【正文】 圖顯示整個(gè)場(chǎng)地地圖以及小車當(dāng)前在地圖上的位置。遠(yuǎn)程顯示臺(tái)液晶屏可以實(shí)時(shí)顯示整個(gè)過(guò)程，遠(yuǎn)程顯示臺(tái)語(yǔ)音播報(bào)：熄滅火源 1。遠(yuǎn)程顯示臺(tái)液晶屏可以實(shí)時(shí)顯示整個(gè)過(guò)程，遠(yuǎn)程顯示臺(tái)語(yǔ)音播報(bào)：熄滅火源 2。 啟動(dòng)區(qū) 滅火 滅火 36 測(cè)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(tái)的應(yīng)用，為實(shí)際生活中的滅火機(jī)器人的模擬遠(yuǎn)程顯示。計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。北京：清華大學(xué)出版社 ， 2020 3. 船倉(cāng)一朗，土屋 堯等（日）。凌陽(yáng) 16 位單片機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)。數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)。 。單片微型計(jì)算機(jī)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(hào)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(wú)線傳輸，并沒(méi)有用攝像頭就實(shí)現(xiàn)了機(jī)器人位置及狀態(tài)的顯示，節(jié)約了成本。 通過(guò)遠(yuǎn)程顯示臺(tái)的液晶繪圖實(shí)時(shí)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(tái)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(guò)程的路線示意圖如圖 28 所示： 圖 28 小車路線示意圖（測(cè)試 3） 啟動(dòng)區(qū) 滅火 滅火 35 發(fā)揮功能及其他功能測(cè)試 我們?cè)趫?chǎng)地上隨即放置兩個(gè)蠟燭，蠟燭擺放位置及場(chǎng)地示意圖如圖 29 所示： 圖 29 小車發(fā)揮功能及其它功能 測(cè)試 測(cè)試步驟如下： （ 1）遠(yuǎn)程復(fù)位啟動(dòng)電動(dòng)車。同時(shí)小車語(yǔ)音播報(bào)：發(fā)現(xiàn)火源 2。將第一根蠟燭熄滅后，遠(yuǎn)程顯示臺(tái)能夠顯示并語(yǔ)音播報(bào)：已熄滅火源 1。完成此過(guò)程所用時(shí)間為 秒。 小車從啟動(dòng)區(qū)啟動(dòng)后能夠找到蠟燭，此時(shí)，遠(yuǎn)程顯示臺(tái)的液晶屏顯示并語(yǔ)音報(bào)警：找到火源 1。走到第一列后豎直到底，然后返回場(chǎng)地中間的橫向白 線處，按照橫向白線走到場(chǎng)地的盡頭后轉(zhuǎn)彎 180 度，返回啟動(dòng)區(qū)。這樣通過(guò)一級(jí)或者二級(jí)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(shí)就可以知道小車現(xiàn)在在白線的偏右側(cè)。對(duì)于同一列的三個(gè)傳感器來(lái)說(shuō)，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(cè)到火焰時(shí)，由于有障礙物的存在，需要對(duì)不同坐標(biāo)上的火焰分別進(jìn)行判斷。同時(shí) PT2262具有 8位地址編碼，能夠防止各個(gè)無(wú)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(jiǎn)潔。從而計(jì)算出小車前進(jìn)的路程。可以滅掉尋跡白線兩側(cè)的火焰。 22 火焰?zhèn)鞲衅鞯膶?shí)物圖如 15 圖所示： 圖 15 火焰?zhèn)鞲衅? 電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì) 我們采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片 L298N 作為電機(jī)驅(qū)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)如圖 16 所示： 圖 16 L298 電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路 L298N 的 12 四個(gè)引腳接到單片機(jī)上，通過(guò)對(duì)單片機(jī)的編程就可以實(shí)現(xiàn)兩個(gè)直流電機(jī)的正反轉(zhuǎn)。我們只需要在相應(yīng)的位置打開(kāi)或關(guān)閉“近視”和“遠(yuǎn)視”傳感器就可以對(duì)不同距離的火焰進(jìn)行測(cè)量。 經(jīng)試驗(yàn)驗(yàn)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(shí)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(jì) 火焰?zhèn)鞲衅鞯暮脡膶?duì)于該系統(tǒng)的功能能否實(shí)現(xiàn)十分重要。前后三個(gè)傳感器的安裝位置與安裝方法相一致。 而且經(jīng)試驗(yàn)驗(yàn)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(méi)有光反射回來(lái)時(shí)，光電對(duì)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(guò) 74LS373 鎖存器引出，做成七線下載頭。不用燒寫(xiě)器而只用串口或者并口就可以往單片機(jī)中下載程序。 我們用一個(gè)“遠(yuǎn)視”傳感器和一個(gè)“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(cè)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(shí)用“遠(yuǎn)視”傳感器進(jìn)行掃描。走到邊界后原地轉(zhuǎn)彎 180度后走到場(chǎng)地的中間再向右掃描，在向右的過(guò)程中檢測(cè)路徑的兩側(cè)是否有火焰。因此要想讓小車實(shí)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(shí)又需要檢測(cè)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(jìn)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(cè)方法走的路程較多，小車略顯不夠智能。小車行進(jìn)路線的示意圖如圖 5 所示： 2 節(jié)鋰電池 AT89S52 光電對(duì)管尋跡 火焰?zhèn)鞲衅? L298N 驅(qū)動(dòng)直流電機(jī) 3 節(jié)鋰電池 光電開(kāi)關(guān)避障模塊 滅火風(fēng)扇 2 節(jié)鋰電池 DF 無(wú)線發(fā)射模塊 DF 無(wú)線接收模塊 4X8LCD 液晶屏顯示 SPCE061B 車載數(shù)碼管和 LED 點(diǎn)陣 SPCE061B 語(yǔ)音播報(bào) 語(yǔ)音播報(bào) 光電對(duì)管測(cè)速 14 圖 5 小車行進(jìn)路線示意圖（方案 1） 這樣小車可以掃描到所有的黑方格來(lái)檢測(cè)有沒(méi)有火源。然后返回到場(chǎng)地中間處徑直往右走到場(chǎng)地的中間，在這個(gè)過(guò)程中并不檢測(cè)小車的火焰?zhèn)鞲衅?。由于?chǎng)地為方格型場(chǎng)地，而我們的光電對(duì)管可以順利的實(shí)現(xiàn)尋跡，轉(zhuǎn)彎與方格的計(jì)數(shù)。 （ 7） 凌陽(yáng) 61B 板作為語(yǔ)音控制模塊。 （ 3） 用 3 節(jié)鋰電池為直流電機(jī)供電，用兩組每組兩節(jié)電池分別為單片機(jī)傳感器和舵機(jī)供電。實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證 CH451 能夠很好的實(shí)現(xiàn)數(shù)碼管和LED 點(diǎn)陣的驅(qū)動(dòng)。 數(shù)碼管的驅(qū) 動(dòng)是用 CH451 實(shí)現(xiàn)的。 由于車載顯示模塊只是用來(lái)顯示路程、時(shí)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(yùn)動(dòng)中，使用液晶屏在遠(yuǎn)距離觀測(cè)時(shí)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(jiǎn)單，顯示效果簡(jiǎn)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(jìn)行數(shù)據(jù)編解碼，由于數(shù)據(jù)傳輸量較小，經(jīng)過(guò)測(cè)試，方案可行。 無(wú)線收發(fā)模塊 無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸被廣泛應(yīng)用在車輛監(jiān)控、遙控、遙測(cè)、小型無(wú)線網(wǎng)絡(luò)、無(wú)線數(shù)據(jù)通信、機(jī)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(yáng)精簡(jiǎn)板開(kāi)發(fā)板 61B 板，該精簡(jiǎn)開(kāi)發(fā)板體積小，使用方便，且具有凌陽(yáng)系列的很強(qiáng)的語(yǔ)音處理功能，且具有語(yǔ)音播報(bào)和辨識(shí)的模塊。用這種方法雖然比較簡(jiǎn)介方便，但是在地址模式所占 IO 口較多 ,在操作模式下進(jìn)行隨機(jī) 播放又需快進(jìn) ,較適合于順序播放。由分立元件構(gòu)成電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉，在實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)用廣泛。 電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊 方案 1：采用專用芯片 L298N 作為電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片。由于其內(nèi)部由高速電動(dòng)機(jī)提供原始動(dòng)力，帶動(dòng)變速（減速）齒輪組，可以產(chǎn)生大扭力。雖然采用步進(jìn)電機(jī)有諸多優(yōu)點(diǎn)，步進(jìn)電機(jī)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(shí)會(huì)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(jī)模塊 本系統(tǒng)為智能電動(dòng)車，對(duì)于電動(dòng)車來(lái)說(shuō)，其驅(qū)動(dòng)輪的驅(qū)動(dòng)電機(jī)的選擇就顯得十分重要。光電對(duì)管照射到黑色和白色的邊界時(shí)輸出信號(hào)會(huì)有跳變。但是由于我們的電動(dòng)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(cè)量火焰?zhèn)鞲衅鞯妮敵鼍涂梢灾儡囕嗈D(zhuǎn)過(guò)的圈數(shù)。 10 測(cè)速計(jì)程模塊 方案 1：用霍耳傳感器進(jìn)行測(cè)速。當(dāng)有光線反射回來(lái)時(shí)，輸出低電平。 因此我們考慮其他的方案。然后將這信號(hào)放大后 送入單片機(jī)。 我們把用黑塑料包住的傳感器稱為“近視”傳感器，把沒(méi)有處理過(guò)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(hào)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(qiáng)，對(duì)明火特別敏感，能對(duì)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(cè)。 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(duì)管調(diào)理電路簡(jiǎn)單，工作性能穩(wěn)定。 RPR220 采用 DIP4 封裝，其具有如下特點(diǎn)： （ 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(cè)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(cè)出黑線繼而輸出高電平。將阻值的變化值經(jīng)過(guò)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(cè)器。 方案 3：采用 3 節(jié) 可充電式鋰電池為直流電機(jī)供電，用 2 節(jié)鋰電池經(jīng)過(guò) 7805 的電壓變換為單片機(jī)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(yǔ)音錄放等功能。且該系列的 51 單片機(jī)可以不用燒寫(xiě)器而直接用串口或并口就可以向單片機(jī)中下載程序。如果單純的使用凌陽(yáng)單片機(jī)，在語(yǔ)音播報(bào)的同時(shí)小車的控制容易出現(xiàn)不穩(wěn)定的情況。 方案 2：采用凌陽(yáng)公司的 16 位單片機(jī)，它是 16 位控制器，具有體積小、驅(qū)動(dòng)能力高、集成度高、易擴(kuò)展、可靠性高、功耗低、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、中斷處理能力強(qiáng)等特點(diǎn)。 CPLD 可以實(shí)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(jìn)行功能擴(kuò)展。 對(duì)于車架材料的選擇，我們經(jīng)過(guò)比較選擇了鋁合金。 在安裝時(shí)我們并不把兩個(gè)萬(wàn)向輪裝在一個(gè)平面上。 方案 2：自己制作電動(dòng)車。其次，這種電動(dòng)車一般都是前輪轉(zhuǎn)向后輪驅(qū)動(dòng)，不能適應(yīng)該題目的方格地圖，不能方便迅速的實(shí)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(shí)現(xiàn)各模塊的功能，我們分別設(shè)計(jì)了幾種方案并分別進(jìn)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(dòng)計(jì)算和顯示路程。 （ 3）能夠發(fā)現(xiàn)并撲滅第二個(gè)火焰。顯示臺(tái)由 OCMJ4X8C 液晶屏 和 2 個(gè)按鍵進(jìn)行實(shí)時(shí)狀態(tài)顯示和啟動(dòng)控制。舵機(jī)帶動(dòng)滅火風(fēng)扇左右轉(zhuǎn)向擺動(dòng)進(jìn)行滅火。 1