【正文】 消防領(lǐng)域，由于我國城市化，工業(yè)化程度越來越高，高效率的消防不僅能挽救生命，還能最大程度上減少災(zāi)難的發(fā)生，為保障社會(huì)秩序的正常作奉獻(xiàn)。 本設(shè)計(jì)是基于 AVR 單片機(jī)控制的一款智能遙控消防車，結(jié)構(gòu)部分 采用簡單實(shí)用的“四輪一帶”的坦克履帶結(jié)構(gòu)，動(dòng)力部分采用 48V/20AH 鉛蓄電池驅(qū)動(dòng) 600W 大功率無刷電機(jī) ，無線通信采用 433MHZ 低頻段 nRF905 進(jìn)行遙控控制。 本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 智能遙控消防車 院 系 工程學(xué)院 專 業(yè) 學(xué) 生 班 級 姓 名 學(xué) 號 指導(dǎo)教師單位 物理與電子工程學(xué)院 指導(dǎo)教師姓名 指導(dǎo)教師職稱 講 師 智能遙控消防車 摘要 目前由于智能遙控消防車作為一種軍用級別的機(jī)械設(shè)備，在滅火作業(yè)中要求的實(shí)時(shí)性能以及穩(wěn)定性能非常高 [1]。整機(jī)操作簡單，結(jié)構(gòu)明了，易于維護(hù)維修，價(jià)格趨于合理，讓自動(dòng)化控制技術(shù)在消防領(lǐng)域發(fā)揮更大的作用。城市建筑高樓大廈化滅火，大型有害液體氣體化工廠、大型煉油廠、爆竹長等地方火災(zāi)是消防領(lǐng)域面臨的巨大挑戰(zhàn)， 由于這些高危險(xiǎn)的消防作業(yè)往往不允許消防人員近距離作業(yè) [3]。把 90 年代以前的系統(tǒng)稱為“傳統(tǒng)消防系統(tǒng) ” 。人工滅火費(fèi)時(shí)費(fèi)力，在關(guān)系人們生命安全的滅火場所，有時(shí)候會(huì)造成消防滯后，嚴(yán)重影響到消防的質(zhì)量和人們的生命財(cái)產(chǎn)安全。在未來的智能消防領(lǐng)域中起到 非常重要的作用。其結(jié)構(gòu)簡圖如圖 。整車設(shè)計(jì)圖如圖 — 圖 。 nRF905主機(jī)發(fā)射nRF905從機(jī)接收無 線 傳 輸A V R 單 片 機(jī)最 小 系 統(tǒng)O L E D 液 晶 顯 示左 搖 桿右 搖 桿獨(dú) 立 鍵 盤A V R 單 片 機(jī)最 小 系 統(tǒng)無 刷 電 機(jī) 驅(qū) 動(dòng) 1無 刷 電 機(jī) 驅(qū) 動(dòng) 2蜂 鳴 器S P IA D C 1A D C 2I OP W M 1P W M 2P W M 3遙 控 器 部 分 接 收 控 制 部 分圖 遙控車 3D 渲染 單片機(jī)方案 的 設(shè)計(jì)與 選擇 方案一：選擇 STC 公司增強(qiáng)型 51 單片機(jī) STC12C5A60S2 作為控制芯片，該單片機(jī)指令方式為單周期的 1T 取指，運(yùn)行速度較快 [9]。 方案二：選擇 ATMEL 公司基于 RISC 結(jié)構(gòu)的 AVR 單片機(jī) Atmega16，該單片機(jī)外設(shè)眾多，兼顧控制和運(yùn)算的功能。 采用美國德州儀器 (Texas Instruments)公司最新低功耗技術(shù) (工作電流為 ~400 pA )， 該芯片集成了 ADC、 DAC、SPI、 I2C 等眾多外圍模塊 ，特別適合于開發(fā)和設(shè)計(jì)單片系統(tǒng) [12]。 AVR 單片機(jī)實(shí)物圖如圖 ?？赏ㄟ^ SPI 接口進(jìn)行輸出功率頻道選擇及協(xié)議的設(shè)置。 方案二： nRF905 是單片射頻收發(fā)芯片，工作 在 433MHz 的 ISM 頻段，芯片內(nèi)置頻率合成器、功率放大器、晶體振蕩器和調(diào)制器等功能模塊，輸出功率和通信頻道可通過程序進(jìn)行配置 [16]。由于在 433MHZ 的傳輸載頻下，相比于 的無線射頻模塊， nRF905 的穿透能力極強(qiáng)，具體指標(biāo)參照表 。模塊實(shí)物如下圖 。缺點(diǎn)，功耗高，占用 IO 資源，時(shí)序編寫難度大。 圖 OLED 模塊 陳亮亮 智能遙控消防車 10 電機(jī)與電機(jī)驅(qū)動(dòng)的選擇 方案一：選用 800W/48V大功率直流電機(jī)與對應(yīng)的直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)，優(yōu)點(diǎn)：控制簡單，接線方便，價(jià)格 低 [20] [21]。 方案三：選用 600W/48V直流無刷電機(jī)和對應(yīng)的無刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)，優(yōu)點(diǎn)：體積小力矩大，能防水，轉(zhuǎn)速低且穩(wěn)定。 圖 無刷電機(jī) 和電機(jī)驅(qū)動(dòng) 智能遙控消防車的電路設(shè)計(jì) 遙控器的電路設(shè)計(jì) 遙控器控制系統(tǒng)主要由 AVR 單片機(jī)最小系統(tǒng)電路，電源供電電路、搖桿電位器電路等組成。當(dāng)接收發(fā)生錯(cuò)誤時(shí)，進(jìn)行蜂鳴器報(bào)警。主要的模塊程序?yàn)橹鞒绦蚰K、數(shù)據(jù)發(fā)送接收模塊和 PWM 控 制模塊等?？刂破髁⒓存i死消防車，并且命令發(fā)出滴滴響， 程序流程圖如圖 。所以本設(shè)計(jì)用 8mm 厚度的槽鋼作為機(jī)械主體，經(jīng)過結(jié)構(gòu)優(yōu)化、裝配、機(jī)械調(diào)試，最終將機(jī)械部分完整地實(shí)現(xiàn)。對加工和焊接好的電路板，確認(rèn)電路板及所焊的元器件正確后，就可以對硬件的各個(gè)分部分進(jìn)行模塊化調(diào)試。 電壓工作正常后，對遙控器進(jìn)行調(diào)試，實(shí)現(xiàn)遙控器搖桿變位器的 ADC 檢測和顯示。 表 是 nRF905 無線傳輸穩(wěn)定性能的測試表格，經(jīng)過嚴(yán)格的性能測試和現(xiàn)場試驗(yàn)，nRF905 模塊作為本次測試的射頻芯片。將各個(gè)模塊聯(lián)合起來，在主程序射 距 陳亮亮 智能遙控消防車 18 寫入需要實(shí)現(xiàn)的功能，每加入一個(gè)功能隨即調(diào)試對應(yīng)的功能，直到每個(gè)功能結(jié)合完善為止。因?yàn)閷?shí)驗(yàn)室環(huán)境有別于現(xiàn)場環(huán)境，現(xiàn)場環(huán)境干擾，復(fù)雜性要多于實(shí)驗(yàn)室。 400米遙控時(shí)誤動(dòng)作報(bào)警的次數(shù)增加，通信數(shù)據(jù)丟失幾率加大，而且遙控動(dòng)作滯后大，達(dá)不到設(shè)計(jì)的指標(biāo)。在類似于消防環(huán)境條件下記錄表格 。 經(jīng)過一個(gè)月的軟硬件結(jié)合后，智能遙控消防車系統(tǒng)完全實(shí)現(xiàn)了預(yù)期的功能，程序運(yùn)行穩(wěn)定，通信中斷情況極少，完全達(dá)到了預(yù)期的指標(biāo)要求。 致謝 轉(zhuǎn)眼之間，浮華遠(yuǎn)去，再轉(zhuǎn)身，大學(xué)僅留下背影。此刻大學(xué)的背影漸漸遠(yuǎn)去，謹(jǐn)借此機(jī)會(huì)真誠感謝老師的殷勤指導(dǎo)！同時(shí)，也要感謝在實(shí)驗(yàn)室里相互探討 ，相互幫助的電子科技協(xié)會(huì)的同學(xué)，是你們的熱情，這個(gè)作品才能越加完善。 //剎車標(biāo)志位， 1 為剎車 //小車初始化 void car_init() { DDRA=0x00。 //初始化 nRF905,并將其轉(zhuǎn)換為接收狀態(tài) Oled_init()。 //寫中文函數(shù) dis_word(3,2,2)。 dis_ASCII(11,2,39。 dis_ASCII(12,2,39。 dis_ASCII(13,2,39。 dis_ASCII(14,2,39。 dis_ASCII(15,2,39。 dis_ASCII(16,2,39。 full_clr (0)。 dis_ASCII(8,2,39。|39。)。 欽州學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 25 dis_ASCII(3,3,48+flag1)。 dis_ASCII(13,2,48+AD[1]%100%10)。_BV(3))) { _delay_ms(10)。 //不剎車 if(!(PINAamp。 //剎車 1 } } 陳亮亮 智能遙控消防車 26 else key_flag2=0。 //電機(jī) AD5 通道 if(AD[0]127) //AD 數(shù)據(jù)處理 { flag1=1。 //電機(jī) 1 正轉(zhuǎn) if(AD[0]=154) AD[0]=154。 //電機(jī) 2 反轉(zhuǎn) if(AD[1]=102) AD[1]=102。 //處理 AD[1]=(AD[1]154)*2+50。 //電機(jī) 1 正反轉(zhuǎn)標(biāo)志 n95_TX_Buff[3] = flag2。 // 通過 nRF905 發(fā)送數(shù)據(jù) OLED_display()。=~_BV(5) //繼電器 3 不動(dòng)作 define SSR3_OFF PORTC|=_BV(5) //繼電器 3 動(dòng)作 //繼電器 4，用于控制電機(jī) 2 剎車， OFF 為正常， ON 為剎車 define SSR4_ON PORTCamp。 //flag 為電機(jī) 2 的正反轉(zhuǎn)標(biāo)志位 0 為正轉(zhuǎn)， 1 為反轉(zhuǎn) uint8_t key_flag1=0,key_flag2=0。 void System_Init(void) //繼電器測試 { timer1_fast_PWM14(50,50)。 //初始化時(shí)電機(jī)處于剎車狀態(tài) SSR3_OFF。 n95_Init_IO()。 //啟動(dòng)定時(shí)器， 定時(shí) 8000000/1024/256= S } int main() { System_Init()。 b=n95_RX_Buff[1]。 key_flag2=n95_RX_Buff[5]。 //不剎車 SSR4_OFF。 } if(flag2==0)//正轉(zhuǎn) { SSR3_OFF。 if(flag==1) //如果 905 已經(jīng)接收到數(shù)據(jù)，標(biāo)記停車標(biāo)志位 { flag=0。 if(t==3) //蜂鳴器一秒鳴一次 { t=0。 } } } } 。 if(tt==0) BEEP_ON。 //為 0 時(shí)停車 flag=0。 } } } ISR(TIMER0_OVF_vect) //當(dāng)車子接收不到遙控器信號時(shí)就停車 { count=count+1。 } if(flag1==0) //正轉(zhuǎn) { SSR1_OFF。 //剎車 陳亮亮 智能遙控消防車 30 SSR4_ON。 flag2=n95_RX_Buff[3]。 flag=1。 // 初始化 nRF905,并將其設(shè)置為接收模式 _delay_ms(1000)。 //初始化時(shí)電機(jī)處于剎車狀態(tài) BEEP_DDR。 //初始化繼電器 IO， 輸出 ,低電平 SSR1_OFF。 //接收數(shù)據(jù)位 uint8_t count=0。=~_BV(7) //蜂鳴器開啟 define BEEP_OFF PORTA|=_BV(7) //蜂鳴器關(guān)閉 uint8_t a=50,b=50。=~_BV(7) //繼電器 1 不動(dòng)作 define SSR1_OFF PORTC|=_BV(7) //繼電器 1 動(dòng)作 //繼電器 2，用于控制電機(jī) 1 剎車， OFF 為正常， ON 為剎車 define SSR2_ON PORTCamp。 //電機(jī) 1 正反轉(zhuǎn)標(biāo)志 n95_TX_Buff[5] = key_flag1。 // 將要發(fā)送的數(shù)據(jù)存入 TX 緩存數(shù)組 n95_TX_Buff[1] = AD[1]。 //范圍 50254，即 1V5V } else 欽州學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 27 { flag2=0。 //15V } AD[1]=ADC_check(0)2。 //處理 AD[0]=(102AD[0])*2+50。 //初始化小車 while(1) { key()。 if(!(PINAamp。_BV(3))) { key_flag1=1。 dis_ASCII(11,4,48+key_flag1)。 dis_ASCII(11,2,48+AD[1]/100)。 dis_ASCII(4,2,48+AD[0]%100/10)。 dis_ASCII(8,4,39。)。|39。)。)。)。)。)。)。 //寫中文函數(shù) dis_word(5,2,4)。 //清屏 陳亮亮 智能遙控消防車