【正文】 圖顯示整個場地地圖以及小車當(dāng)前在地圖上的位置。遠(yuǎn)程顯示臺液晶屏可以實時顯示整個過程，遠(yuǎn)程顯示臺語音播報：熄滅火源 1。遠(yuǎn)程顯示臺液晶屏可以實時顯示整個過程，遠(yuǎn)程顯示臺語音播報：熄滅火源 2。 啟動區(qū) 滅火 滅火 36 測試表明，小車能夠較好的完成題目要求的基本要求和發(fā)揮部分。遠(yuǎn)程顯示臺的應(yīng)用，為實際生活中的滅火機器人的模擬遠(yuǎn)程顯示。計算機控制系統(tǒng)。北京：清華大學(xué)出版社 ， 2020 3. 船倉一朗，土屋 堯等（日）。凌陽 16 位單片機應(yīng)用基礎(chǔ)。數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)。 。單片微型計算機原理與接口技術(shù)。模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)。宗光華，楊 洋，唐伯雁譯。傳感器和信號調(diào)節(jié)，第 2 版。我們的遠(yuǎn)程顯示監(jiān)控只是應(yīng)用了無線傳輸，并沒有用攝像頭就實現(xiàn)了機器人位置及狀態(tài)的顯示，節(jié)約了成本。 通過遠(yuǎn)程顯示臺的液晶繪圖實時顯示，能夠直觀、形象、美觀的顯示小車的狀態(tài)。遠(yuǎn)程顯示臺液晶屏可以繪圖顯示小車回到初始位置?；鹪次恢眉靶≤嚠?dāng)前位置在液晶屏上能夠繪圖顯示?；鹪次恢眉靶≤嚠?dāng)前位置在液晶屏上能夠繪圖顯示。 小車完成此過程的路線示意圖如圖 28 所示： 圖 28 小車路線示意圖（測試 3） 啟動區(qū) 滅火 滅火 35 發(fā)揮功能及其他功能測試 我們在場地上隨即放置兩個蠟燭，蠟燭擺放位置及場地示意圖如圖 29 所示： 圖 29 小車發(fā)揮功能及其它功能 測試 測試步驟如下： （ 1）遠(yuǎn)程復(fù)位啟動電動車。同時小車語音播報：發(fā)現(xiàn)火源 2。將第一根蠟燭熄滅后，遠(yuǎn)程顯示臺能夠顯示并語音播報：已熄滅火源 1。完成此過程所用時間為 秒。 小車從啟動區(qū)啟動后能夠找到蠟燭，此時，遠(yuǎn)程顯示臺的液晶屏顯示并語音報警：找到火源 1。走到第一列后豎直到底，然后返回場地中間的橫向白 線處，按照橫向白線走到場地的盡頭后轉(zhuǎn)彎 180 度，返回啟動區(qū)。這樣通過一級或者二級加速就可以調(diào)節(jié)小車回到白線的上方。 當(dāng)?shù)玫降脵?quán)值大于 0 時就可以知道小車現(xiàn)在在白線的偏右側(cè)。對于同一列的三個傳感器來說，中間傳感器的權(quán)值位 0，兩側(cè)傳感器的權(quán)值分別為 2 和－ 2。 滅火子程序流程圖 當(dāng)小車檢測到火焰時，由于有障礙物的存在，需要對不同坐標(biāo)上的火焰分別進行判斷。同時 PT2262具有 8位地址編碼，能夠防止各個無線模塊之間的干擾。其中發(fā)射芯片PT2262 將載波振蕩器、編碼器和發(fā)射單元集成于一身，使發(fā)射電路變得非常簡潔。從而計算出小車前進的路程?？梢詼绲魧ほE白線兩側(cè)的火焰。 22 火焰?zhèn)鞲衅鞯膶嵨飯D如 15 圖所示： 圖 15 火焰?zhèn)鞲衅? 電機驅(qū)動電路的設(shè)計 我們采用電機驅(qū)動芯片 L298N 作為電機驅(qū)動，驅(qū)動電路的設(shè)計如圖 16 所示： 圖 16 L298 電機驅(qū)動電路 L298N 的 12 四個引腳接到單片機上，通過對單片機的編程就可以實現(xiàn)兩個直流電機的正反轉(zhuǎn)。我們只需要在相應(yīng)的位置打開或關(guān)閉“近視”和“遠(yuǎn)視”傳感器就可以對不同距離的火焰進行測量。 經(jīng)試驗驗證，本電路工作性能穩(wěn)定，能耗較低，能夠較好的滿足題目的需要。中間傳感器安裝實物圖如圖所示： 圖 13 中間傳感器的安裝 21 火焰?zhèn)鞲衅骷捌湔{(diào)理電路的設(shè)計 火焰?zhèn)鞲衅鞯暮脡膶τ谠撓到y(tǒng)的功能能否實現(xiàn)十分重要。前后三個傳感器的安裝位置與安裝方法相一致。 而且經(jīng)試驗驗證給此電路供電的電池的壓降較小。 但是這種電路用電量比較大，給此種傳感器調(diào)理電路供電的電池壓降較快。 當(dāng)沒有光反射回來時，光電對管中的三極管不導(dǎo)通， VT1 截至，其集電極輸出高電平。 51 最小系統(tǒng)板及并口轉(zhuǎn)下載線的示意圖如 圖 9 所示： 圖 9 AT89S52 與并口連接圖 將并口線的 1 1 1 17 和 RST、地線通過 74LS373 鎖存器引出，做成七線下載頭。不用燒寫器而只用串口或者并口就可以往單片機中下載程序。 我們用一個“遠(yuǎn)視”傳感器和一個“近視”傳感器是出于如下的考慮：小車轉(zhuǎn)彎后火焰?zhèn)鞲衅骺梢詸z測到遠(yuǎn)列的火焰而停下滅 火，使用這種“遠(yuǎn)近視”傳感器交替使用可以較好的避免這種情況的出現(xiàn)。 在小車橫向掃描時用“遠(yuǎn)視”傳感器進行掃描。走到邊界后原地轉(zhuǎn)彎 180度后走到場地的中間再向右掃描，在向右的過程中檢測路徑的兩側(cè)是否有火焰。因此要想讓小車實現(xiàn) 題目的要求，還要加上避障傳感器。然后根據(jù)火焰的坐標(biāo)確定滅火路線。 因此我們放棄了這種方案，而去尋找其他的方法。坐標(biāo)與坐標(biāo)之間的連接方式有很多，因此有很多條路徑，而且小車在走每條路徑的同時又需要檢測前方是否有障礙物。小車的路線示意圖如圖 6 所示： 圖 6 小車行進路線示意圖（方案 2） 這樣在小車走完一遍橫向和縱向的路程后，就可以知道任意位置的火焰的坐標(biāo)。 （ 3） 這種檢測方法走的路程較多，小車略顯不夠智能。小車行進路線的示意圖如圖 5 所示： 2 節(jié)鋰電池 AT89S52 光電對管尋跡 火焰?zhèn)鞲衅? L298N 驅(qū)動直流電機 3 節(jié)鋰電池 光電開關(guān)避障模塊 滅火風(fēng)扇 2 節(jié)鋰電池 DF 無線發(fā)射模塊 DF 無線接收模塊 4X8LCD 液晶屏顯示 SPCE061B 車載數(shù)碼管和 LED 點陣 SPCE061B 語音播報 語音播報 光電對管測速 14 圖 5 小車行進路線示意圖（方案 1） 這樣小車可以掃描到所有的黑方格來檢測有沒有火源。然后返回到場地中間處徑直往右走到場地的中間，在這個過程中并不檢測小車的火焰?zhèn)鞲衅鳌Ｓ捎趫龅貫榉礁裥蛨龅?，而我們的光電對管可以順利的實現(xiàn)尋跡，轉(zhuǎn)彎與方格的計數(shù)。 （ 7） 凌陽 61B 板作為語音控制模塊。 （ 3） 用 3 節(jié)鋰電池為直流電機供電，用兩組每組兩節(jié)電池分別為單片機傳感器和舵機供電。實驗驗證 CH451 能夠很好的實現(xiàn)數(shù)碼管和LED 點陣的驅(qū)動。 數(shù)碼管的驅(qū) 動是用 CH451 實現(xiàn)的。 由于車載顯示模塊只是用來顯示路程、時間和滅火數(shù)目，都為一些數(shù)字，這就為數(shù)碼管的使用變成了可能。但是由于小車是在不停的運動中，使用液晶屏在遠(yuǎn)距離觀測時顯示不易觀察。 方案 1：用 OCM2X8C 液晶屏。 LCD 由于其顯示清晰，顯示內(nèi)容豐富、清晰，顯示信息量大，使用方便，顯示快速而得到了廣泛的應(yīng)用。數(shù)碼管由于顯示速度快，使用簡單，顯示效果簡潔明了而得到了廣泛應(yīng)用。系統(tǒng)中為保證穩(wěn)定，采用芯片PT2262,PT2272M4 進行數(shù)據(jù)編解碼，由于數(shù)據(jù)傳輸量較小，經(jīng)過測試，方案可行。 無線收發(fā)模塊 無線數(shù)據(jù)傳輸被廣泛應(yīng)用在車輛監(jiān)控、遙控、遙測、小型無線網(wǎng)絡(luò)、無線數(shù)據(jù)通信、機器人控制、數(shù)字音頻、數(shù)字圖像的傳輸?shù)阮I(lǐng)域中。 方案 3：使用凌陽精簡板開發(fā)板 61B 板，該精簡開發(fā)板體積小，使用方便，且具有凌陽系列的很強的語音處理功能，且具有語音播報和辨識的模塊。用這種方法雖然比較簡介方便，但是在地址模式所占 IO 口較多 ,在操作模式下進行隨機 播放又需快進 ,較適合于順序播放。由分立元件構(gòu)成電機驅(qū)動電路，結(jié)構(gòu)簡單，價格低廉，在實際應(yīng)用中應(yīng)用廣泛。 電機驅(qū)動模塊 方案 1：采用專用芯片 L298N 作為電機驅(qū)動芯片。由于其內(nèi)部由高速電動機提供原始動力，帶動變速（減速）齒輪組，可以產(chǎn)生大扭力。雖然采用步進電機有諸多優(yōu)點，步進電機的輸出力矩較低，隨轉(zhuǎn)速的升高而下降，且在較高轉(zhuǎn)速時會急劇下降，其轉(zhuǎn)速較低，不適用于小車等有一定速度要求的系統(tǒng)。 電機模塊 本系統(tǒng)為智能電動車，對于電動車來說，其驅(qū)動輪的驅(qū)動電機的選擇就顯得十分重要。光電對管照射到黑色和白色的邊界時輸出信號會有跳變。但是由于我們的電動車較小，比較細(xì)小的磁鐵不易尋找。 如果在車輪的內(nèi)側(cè)裝上一條細(xì)磁鐵，把霍耳傳感器同樣裝在車輪的內(nèi)側(cè)，測量火焰?zhèn)鞲衅鞯妮敵鼍涂梢灾儡囕嗈D(zhuǎn)過的圈數(shù)。 10 測速計程模塊 方案 1：用霍耳傳感器進行測速。當(dāng)有光線反射回來時，輸出低電平。 因此我們考慮其他的方案。然后將這信號放大后 送入單片機。 我們把用黑塑料包住的傳感器稱為“近視”傳感器，把沒有處理過的稱為“遠(yuǎn)視”傳感器。 因此我們選擇了方案 5。但是用 CCD 圖像傳感器需要處理的信號量太大，且體積較大，不使用與本系統(tǒng)。 紫外線火焰?zhèn)鞲衅鞯撵`敏度高，相應(yīng)速度快，抗干擾能力強，對明火特別敏感，能對火災(zāi)立 即作出反應(yīng)。煙霧傳感器廣泛應(yīng)用與火警檢測。 方案 1：用溫度傳感器如熱電偶，熱電偶在工業(yè)應(yīng)用 上十分廣泛。此光電對管調(diào)理電路簡單，工作性能穩(wěn)定。 RPR220 采用 DIP4 封裝，其具有如下特點： （ 1） 塑料透鏡可以提高靈敏度。紅外發(fā)射管發(fā)出紅外線，當(dāng)發(fā)出的紅外線照射到白色的平面后反射 ，若紅外接收管能接收到反射回的光線則檢測出白線繼而輸出低電平，若接收不到發(fā)射管發(fā)出的光線則檢測出黑線繼而輸出高電平。將阻值的變化值經(jīng)過比較器就可以輸出高低電平。 尋跡傳感器模塊 方案 1：用光敏電阻組成光敏探測器。 方案 3：采用 3 節(jié) 可充電式鋰電池為直流電機供電，用 2 節(jié)鋰電池經(jīng)過 7805 的電壓變換為單片機和傳感器供電。因此我們放棄了此方案。 電源模塊 由于本系統(tǒng)需要電池供電， 我們考慮了如下集中方案為系統(tǒng)供電。用戶只需使用在線調(diào)試器，不用再外接任何器件即可以完成語音錄放等功能。且該系列的 51 單片機可以不用燒寫器而直接用串口或并口就可以向單片機中下載程序。如果單純的使用凌陽單片機，在語音播報的同時小車的控制容易出現(xiàn)不穩(wěn)定的情況。 方案 2：采用凌陽公司的 16 位單片機，它是 16 位控制器，具有體積小、驅(qū)動能力高、集成度高、易擴展、可靠性高、功耗低、結(jié)構(gòu)簡單、中斷處理能力強等特點。 CPLD 可以實現(xiàn)各種復(fù)雜的邏輯功能、規(guī)模大、密度高、體積小、穩(wěn)定性高、 IO 資源豐富、易于進行功能擴展。 對于車架材料的選擇，我們經(jīng)過比較選擇了鋁合金。 在安裝時我們并不把兩個萬向輪裝在一個平面上。 方案 2：自己制作電動車。其次，這種電動車一般都是前輪轉(zhuǎn)向后輪驅(qū)動，不能適應(yīng)該題目的方格地圖，不能方便迅速的實現(xiàn)原地保持坐標(biāo)轉(zhuǎn) 90 度甚至 180 度的彎角。本 系統(tǒng)的方框圖如圖 2 所示： 6 圖 2 系統(tǒng)方框圖 為較好的實現(xiàn)各模塊的功能，我們分別設(shè)計了幾種方案并分別進行了論證。蠟燭置于方框的中間位置。 （ 3）滅火方式不限，但不 允許碰倒蠟燭。 （ 2）能夠自動計算和顯示路程。 （ 3）能夠發(fā)現(xiàn)并撲滅第二個火焰。顯示臺由 OCMJ4X8C 液晶屏 和 2 個按鍵進行實時狀態(tài)顯示和啟動控制。舵機帶動滅火風(fēng)扇左右轉(zhuǎn)向擺動進行滅火。 1