【正文】 能完成各種動(dòng)作，它還有一個(gè)特點(diǎn)是根據(jù)人的編程能自動(dòng)的工作，這里一個(gè)顯著的特點(diǎn)，就是它可以編程，改變它的工作、動(dòng)作、工作的對(duì)象，和工作的一些要求，它是人造的機(jī)器或機(jī)械電子裝置。消防機(jī)器人作為消防部隊(duì)中的新興力量，加入了搶險(xiǎn)救災(zāi)的行列。為此，我們組打算做滅火機(jī)器人。這一點(diǎn)對(duì)我們來(lái)說(shuō)最重要，也是我們所要在整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)中尋找的最終目的。目前已有很多種功能不同的消防機(jī)器人用于救災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)。亞利桑諾州消防部門(mén)研制的消防機(jī)器人，裝有破拆工具和消防水槍，能一邊破拆，一邊噴射滅火。機(jī)械手用來(lái)啟閉閥門(mén)、搬移物品或開(kāi)門(mén)等。比如，高層建筑發(fā)生火災(zāi)時(shí)，消防人員不可能在短時(shí)間內(nèi)到達(dá)高處的火災(zāi)發(fā)生地點(diǎn)，在地下建筑中，2 概述 4 由于環(huán)境比較潮濕，煙氣不易擴(kuò)散，消防人員不容易快速的判定火源位置；而在石化企業(yè)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，將產(chǎn)生大量的毒氣，消防人員在滅火時(shí)極易中毒。 本次系統(tǒng)開(kāi)發(fā)主要有三個(gè)步驟： （ 1） 系統(tǒng)總體方案的設(shè)計(jì) （ 2） 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) （ 3） 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)總體方案的設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)是滅火機(jī)器人的火源探測(cè)部分，包括火源的定向定位。 首先 ， 是數(shù)據(jù)采集也即是測(cè)溫模塊，該模塊由包括八個(gè)紅外測(cè)溫傳感器的傳感器組組成 。 火源探測(cè)模塊的框圖如 圖 31 所示 ： 圖 31 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 該部分的軟件設(shè)計(jì)主要是涉及到傳感器測(cè)得溫度與火源定位的關(guān)系。 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) 中考慮的綜合因素 總體方案做指導(dǎo)，指揮全局，設(shè)計(jì)的初期只能做個(gè)大 的方向大體規(guī)劃，方案要不斷修改，才能體現(xiàn)其完善。 ●所設(shè)計(jì)的硬件系統(tǒng)的資源能否滿足要求，比如說(shuō)：片上的 ROM 和 RAM 能否滿足軟件要求， 傳感器的選擇是否符合算法要求等 。 圖 41 1．主要特性： 三級(jí)程序存儲(chǔ)器保密鎖定 6 個(gè)中斷源 4 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 9 GND：接地。在 FIASH 編程時(shí)， P0 口作為原碼輸入口，當(dāng) FIASH 進(jìn)行 校驗(yàn)時(shí)， P0 輸出原碼，此時(shí) P0 外部必須被拉高。 P2 口： P2 口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 口緩沖器可接收，輸出 4 個(gè) TTL 門(mén)電流，當(dāng) P2 口被寫(xiě) “1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。在給出地址 “1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫(xiě)時(shí)， P2 口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。作為輸入，由于外部下拉為低電平， P3 口將輸出電流（ ILL）這是由于上拉的緣故。 ALE/PROG：當(dāng)訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過(guò)一個(gè) ALE 脈沖。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài) ALE 禁止 ，置位無(wú)效。 /EA/VPP ：當(dāng) /EA 保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（ 0000HFFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。 XTAL2：來(lái)自反向振蕩器的輸出。如采用外部時(shí)鐘源驅(qū)動(dòng)器件， XTAL24 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 11 應(yīng)不接。 此外， AT89C51 設(shè)有穩(wěn)態(tài)邏輯，可以在低到零頻率的條件下靜態(tài)邏輯，支持兩種軟件可選的掉電模式。 ADC0809 ADC0809 的引腳如圖 42 所示，它采用 28 線雙列直插式封裝。在多路開(kāi)關(guān)控制下，某一時(shí)刻只能有一路模擬量經(jīng)相應(yīng)通道輸入到 A/D 轉(zhuǎn)換器的比較器中。該信號(hào)的上升沿用以清除 ADC 內(nèi)部寄存器，下降沿用以啟動(dòng) A/D 轉(zhuǎn)換器工作。該信號(hào)用以打開(kāi)三態(tài)數(shù)據(jù)輸出鎖存器，將轉(zhuǎn)換后的 8 位數(shù)據(jù)送至單片機(jī)的數(shù)據(jù)總線上。它們可以不與本機(jī)電源和地相連，但 不得為負(fù)值，且不得高于 ，還要滿足 [ + ]/2 與 /2之差不得大于 。 熱釋電紅外傳感器 TTS1000 和 TTS2021 系列是根據(jù) LiTaO3 的熱 釋電效應(yīng)設(shè)計(jì)的，用作檢測(cè)器的熱釋電材料具有自發(fā)極化，其晶面能俘獲大氣中的自由電荷，從而保持中性，當(dāng)晶面溫度稍有變化即引起自發(fā)極化強(qiáng)度的變化，從而使晶面電荷量發(fā)生相應(yīng)的變化。 C 負(fù)載阻抗/kΩ 功率 /mW 耐溫性 /（ %） 響應(yīng)頻率/Hz 電壓 /VDC 電流 /mA 電壓靈敏度 /（ V/W） 100~1200 20~60 10 0． 25 5 0． 3~100 5 20 250~400 硬件電路的實(shí)現(xiàn) 信號(hào)采集部分 信號(hào)采集是系統(tǒng)通過(guò)紅外測(cè)溫傳感器來(lái)測(cè)溫度 ,如 圖 44 所示 ,左邊為紅外傳感器組 ,是信號(hào)的原始采集部分，它由八個(gè)紅外測(cè)溫傳感器組成。 4 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 15 圖 45 ADC0809 的控制時(shí)序如 圖 46 所示。確定模擬通道的 ADDA， ADDB， ADDC 信號(hào)，可以在 8951 提供的地址線和數(shù)據(jù)線中任意選用，但程序指令也要作相應(yīng)的變化。 2） 查詢方式 ADC0809 的 EOC 端高電平，表明 A/D 轉(zhuǎn)換完成，查詢測(cè)試EOC 的狀態(tài)，即可確知轉(zhuǎn)換是否完成。 5 紅外定位的算法設(shè)計(jì) 17 5 紅外定位的算法設(shè)計(jì) 首先引入自由空間的概念。如果這種影響程度小到可以忽略不計(jì)，則這種傳播環(huán)境可近似認(rèn)為是自由空間傳播。 . 自由空間的電波呈對(duì)數(shù)變化，能量損耗公式為 Loss=+20lgd+20lgf （ 51） 其中， d為火源到傳感器的距離 (km)， f電波頻率 (GHz)。 C)為火源溫度， TX(176。 ∴ 根據(jù)三角形余弦公式可得 COS∠ BOC=（ BO2+CO2BC2） /2*BO*CO ∴ BC = B O CC O SCOBOCOBO ??? ***222 ∴ BC= OC O SRRRR 45***222 ?? = 2/222 22 RR ? ∴ BC= R22? (57) 如圖 52， E 點(diǎn)為 OB 延長(zhǎng)線與線段 AB 的交點(diǎn)，設(shè)∠ EBD=α，∠ DBC=β， 設(shè) TCTA COSβ =(BD2+BC2CD2)/2*BD*BC (58) ∵ ∠ ABC=135176。 arccos[RRBDCDBDTTTTTT22*10*210)22(10)( l g)( l g22)( l g2?????????? ] （ 59） α角即為 OB 方向與 火源方向的夾角， 設(shè) OF 方向?yàn)闄C(jī)器人行走方向，也即機(jī)器人正面方向， 可 再設(shè)傳感器組上 F 為第一個(gè) 傳感器 點(diǎn)， B 為順時(shí)針?lè)较蛏系牡?N 個(gè)傳感器（ N=1， 2， 3，??， 8） ， 則 OB 與 OF 的夾角為 45176。 arccos[RRBDCDBDTTTTTT22*10*210)22(10)( l g)( l g22)( l g2?????????? ] 根據(jù)此夾角調(diào)整機(jī)器人的方向， 即機(jī)器人按順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng) γ， 即能準(zhǔn)確找出火源位置。C)距離(m) 圖 54 6 總結(jié) 22 6 總結(jié) 本次實(shí)驗(yàn)我們做的是以 51 系列單片機(jī)為基礎(chǔ)的滅火機(jī)器人系統(tǒng)。為以后在工作中更好與同事合作打下了基礎(chǔ)。 在這個(gè)過(guò)程中，我們更好的學(xué)會(huì)了利用圖書(shū)館及網(wǎng)絡(luò)資源 ，加強(qiáng)了我們的自學(xué)能力，也學(xué)到了不少的東西。 參考文獻(xiàn) 23 參考文獻(xiàn) [1] 孫傳友，孫曉斌 等 .感測(cè)技術(shù)基礎(chǔ) .北京 :電子工業(yè)出版社 ,~133 [2] 徐安，陳耀 等 .單片機(jī)原理與應(yīng)用 .北京希望電子出版社 2021, 187~191 [3] 康華光 ,陳大欽 等 .電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬部分與數(shù)字部分 .高等教育 出版社 ,1998. [4] 李靜，裘祖榮，齊永利 等 . 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