智能滅火小車的設計與實現(xiàn)

智能滅火小車的設計與實現(xiàn)摘要隨著人類文化的發(fā)展，越來越多的自然災害降臨人間，火災已嚴重威脅人類的生命，為此人類發(fā)明智能機器人（小車）去代替我們從事危險工作。所以人們開始重視研究智能生命的運用。此設計，設計制作了一款通過紅外光電傳感器檢測路徑信息、紅外火焰?zhèn)鞲衅鳈z測火源的智能尋跡滅火小是運用51單片機為控制系統(tǒng)。加以電源電路、電機驅動、超聲波傳感器、滅火風扇以及其他電路等構成。電源電路能夠為系統(tǒng)提供所需要的工作電源，循跡和避障由光電對管完成，用超聲波傳感器感受的火源的所在方位，能夠動作迅速且準確的找到位置，風扇電機啟動風扇，最后達到現(xiàn)場滅火的目的。關鍵詞：單片機，小車，引導控制，傳感器Thedesignofthefire-fightingrobortAbstractConfrontedwithsomanybadworkingenvironment(suchasfirefighting,rescueetc),inordertoeffectivelyavoidcasualties,needtouseintelligentgobycarscenetocompleterelevanttasks.Therefore,theresearchanddevelopmentofintelligentcarguidecontrolsystemhastheextremelyvitalsignificance.ThissystemusesSTC89C51asthecorecontrolchip,designandmakeanewelectricsensordetectionbyinfraredsensorinformation,infraredflamepathofintelligenttracingtestfireextinguishingcar.Thesystemiscomposedofsingle-chipmicrocomputercontrolmodule,tracingsensormodule,drivemotormodule,ignitionsensormodule,fanmodule,powersupplymodule.Thepracticalapplicationindicatesthatthecarcanbeinaspeciallydesignedfieldonfire,torealizetheindependentfoundautonomousrecognitionroute,independentsourcesandmarchingclosetothefireextinguishing,finallycompletetask.Keywords: Microcontroller,Car,Controlsystem,Sensors目錄1緒論 11.1論文研究目的及意義 11.2本課題要研究或解決的問題和擬采用的研究手段（途徑） 12方案設計與論證 32.1.1設計要求 32.1.2創(chuàng)新設計 42.2總體設計方案 42.3小車的方案設計與論證 52.4驅動電機模塊的選定 52.5單片機控制模塊的選定 62.6火源傳感器模塊的選定 62.7風扇模塊的選定 72.8電源模塊的選定 72.9最終方案 83硬件設計 93.1系統(tǒng)工作原理及功能簡介 93.2電路模塊簡介 93.3電源 223.3紅外尋跡傳感器 223.4采用PWM調(diào)速的直流電機 243.4.1PWM的簡介 243.4.2H型電機驅動 243.4.3小車原理圖 253.5紅外火焰?zhèn)鞲衅?263.6風扇模塊 273.7智能小車整體設計 283.7.1CPU引腳的設定 283.7.2整體設計 294軟件設計 314.1智能滅火小車系統(tǒng)總體流程 314.2程序流程圖 324.3部分功能代碼 345測試結果與總結 395.1測試結果 395.2總結 39參考文獻 41致謝 43附錄 451緒論1.1論文研究目的及意義就現(xiàn)在而言由于環(huán)境的破壞自然災害不斷，火災，地震，海嘯等頻頻不斷。有些是人力可以解決的，而有些卻是人類無能為力的。人們想到了用智能機器人來代替人類去完成一些危險的工作。現(xiàn)如今，由于人們重視科學文化所以科技也是發(fā)展很快，就近而言智能小車這個課題在很多院校和電子比賽中很受歡迎，可見其研究意義的重大。智能小車應用的范圍是很廣泛，比如，軍事偵察和環(huán)境探測、探測危險與排除險情、安全檢測與受損評估和智能家居等?；馂氖侨笞匀粸暮χ?，消防人員總是沖到第一線，所以為了降低其危險程度智能滅火小車從而產(chǎn)生。智能滅火小車主要是由單片機進行控制的，單片機的用途有很多，應用在各個領域，工業(yè)，航空等等。智能尋跡滅火小車的控制系統(tǒng)我主要是運用，方便簡單易操作的51單片機。至于硬件部分則是用：驅動電機模塊、尋跡傳感器模塊、單片機控制模塊、火源傳感器模塊、風扇模塊、電源模塊。該設計流程由51單片機作為控制系統(tǒng)從而進行控制執(zhí)行指令，用溫度傳感器進行探測搜索信號傳遞給單片機同時用PWM直流電機控制速度，小車是本體，滅火我則選擇了風扇作為滅火方式。1.2智能小車的現(xiàn)狀和前景目前，國內(nèi)外的許多大學及研究機構投入大量的人力、財力和物力進行對智能機器人的研究，而智能小車又是智能機器人的典型代表，因此，對智能小車的研究也是很火熱的。在技術時代的發(fā)展過程中，智能小車在人類的生活和技術領域中會占據(jù)一席之地且越來越重要。智能小車的發(fā)展背景自第一臺工業(yè)機器人誕生以來，機器人的民展已經(jīng)遍及機械、電子、冶金、交通、宇航、國防等領域。近年來機器人的智能水平不斷提高，并且迅速地改變著人們的生活方式。人們在不斷探討、改造、認識自然的過程中，制造能替代人工作的機器一直是人類的夢想。其中智能小車可以作為機器人的典型代表。其需要實現(xiàn)自動導引功能和避障功能就必須要感知導引線和障礙物，實現(xiàn)自動識別路線，選擇正確的行進路線，使用傳感器感知路線并作出判斷和相應的執(zhí)行動作。智能小車設計與開發(fā)涉及控制、模式識別、傳感技術、汽車電子、電氣、計算機、機械等多個學科。它可以分為三大部分：傳感器檢測部分，執(zhí)行部分，CPU?，F(xiàn)智能小車發(fā)展很快，從智能玩具到各行業(yè)都有實質成果，其基本可實現(xiàn)循跡、避障、檢測貼片，尋光入庫等基本功能，有向聲控系統(tǒng)發(fā)展的趨勢。比較出名的飛思卡爾智能小車更是走在前列，我們此次的設計主要實現(xiàn)避障滅火這一個功能。2方案設計與論證2.1任務要求2.1.1設計任務制作一個只能滅火小車的滅火場景模式如圖2.1所示。圖2.1模擬滅火場地示意圖2.1.2設計要求1.當小車收到信號啟動后，小車可以自己找到火源的位置。2.當小車撲滅火源后它可以自動檢測周圍是不是還有其它的火源。3.如果小車找到火源就繼續(xù)滅火，如果沒有火源那就就停止工作。2.1.3創(chuàng)新設計1.小車車身結構比較合理恰當，各個功能模塊分別可以規(guī)劃自己空間位置擺放。2．小車所需的電力電子器件，車身，風扇電機等都是參考實際價格買的。3．滅火小風扇我是采用三極管放大電路進行供電的，它可以使電機的轉速率得到最大的提高。2.2總體設計方案總體方案為：整個電路分為驅動電機模塊（Drivemotormodule）、單片機控制模塊（Single-chipmicrocomputercontrolmodule）、火源傳感器模塊（Firesensormodule）、風扇模塊（Thefanmodule）、電源模塊（Powersupplymodule）五個模塊。第一路信號，利用紅外探測，火源傳感器檢測火災信號源的使用，處理后的兩個信號，單片機控制模塊的實時運算，輸出相應的信號給驅動電機旋轉電機驅動模塊，控制整個小車的運動。系統(tǒng)方案框圖如下圖2.2。圖2.2系統(tǒng)設計方案框圖2.3小車的方案設計與論證方案1：小車車身自己制作裝配合適的電機和電機驅動板，自制的探測器，并用開發(fā)板為控制驅動汽車。但如果是自己做的小車，車體是比較粗糙的，車體的重量，平衡，還有小車電路設計，這些都是很難很好的實現(xiàn)。方案2：購買的電車都帶有車輪和車架,甚至是一個完整的小車裝配和電機驅動板比較方便。使用自制的檢測器或購買完整的檢測模塊,并使用開發(fā)板來控制小車運動。特殊工具裝配緊湊,所需的電路安裝非常方便,看起來更漂亮。此外,由于特殊的電動機裝配完成后,電機驅動,它消除了電機驅動和電機驅動的設計與實現(xiàn)難的問題。鑒于以上2種方案的比較，我最后選擇方案2。2.4驅動電機模塊的選定方案1：采用步進電機作為系統(tǒng)電機驅動，電機散步到性能確定性地偏轉方向控制和實施，并能準確測量速度，距離和時間，簡化了編程和硬件連接的工作量。但對步進電機的轉矩輸出為低，隨著轉速的增加而減小，在高轉速時急劇下降，轉速低，不適用于汽車有一定速度系統(tǒng)等。方案2：一般情況下直流控制的驅動電機比較容易控制只用適當?shù)碾妷嚎刂凭€路電機就能轉動，電機的速度和電壓成正比。正負極的變化從而容易改變電機的旋轉方向，方便更換小車行駛的狀態(tài)。對直流電機的轉速，可通過改變電壓的方法，也可采用PWM控制方法。PWM調(diào)速進行方波直流電機電壓的兩側，通過改變電機的轉速調(diào)節(jié)方波的占空比。與其它調(diào)速系統(tǒng)相比，PWM調(diào)速系統(tǒng)有下列優(yōu)點：1.因為PWM的控制形式是數(shù)字控制，所以不需要模擬信號轉換為數(shù)字信號。2.PWM能比較好的抵抗噪音3．小車中的電子元器件只有開關兩種形式可以更好的減少能耗。4．因為所需實現(xiàn)功能少所以易操作。5．本身車速穩(wěn)定易調(diào)而且精度高。根據(jù)以上分析我們采用方案22.5單片機控制模塊的選定因為本身我的設計的系統(tǒng)簡單所以采用STC89C51單片機作為主控制芯片，該芯片有很大的儲存空間足夠我們使用，可以很容易地在線ISP下載程序，能夠滿足系統(tǒng)需求的軟件，芯片提供了兩個計數(shù)器中斷，足夠為這個工作系統(tǒng)，利用芯片各個模塊控制芯片更靈活的選擇，能夠準確地計算時間，具有良好的實時性能。和STC89C51的可擴展性強，使用簡單，靈活性高和低價格。我們直接使用STC89C51單片機作為主控制芯片。2.6火源傳感器模塊的選定方案1：使用兩個熱敏電阻作為傳感器的核心，但是在實驗中已經(jīng)顯示出一定的距離氣溫變化卻很小，而熱敏電阻也幾乎沒變化。方案2：利用兩個光敏電阻為核心的傳感器，使用不同距離、不同光照強度，光敏電阻光敏性能能很好的把光信號轉變?yōu)殡娦盘?，提供相關信號讓單片機判斷操作。我們發(fā)現(xiàn)，該方案具有很多缺點，抵抗外界干擾能力比較差，誤差也很大，不能準確定位火源的位置。方案3：通過紅外接收二極管和紅外接收二極管的外部紅外光線的變化的電流的變化，通過A/D轉換器的模擬信號反射0~1023內(nèi)的數(shù)字信號的范圍。外部紅外光越強，該值越小，根據(jù)值的變化來判斷紅外光線的強度，可大致相同的距離判別出火。紅外火焰?zhèn)鞲衅骺梢杂脕頇z測火災或其他的波長在760nm到760nm范圍內(nèi)的熱源，60度角的檢測，近紅外波長在940nm，最大靈敏度。實驗發(fā)現(xiàn)，如果紅外干擾少的環(huán)境時，該方案能更精確地檢測火源的位置。鑒于以上3種方案的比較，我們選擇方案3。2.7風扇模塊的選定我選擇的滅火方式是用小電機帶動風扇進行滅火。這種方案有兩個子方案。方案1：采用芯片控制的方式，這種方式對于風扇的轉速不需要控制而且效率較低不能更好的減少能耗。方案2：對于三極管放大電路該方案電路簡單，易于實現(xiàn)，不僅可以減少道路上的不必要的麻煩，很多電傳動效率大大提高，不僅如此，可維護性強，在失敗的情況下快速維修時間。為了保證在同一時間的穩(wěn)定性，可以采用多個并行的功率三極管的方法。綜合考慮，本設計采用了方案2。2.8電源模塊的選定在本設計系統(tǒng)里我采用的電源其中單片機電壓為的5V，L298N芯片（L298Nchip）的電源5V電壓和電機的電源7-25V電壓。所以對于電源的選擇很重要必須是穩(wěn)定可靠的。方案1：采用UT-3W提供的電源方案為電機供電，采用UT-3W提供的電源接口為單片機提供電源。優(yōu)點：簡單方便。方案2：采用干電池為整個系統(tǒng)中的電量來源，再經(jīng)過轉換變成驅動電機和單片機所需的電壓。基于系統(tǒng)的穩(wěn)定性考慮，我選擇了方案2。2.9最終方案經(jīng)過反復論證，我們最終確定了如下方案：1．車體是購買專用電動車。2．采用STC89C51單片機作為控制核心。3．用干電池作為整個系統(tǒng)源能。4．火源傳感器的原理只用紅外接收管來實現(xiàn)的。5．驅動風扇模塊是用三極管放大電路（Transistoramplifiercircuit）實現(xiàn)的。系統(tǒng)的結構框圖如圖2.3所示。圖2.3系統(tǒng)結構框圖

3硬件設計3.1系統(tǒng)工作原理及功能簡介本系統(tǒng)是采用51單片機來作為主控模塊，利用紅外傳感器進行信號搜索然后傳遞給單片機進行處理最后發(fā)出信號指令驅動小車電機尋找火源，到達火源地點風扇轉動從而滅火。系統(tǒng)工作原理框圖如圖3.1所示。圖3.1系統(tǒng)工作原理框圖3.2電路模塊簡介基于51單片機的開發(fā)系統(tǒng)，為STC89C52，主控芯片集成了AT24C02，DS1302實時時鐘，四個LED，AD轉換，4路1路DA轉換，8路伺服控制器，直流電機驅動的兩條路，一個風機電機驅動，4路超聲波接口，8路光電二極管的接口，一個1602屏幕，4鍵遙控器，無線收發(fā)器接口的計算機，一個單獨的按鈕，復位按鈕，等等。(1)電源轉換部分：電源控制系統(tǒng)的電源轉換部分，以及舵機驅動系統(tǒng)的電源，有兩條路1117-5，5V電源供應的所有方式為主的電源控制系統(tǒng)，也有一個5V的伺服驅動電源。電源芯片，因為對舵機的最大能提供800毫安的電流大的電流，如果總電流超過舵機的范圍，請外部5

V電源。圖3.2電源轉換部分電路如圖所示，其中的0歐姆電阻可以將兩路電源連接到一起，如果舵機需求電流太大，可以焊接0歐姆電阻，但是原則上不建議這么做。主電源通過接線端子輸入，電壓范圍可以是8V24V，這個電壓主要取決于電機電壓，本小車電壓為9V，我們可以選擇兩節(jié)鋰電池供電，電池接入如圖所示：圖3.3電池在電池盒中的安裝方式圖3.4可充電鋰電池圖3.5將電池接入控制板(2)單片機最小系統(tǒng)：單片機最小系統(tǒng)包括了單片機，電源，晶振，復位電路組成電路圖圖3.6單片機最小系統(tǒng)（3）單片機串口（程序下載口）：串口作為單片機和上位機交換數(shù)據(jù)的通道，而且是程序下載的入口，其典型電路圖如圖所示：圖3.7單片機串口電路（4）EEPROM存儲芯片（EEPROMmemorychips）AT24C02：AT24C02是ATMEL公司生產(chǎn)的一款EEPROM芯片，其可以將數(shù)據(jù)存儲起來，避免重要數(shù)據(jù)的丟失，通信方式為IIC：圖3.8AT24C02芯片（5）實時時鐘芯片DS1302：這是一款具有充電能力的功耗比較低的一種實時時鐘電路、工作原理及其在實時顯示時間中的應用。其電路圖如圖所示：圖3.9時鐘電路(6)AD和DA轉換電路，AD和DA轉換電路采用pcf8591芯片，AD轉換，并可提供4路DA轉換。f8591是單片集成，單電源，低功耗，CMOS8位數(shù)據(jù)采集裝置。PCF8591有四模擬輸入，模擬輸出和一個串行I2C總線接口。PCF8591三個地址引腳A0，A1和A2可編程的硬件地址，在同一個I2C總線訪問八PCF8591設備允許的，無需額外的硬件。在PCF8591設備的輸入和輸出地址，數(shù)據(jù)和控制信號通過雙向的I2C總線，在串行傳輸?shù)男问诫娐穲D如圖所示：圖3.10AD/DA轉換電路四路AD轉換接口通過外擴端子接出，外擴端子電路圖如圖所示：圖3.11外擴端子電路AD轉換它的功能在于能把把火焰信號轉換成數(shù)字信號，接口位置下圖所示：圖3.12AD轉換的接口電路其中，“+“好代表了5V電源，”-“號代表了地端，A1代表了模擬輸入轉換端口1。其他輸入端口依次類推。（7）光電傳感器接口：光電傳感器作為常用器件，可以用來避障，巡線。此接口不接任何轉換芯片，只是將單片機的IO擴展，以方便傳感器的接入：圖3.13光電傳感器接口光電擴展在控制板上的位置，如圖所示：圖3.14光電擴展（8）舵機控制電路：舵機控制電路用74HC595擴展，電路如圖所示：圖3.15舵機控制電路舵機控制端口擴展如圖所示：圖3.16舵機控制端口擴展舵機在電路板上的安裝：圖3.17舵機安裝接口（9）蜂鳴器接口：三極管來驅動蜂鳴器，P37為控制端口,當IO是低信號時三極管可以導通，同時蜂鳴器就可以發(fā)出聲音來。圖3.18蜂鳴器接口電路（10）四鍵遙控器接口：四鍵遙控器一般有6個接入口，包括5V電源和地，以及4個輸入信號。對應的接口電路如圖所示：圖3.19四鍵遙控器接口電路圖3.20四鍵遙控器接口（11超聲波模塊提供了四個輸入，5V電源，輸入脈沖和脈沖輸出，控制面板延伸的四個以上的超聲波界面，只需要把相應的端口對接就行了，擴展電路如圖：圖3.23超聲波模塊圖3.24超聲波模塊接口（12）液晶模塊的接口：在控制面板上另外加一個1602液晶模塊，作為控制系統(tǒng)信號顯示口，擴展電路如圖所示：圖3.25液晶模塊接口擴展電路（13）主電機驅動電路：主電機采用L298N作為驅動芯片，外部通過光耦隔離，電路圖如圖所示：圖3.26光耦隔離輸入圖3.27L298主驅動芯片圖3.28電機接口（14）發(fā)光二極管：發(fā)光二極管當做電機轉換方向指示作用，其電路如圖所示：圖3.29發(fā)光二極管電路3.3電源六節(jié)干電池供電的系統(tǒng)。一三端穩(wěn)壓管為電機和單片機電壓。供應鏈管理需要5伏電壓，所以用7805的電源，采用9V電壓電機，6系列干電池直接供電。單片機與電機能夠正常工作，供電形勢是一個重要的方面。為了防止電力電子電路的調(diào)試和程序的調(diào)試，采用六充電電池供電的系統(tǒng)。3.4采用PWM調(diào)速的直流電機3.4.1PWM的簡介脈寬調(diào)制的全稱為：PulseWidthModulator，簡稱PWM，由于它的特殊性能，常被用于直流負載回路中、燈具調(diào)光或直流電動機調(diào)速。脈寬調(diào)制（PWM），控制方式就是采用脈沖寬度調(diào)制技術（Pulsewidthmodulationtechnology），其工作原理是：通過改變“接通脈沖”的寬度，使直流電機電樞上的電壓的“占空比”改變，從而改變電樞電壓的平均值，控制電機的轉速,它顯著優(yōu)點就是對電壓諧波頻譜的改變，除了基波電壓以外，幾乎不再含有低次諧波，僅存在高次諧波。這樣使得諧波高頻化從而很便于濾除，即只要很小的濾波器就可以得到很好的基波分量。PWM控制可分為單極性調(diào)制和雙極性調(diào)制兩種方式，為了實現(xiàn)直流伺服系統(tǒng)的H型單極模式同頻PWM可逆控制，一般需要產(chǎn)生四路驅動信號來實現(xiàn)電機的正反轉切換控制。3.4.2H型電機驅動直流電機驅動電路采用H型PWM電路，用單片機控制驅動電路，使其在開關狀態(tài)的占空比可調(diào)的工作，準確地調(diào)節(jié)電機的轉速。H電路能實現(xiàn)速度和方向的控制，使用PWM直流電機調(diào)速，實際上是波形對電機驅動電路使用，因此下面對電機驅動電路進行介紹。驅動電路如圖3.31所示。圖3.31電機驅動電路圖2.3是直流電路控制電路的簡單電路。電路里，H橋式電機驅動電路包括有四個三極管還有一個電機。為了使電機工作，那必須得有一個場效應管導通對角線上的。根據(jù)不同的場效應管的情況下的電流傳導，可以從左到右或從右到左的電機，從而控制電機。如圖2.3所示，當P1.7口為低電平，P1.6口為高電平，此時Q1、Q4導通，Q2、Q3截止，電動機正常工作。改變P1.6口高電平周期，即改變PWM調(diào)制脈沖占空比，可以實現(xiàn)精確調(diào)速。3.4.3小車原理圖小車原理圖如圖3.32所示，通過l293f芯片（L293fchip）控制方向和速度的旋轉電機。Speed1和速度兩端口通過PWM控制電機的速度控制，IN1和IN2的控制對電機旋轉方向的左側，3和4控制對電機的旋轉方向的右側。通過對六端口的控制，使小車能夠按照預定的軌跡。圖3.32小車原理圖3.5紅外火焰?zhèn)鞲衅骷t外火焰?zhèn)鞲衅鳎↖nfraredflamesensor）能夠探測到的波長范圍是在700納米～1000納米的紅外光，紅外火焰?zhèn)鞲衅魈綔y角度為60，它的紅外光波長大概在880納米附近時，其靈敏度可以達到最大。遠紅外火焰探頭將外界紅外光的強弱變化轉化為電流的變化，通過A/D轉換器反映為0～255范圍內(nèi)數(shù)值的變化。外界紅外光越強，數(shù)值越?。患t外光越弱，數(shù)值越大。紅外火焰?zhèn)鞲衅髟韴D如圖3.33所示。圖3.33紅外火焰電路原理圖下面為火焰?zhèn)鞲衅鲗崪y數(shù)據(jù)，一根蠟燭為火源，室內(nèi)正常日光燈環(huán)境實測結果如表3.1所示。表3.1火焰?zhèn)鞲衅鲗崪y結果無火源時，對著日光燈0.35V-0.12V10cm4.98V20cm4.88V30cm4.72V40cm3.77V50cm2.89V60cm2.34V70cm1.92V80cm1.45V90cm1.15V100cm0.96V紅外火焰?zhèn)鞲衅鞯碾娏髯兓瘯ν獠考t外反射，通過A／D轉換為0～1023）的范圍內(nèi)的值。在外部強大的紅外光，較小的值。系統(tǒng)越接近熱源的小型機器人，表演，閱讀。根據(jù)變化的函數(shù)的返回值來確定強度的紅外光，可以大致相同的距離判別出火源。此外，遠紅外火焰探頭探測角度為60°。3.6風扇模塊滅火電機風扇所需驅動電壓為+5V，為了提高輸出效率使動力足夠，我選擇了三極管8550讓他來提高驅動能力。滅火風扇驅動電路如圖3.34所示。圖3.34滅火風扇電路原理圖在Uin處接單片機的IO口，通過IO口輸出高低電平來控制滅火風扇的啟動和停止。3.7智能小車整體設計3.7.1CPU引腳的設定如圖所示，CPU的P1.0、P1.1控制小車的左側電機，P1.4、P1.5控制小車的右側電機；P3.1輸出PWM信號，控制小車電機的轉速；P2.4—P2.7為火焰?zhèn)鞲衅鬏斎胄盘?，分別為前、后、左、右側的火焰?zhèn)鞲衅鞯男盘?，P2.0—P2.2為循跡傳感器輸入信號。下面是各引腳在含義：1.循跡傳感器：左—P2.2 中—P2.1 右—P2.02.火焰?zhèn)鞲衅鳎呵啊狿2.4 后—P2.6 左—P2.5 右—P2.73.電機控制：左—P1.0/P1.1 右—P1.4/P1.54.風扇控制：P3.4引腳設定圖如圖3.35所示。圖3.35引腳設定圖電機轉動由電機控制端口P1控制，其中，P1.0/P1.1控制左側電機轉動，P1.4/P1.5控制右側電機轉動，電機轉動表如表2.2所示。表3.2電機轉動表左電機右電機P0.1P0.0含義HEXP0.5P0.4含義HEX00000001前轉101前轉110后轉210后轉211停止311停止33.7.2整體設計小車有三個輪，前邊兩個是動力作用后邊起到支撐作用。同時左右兩個輪用兩個完全相同的直流減速電機進行驅動，小車后邊裝有一個萬向輪。小車的整體設計圖如圖3.36所示。圖3.36小車整體設計圖總共有4個火焰?zhèn)鞲衅?，在試驗中分別可以感應四個方向的火源信號分別是前后左右，如果在傳感器左側探測火源，是推進車的左邊；如果傳感器右邊探測火源，小車轉向右邊，如果傳感器檢測到火源前，車子向前；如果傳感器檢測火災后車向后轉180°。通過檢測兩套傳感器的信號，單片機根據(jù)程序輸出相應的反應信號，控制兩個電動機的轉動，以使小車相互協(xié)調(diào)工作，完成滅火的任務。4軟件設計在一般時候我們會用C語言來編程來完成單片機，因為這樣我們易學，操作簡單它具有低端和高端語言的優(yōu)點。4.1智能滅火小車系統(tǒng)總體流程此部分是小車運行的核心部分，起著控制小車所有運行狀態(tài)的作用，具有導向和決策的功能。程序控制流程圖如圖4.1所示。圖4.1控制流程圖系統(tǒng)的總體流程是：小車得電運動傳感器找到信號傳遞給單片機，單片機發(fā)出指令小車去那個方向，然后到一定距離小車停下風扇轉動進行滅火。

4.2程序流程圖1.小車滅火的主程序軟件流程圖如圖3.2所示，小車啟動尋找火源，傳感器探測信號傳遞給單片機然后，單片機發(fā)出指令，小車運動到相應位置，風扇轉動滅火。主程序流程圖如圖4.2所示。圖4.2程序流程圖 圖4.4判斷火源位置模塊4.3部分功能代碼1．小車轉向代碼voidrun()//電機啟動{ P1=0x11;}voidleft() //左轉{ P1=0x13;}voidright() //右轉{ P1=0x31;}voidbig_right() //右大轉{ P1=0x21;}voidbig_left() //左大轉{ P1=0x12;}voidstop() //停止{ P1=0x33;}voidback() //后退{ P1=0x22;}2．小車尋跡代碼voidtrack(){unsignedcharNum;timer_init();PWM_ON=4;//高電平時間檔,共10個檔位while(1){Num=P2;Num=Num&0x07;P0=Num|0xf8;//指示燈switch(Num){case0x02: //前進{run();STATE_LAST=Num;}case0x04: //左轉{left();STATE_LAST=Num;}case0x06: //左大轉{big_left();STATE_LAST=Num;}case0x01: //右轉{right();STATE_LAST=Num;}case0x03: //右大轉{big_right();STATE_LAST=Num;}case0x07://停止{stop();}case0x00://檢測不到黑線時查看上一個狀態(tài)，并做出判斷{if(STATE_LAST==0x04||STATE_LAST==0x06) //左輪后退{P1=0x02;}elseif(STATE_LAST==0x01||STATE_LAST==0x03) //右輪后退{P1=0x20;}elseif(STATE_LAST==0x00){left(); //左轉尋線}else{stop();}}default:{left();}}}}3．PWM調(diào)速代碼voidtim(void)interrupt1{staticunsignedcharcount;TH0=(65536-100)/256;TL0=(65536-100)%256;//定時0.1mSif(count==PWM_ON){PWM=1;//高電平}count++;if(count==10) //分為10個檔{count=0;if(PWM_ON!=0){PWM=0;//低電平}} }

5測試結果與總結5.1測試結果1．測試儀器在一定的空間模擬一個滅火場地，設置一個點著的蠟燭為火源。2．測試方法把小車放在模擬空間中讓它找到蠟燭并且吹滅。3．測試數(shù)據(jù)及測試結果分析測試顯示，在小車的直線運行過程中，小車會出現(xiàn)左右搖擺的現(xiàn)象，如下所示。（1）小車有時候會遲鈍找不到可能距離有點遠。（2）PWM電機可以調(diào)節(jié)，調(diào)快了小車就會不穩(wěn)定，當調(diào)慢了就比較穩(wěn)定。5.2總結這個設計我用了兩個月的時間完成，中間去尋求胡老師幫助還有問一些同學，老師不耐其煩的給我講解，很感謝老師。中間選擇車身，驅動電機，傳感器，風扇，輪胎等都是慢慢篩選的，讓這個設計中的配件契合。大學四年生活匆匆而過，在大學里自己學到了很多知識也交了很多朋友。大一時候的懵懂，大二時候的活潑，大三時候的成熟，和大四最后一年的不舍，種種回憶不斷在腦海閃現(xiàn)。我愛這個學校我的老師，還有我的同學們。你們在我大學生涯中給我微笑給我信心，給我?guī)椭．厴I(yè)設計可能還有不足敬請各位老師們給予指正，萬分感謝。

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