步地，为了更好的实现本实用新型，所述复位电路包括电阻R6~电阻R8、电容C8~电容C10、二极管D1、二极管D2、三极管Q2、升压芯片U3、场效应管U4，所述升压芯片U3的型号为MAX662A，所述场效应管U4的型号为IRF7106，所述升压芯片U3的C1-引脚通过电容C4与升压芯片U3的C1+引脚连接，升压芯片U3的C2-引脚通过电容C5与升压芯片U3的C2+引脚连接，升压芯片U3的SHDN引脚、GND引脚均接地，升压芯片U3的V_{OUT<\/sub>引脚分别与电容C7的一端、二极管D1的阳极连接，电容C7的另一端接地，二极管D1的阴极分别与升压芯片U3的C2+引脚、二极管D2的阳极连接，升压芯片U3的V_{IN<\/sub>引脚与电容C6的一端连接，电容C6的另一端接地；二极管D2的阴极分别与电容C8的一端、电阻R7的一端、电阻R8的一端、场效应管U4的S2引脚连接，电容C8的另一端接地，电阻R7的另一端分别与电容C9的一端、三极管Q2的集电极连接，三极管Q2的发射极接地，三极管Q2的基极与电阻R6的一端连接，电阻R6的另一端与第一中央处理器连接，电容C9的另一端分别与电容C8的一端、场效应管U4的G2引脚连接，场效应管U4的D1引脚通过电容C10与磁阻芯片U1的S\/R+引脚连接。}}

更进一步地，为了更好的实现本实用新型，所述通信单元包括通信芯片U5、电阻R8~电阻R18、电容C11~电容C13、二极管D5、二极管D6、TVS二极管D3、TVS二极管D4、光耦器U9、光耦器U10、光耦器U11，所述通信芯片U5的型号为MAX485CSA，所述电阻R9的一端与电容C11连接，电容C11的另一端接地，电阻R9的另一端分别与第一中央处理器、光耦器U9连接，光耦器U9还分别与电阻R10的一端、通信芯片U5的RO引脚连接，电阻R10的另一端与电容C12的一端连接，电容C12的另一端接地；光耦器U10分别与电阻R11、第一中央处理器连接，光耦器还分别与电阻R12、通信芯片U5的DE引脚、通信芯片U5的RE引脚连接；光耦器U11分别与电阻R13、第一中央处理器连接，光耦器U11还分别与电阻R14、通信芯片U5的DI引脚连接；通信芯片U5的A引脚分别与电阻R15的一端、电阻R16的一端、TVS二极管D3的一端、电阻R18的一端连接，通信芯片U5的B引脚分别与电阻R16的另一端、电阻R17的一端、TVS二极管D4的一端、电阻R19的一端连接，电阻R15的另一端接入电源，电阻R17的另一端接地；TVS二极管D3的另一端分别与TVS二极管D4的另一端、二极管D5的阴极、二极管D6的阴极连接，电阻R18的另一端分别与二极管D5的阳极、电容C13的一端连接，电阻R19的另一端分别与二极管D6的阳极、电容C13的另一端连接。

更进一步地，为了更好的实现本实用新型，所述红外信号处理电路包括红外探测芯片U6、稳压芯片U7、红外感应芯片U8、电阻R20~电阻R24、电容C14~电容C23，所述红外探测芯片U6的型号为WFHX330，所述稳压芯片U7的型号为HT7533，所述红外感应芯片U8的型号为EG4002，所述红外探测芯片U6的S引脚分别与电阻R20的一端、电容C18的一端、电容C19的一端连接，红外探测芯片U6的GND引脚、电阻R20的另一端、电容C18的另一端均接地，红外探测芯片U6的D引脚与稳压芯片的OUT引脚连接，电容C19的另一端与电阻R21的一端连接，电阻R21的另一端分别与电容C20的一端、电阻R22的一端、红外感应芯片U8的IIN引脚连接，电容C20的另一端、电阻R22的另一端分别与红外感应芯片U8的IOUT引脚连接；红外感应芯片U8的VC引脚、A引脚分别与电容C21的一端连接，电容C21的另一端接地，稳压芯片U7的OUT引脚还分别与红外感应芯片U8的VDD引脚、电阻R23的一端、电容C22的一端、电容C23的一端连接，电容C22的另一端、电容C22的另一端均接地，红外感应芯片U8的CT引脚分别与电阻R23的一端、电容C22的一端连接，红外感应芯片U8的OUT引脚分别与第一中央处理器、电阻R24的一端连接，红外感应芯片U8的GND引脚、电容C24的另一端、电阻R24的另一端均接地；稳压芯片7的OUT引脚还分别与电容C14的一端、电容C15的一端连接，稳压芯片U7的另一端分别与电容C16的一端、电容C17的一端、第一中央处理器连接，电容C14的另一端、电容C15的另一端、电容C16的另一端、电容C17的另一端均接地。

更进一步地，为了更好的实现本实用新型，所述语音报警电路包括电阻R25~电阻R33、电容C25~电容C30、滑动电阻RL4、压敏电阻RL5、放大器U2A、放大器U2B、二极管D7、二极管D8、蜂鸣器B，所述电容C30的一端与第二中央处理器连接，电容C30的另一端分别与电阻R32的一端、电阻R33的一端、放大器U2A的正向输入端连接，电阻R32的另一端接地，电阻R33的另一端接入电源，放大器U2A的反向输入端分别与压敏电阻R5的一端、电阻R31的一端连接，电阻R31的另一端与滑动电阻R4的一端连接，滑动电阻RL4的另一端分别与压敏电阻RL5的另一端、放大器U2A的输出端连接；放大器U2的正向输入端分别与电容C28的一端、电阻R26的一端连接，电容C28的另一端与滑动电阻RL4连接，电阻R26的另一端分别与电阻R27的一端、电阻R25的一端、电容C25的一端连接，放大器U2B的反向输入端分别与电阻R29的一端、电容C26的一端连接，电容C26的另一端与电阻R28的一端连接，电容C25的另一端、电阻R27的另一端、电阻R28的另一端均接地，放大器U2B的输出端分别与电阻R29的另一端、二极管D7的阳极、二极管D8的阴极、电阻R30的一端连接，二极管D7的阴极与电阻R25的另一端连接，电阻R30的另一端与电容C27的一端连接，二极管D8的阳极、电容C27的另一端均接地，蜂鸣器B与放大器U2B串联。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果：

本实用新型可对矿井中电磁干扰产生的杂散电流进行准确检测，并对工作人员进入矿井的情况进行跟踪，确保了矿井作业中电气设备以及工作人员的安全。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本实用新型模块框图；

图2为本实用新型安全跟踪单元模块框图；

图3为本实用新型磁阻传感器电路原理图；

图4为本实用新型信号调理电路原理图；

图5为本实用新型驱动电路原理图；

图6为本实用新型复位电路原理图；

图7为本实用新型通信单元电路原理图；

图8为本实用新型红外信号处理电路原理图；

图9为本实用新型语音报警电路原理图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本实用新型的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性，或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

实施例1：

本实用新型通过下述技术方案实现，如图1所示，一种具有目标检测和跟踪功能的智能机器人，包括第一中央处理器、红外信号处理电路、信号调理电路、磁阻传感器、复位电路、通信单元、多个安全跟踪单元、与磁阻传感器链接的驱动电路，所述红外信号处理电路、信号调理电路、复位电路分别与第一中央处理器连接，所述磁阻传感器分别与信号调理电路、复位电路连接，多个所述安全跟踪单元分别通过通信单元与第一中央处理器连接。

所述磁阻传感器用于检测矿井中由于散乱磁场引起的杂散电流，同样本实用新型在工作时也会被杂散电流影响，因此在磁阻传感器和第一中央处理器之间加入复位电路，用于将磁阻传感器内部各个磁畴进行排列和整合，从而恢复磁阻传感器的特性。所述信号调理电路用于对磁阻传感器上传的检测数据进行放大、补偿。所述驱动电路用于抵消现场存在的干扰磁场，使磁阻传感器在检测前处于一种零磁场的检测环境。所述红外信号处理电路设置在矿井中通常磁场强度较大的地方，用于警示进入矿井的工作人员注意安全。

如图2所示，所述安全跟踪单元包括第二中央处理器，语音报警电路、显示器、摄像头、LED灯，所述语音报警单元、显示器、摄像头分别与第二中央处理器连接，所述第二中央处理器通过通信单元与第一中央处理器连接。

所述第一中央处理器为单片机或ARM处理器中的一种，本实施例不对其型号做出限定，只要能实现相关功能即可。每个所述安全跟踪单元佩戴在进入矿井的工作人员身上，LED灯为工作人员照明，且摄像头实时拍摄矿井中的实际情况，当工作人员进入磁场强度较大的地方时，红外信号处理电路感应到有人进入，第一中央处理器通过通信单元向第二中央处理器发送警示指令，语音报警电路响起，提示工作人员此处磁场强度较大。

更进一步地，如图3所示，所述磁阻传感器包括磁阻芯片U1、滑动电阻RL1、滑动电阻R2、开关S1、开关S2，所述磁阻芯片U1的型号为HMC1001；所述磁阻芯片U1的OFFSET+引脚、S\/R-引脚、GND引脚均接地，磁阻芯片U1的OUT+引脚与滑动电阻RL1的一端连接，滑动电阻RL1的另一端与开关S1连接，磁阻芯片U1的OUT-引脚与滑动电阻RL2的一端连接，滑动电阻RL2的另一端与开关S2连接；磁阻芯片U1的S\/R+引脚与复位电路连接，磁阻芯片U1的OFFSET-引脚与驱动电路连接。

需要说明的是，磁阻芯片U1的电桥偏置范围为-60mV~30mV，当磁阻芯片U1输出X_{OUT<\/sub>+大于X_{OUT<\/sub>-时，电桥偏置为正，闭合开关S1，断开开关S2，调节滑动电阻RL1使电桥达到平衡；当磁阻芯片U1输出X_{OUT<\/sub>+小于X_{OUT<\/sub>-时，电桥偏置为负，断开开关S1，闭合开关S2，调节滑动电阻RL1使电桥达到平衡。通过滑动电阻RL1、开关S1、开关S2将磁阻芯片U1的电桥偏置调节为零或一个很小的值，可有效解决因电桥偏置导致的差分电路输出饱和的问题。}}}}

更进一步地，如图4所示，所述信号调理电路包括电阻R1~电阻R5、电容C1、电容C2、放大器U1A、反相器U1B，所述放大器U1A的型号为AD620，放大器U1B的型号为LF353，所述电阻R1的一端与磁阻芯片U1的OUT+引脚连接，电阻R2的一端与磁阻芯片U1的OUT-引脚连接，电阻R1的另一端分别与电容C1的一端、放大器U1A的反向输入端连接，电阻R2的另一端与放大器U1A的正向输入端连接，电阻R5与放大器U1A并联，放大器U1A的输出端与电阻R4的一端连接，放大器U1A还与反相器U1B的正向输入端连接，电阻R4的另一端分别与电阻R5的一端、放大器U1B的反向输入端连接，电阻R5的另一端与放大器U1B的输出端连接，放大器U1B的输出端还与第一中央处理器连接。

需要说明的是，所述信号调理电路的差分输入端和磁阻传感器的输出OUT+引脚、OUT-引脚连接，信号经过电阻R1、电阻R2、电容C1进行差分滤波，然后进入放大器U1A，放大器U1A的放大倍数可通过电阻R3来调节，在放大器U1A后连接一个增益为-1的反相器U1B，可以使信号调理电路具有更好的共模抑制比。通过信号调理电路将磁阻攒干起输出的电压信号调节至第一中央处理器的电压输入范围。

更进一步地，如图5所示，所述驱动电路包括驱动芯片U2、滑动电阻RL3、电容C3、三极管Q1，所述驱动芯片U2的型号为XTR115，所述驱动芯片U2的V_{REF<\/sub>引脚与滑动电阻RL3的一端连接，滑动电阻RL3的另一端与驱动芯片U2的I_{IN<\/sub>引脚连接，驱动芯片U2的I_{RET<\/sub>引脚接地，驱动芯片U2的B引脚与三极管Q1的基极连接，驱动芯片U2的V+引脚分别与三极管Q1的集电极、电容C3的一端连接，驱动芯片U2的E引脚与三极管Q1的发射极连接，驱动芯片U2的I_{O<\/sub>引脚分别与电容C3的另一端、磁阻芯片U1的OFFSET-引脚连接。}}}}

需要说明的是，型号为XTR115的驱动芯片U2的最大偏置电流为20mA，产生的最大偏置磁场为0.4Gs。所述滑动电阻RL3可调节驱动芯片U2的I_{O<\/sub>引脚产生变化的偏置电流，产生的偏置电流进入磁阻芯片U1，可以抵消磁阻传感器检测现场存在的干扰磁场，使磁阻传感器在检测前处于一种零磁场的检测环境。}

更进一步地，如图6所示，所述复位电路包括电阻R6~电阻R8、电容C8~电容C10、二极管D1、二极管D2、三极管Q2、升压芯片U3、场效应管U4，所述升压芯片U3的型号为MAX662A，所述场效应管U4的型号为IRF7106，所述升压芯片U3的C1-引脚通过电容C4与升压芯片U3的C1+引脚连接，升压芯片U3的C2-引脚通过电容C5与升压芯片U3的C2+引脚连接，升压芯片U3的SHDN引脚、GND引脚均接地，升压芯片U3的V_{OUT<\/sub>引脚分别与电容C7的一端、二极管D1的阳极连接，电容C7的另一端接地，二极管D1的阴极分别与升压芯片U3的C2+引脚、二极管D2的阳极连接，升压芯片U3的V_{IN<\/sub>引脚与电容C6的一端连接，电容C6的另一端接地；二极管D2的阴极分别与电容C8的一端、电阻R7的一端、电阻R8的一端、场效应管U4的S2引脚连接，电容C8的另一端接地，电阻R7的另一端分别与电容C9的一端、三极管Q2的集电极连接，三极管Q2的发射极接地，三极管Q2的基极与电阻R6的一端连接，电阻R6的另一端与第一中央处理器连接，电容C9的另一端分别与电容C8的一端、场效应管U4的G2引脚连接，场效应管U4的D1引脚通过电容C10与磁阻芯片U1的S\/R+引脚连接。}}

需要说明的是，所述复位电路用于将磁阻传感器内部各个磁畴进行排列和整合，从而恢复传感器的特性，电容C9为充放电电容，与场效应管U4的G2引脚连接，用于控制场效应管U4内部增强型P沟道场效应管的导通和截止；场效应管U4的G1引脚与第一中央处理器连接，用以控制场效应管U4内部N沟道场效应管的导通和截止。通过复位电路可以使磁阻传感器始终工作在高灵敏的状态下，使检测的数据更加准确。

更进一步地，如图7所示，所述通信单元包括通信芯片U5、电阻R8~电阻R18、电容C11~电容C13、二极管D5、二极管D6、TVS二极管D3、TVS二极管D4、光耦器U9、光耦器U10、光耦器U11，所述通信芯片U5的型号为MAX485CSA，所述电阻R9的一端与电容C11连接，电容C11的另一端接地，电阻R9的另一端分别与第一中央处理器、光耦器U9连接，光耦器U9还分别与电阻R10的一端、通信芯片U5的RO引脚连接，电阻R10的另一端与电容C12的一端连接，电容C12的另一端接地；光耦器U10分别与电阻R11、第一中央处理器连接，光耦器还分别与电阻R12、通信芯片U5的DE引脚、通信芯片U5的RE引脚连接；光耦器U11分别与电阻R13、第一中央处理器连接，光耦器U11还分别与电阻R14、通信芯片U5的DI引脚连接；通信芯片U5的A引脚分别与电阻R15的一端、电阻R16的一端、TVS二极管D3的一端、电阻R18的一端连接，通信芯片U5的B引脚分别与电阻R16的另一端、电阻R17的一端、TVS二极管D4的一端、电阻R19的一端连接，电阻R15的另一端接入电源，电阻R17的另一端接地；TVS二极管D3的另一端分别与TVS二极管D4的另一端、二极管D5的阴极、二极管D6的阴极连接，电阻R18的另一端分别与二极管D5的阳极、电容C13的一端连接，电阻R19的另一端分别与二极管D6的阳极、电容C13的另一端连接。

需要说明的是，所述第一中央处理器、第二中央处理器均连接有所述通信单元，且功能结构均相同，因此本实施例仅对第一中央处理器所连接的通信单元进行说明。所述通信芯片U5的RO引脚、DI引脚分别为第一中央处理器的信号接受和发送端口，RE引脚和DE引脚分别为通信芯片U5的接收和发送的使能端。当RE引脚为逻辑1时，第一中央处理器处于接收状态，当DE引脚为逻辑1时，第一中央处理器处于发送状态。A引脚和B引脚为待接收和待发送的差分信号端。

更进一步地，如图8所示，所述红外信号处理电路包括红外探测芯片U6、稳压芯片U7、红外感应芯片U8、电阻R20~电阻R24、电容C14~电容C23，所述红外探测芯片U6的型号为WFHX330，所述稳压芯片U7的型号为HT7533，所述红外感应芯片U8的型号为EG4002，所述红外探测芯片U6的S引脚分别与电阻R20的一端、电容C18的一端、电容C19的一端连接，红外探测芯片U6的GND引脚、电阻R20的另一端、电容C18的另一端均接地，红外探测芯片U6的D引脚与稳压芯片的OUT引脚连接，电容C19的另一端与电阻R21的一端连接，电阻R21的另一端分别与电容C20的一端、电阻R22的一端、红外感应芯片U8的IIN引脚连接，电容C20的另一端、电阻R22的另一端分别与红外感应芯片U8的IOUT引脚连接；红外感应芯片U8的VC引脚、A引脚分别与电容C21的一端连接，电容C21的另一端接地，稳压芯片U7的OUT引脚还分别与红外感应芯片U8的VDD引脚、电阻R23的一端、电容C22的一端、电容C23的一端连接，电容C22的另一端、电容C22的另一端均接地，红外感应芯片U8的CT引脚分别与电阻R23的一端、电容C22的一端连接，红外感应芯片U8的OUT引脚分别与第一中央处理器、电阻R24的一端连接，红外感应芯片U8的GND引脚、电容C24的另一端、电阻R24的另一端均接地；稳压芯片7的OUT引脚还分别与电容C14的一端、电容C15的一端连接，稳压芯片U7的另一端分别与电容C16的一端、电容C17的一端、第一中央处理器连接，电容C14的另一端、电容C15的另一端、电容C16的另一端、电容C17的另一端均接地。

需要说明的是，所述红外感应芯片U8是一款专门为红外传感器信号放大处理输出的数模混合专用芯片，内部集成了运算放大器、双门限低电压比较器、参考电压源、延时时间定时器及状态控制器等。红外感应芯片U8采用的是稳压芯片U7输出的3.3V直流电源，红外探测芯片U6的S引脚发出的信号经电容C19和电阻R21串联接入红外感应芯片U8的，电阻R20为匹配负载，电容C19为隔直电容，电阻R23、电容C24组成振荡电路，电容C20为高频抗干扰滤波电路。可根据红外探测芯片U6适当调节红外感应芯片U8的增益，改变红外信号处理电路的探测距离。

更进一步地，如图9所示，所述语音报警电路包括电阻R25~电阻R33、电容C25~电容C30、滑动电阻RL4、压敏电阻RL5、放大器U2A、放大器U2B、二极管D7、二极管D8、蜂鸣器B，所述电容C30的一端与第二中央处理器连接，电容C30的另一端分别与电阻R32的一端、电阻R33的一端、放大器U2A的正向输入端连接，电阻R32的另一端接地，电阻R33的另一端接入电源，放大器U2A的反向输入端分别与压敏电阻R5的一端、电阻R31的一端连接，电阻R31的另一端与滑动电阻R4的一端连接，滑动电阻RL4的另一端分别与压敏电阻RL5的另一端、放大器U2A的输出端连接；放大器U2的正向输入端分别与电容C28的一端、电阻R26的一端连接，电容C28的另一端与滑动电阻RL4连接，电阻R26的另一端分别与电阻R27的一端、电阻R25的一端、电容C25的一端连接，放大器U2B的反向输入端分别与电阻R29的一端、电容C26的一端连接，电容C26的另一端与电阻R28的一端连接，电容C25的另一端、电阻R27的另一端、电阻R28的另一端均接地，放大器U2B的输出端分别与电阻R29的另一端、二极管D7的阳极、二极管D8的阴极、电阻R30的一端连接，二极管D7的阴极与电阻R25的另一端连接，电阻R30的另一端与电容C27的一端连接，二极管D8的阳极、电容C27的另一端均接地，蜂鸣器B与放大器U2B串联。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

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一种具有目标检测和跟踪功能的智能机器人论文和设计

一种具有目标检测和跟踪功能的智能机器人论文和设计-涂小东

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主设计要求

设计方案

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