【正文】 電源模塊 等組成。 根據(jù)題目的要求， 智能尋跡滅火小車控制系統(tǒng)采 用一片 STC89C51單片機作為本控制系統(tǒng)的主控芯片，硬件包括以下幾個模塊：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。 本設計 通過 采用 STC89C51單片機為 控制核心 ， 實現(xiàn)對小車的智能控制 。以蠟燭模擬火源，隨機分布在場地中， 模擬滅火比賽 場地如圖 。 4. 若有則繼續(xù)滅火，若無則停止工作。 4． 使用以 7805芯片為核心的穩(wěn)壓設計，以 L298為核心的電機驅動設計，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性 。 總體設計方案 總體方案為：整個電路分為驅動電機模塊、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、電源模塊六個模塊。但自己制作的小車，車體會比較粗糙，車身重量、平衡，小車的電路設計，這些都比較難良好地實現(xiàn)。而且，用專用電動車具有完整的電機裝配和電機驅動，這用就省去了對電機傳動和電機驅動的設計和 實現(xiàn)。 方案 2：采用直流電機作為該系統(tǒng)的驅動電機 直流電機的控制方法比較簡單，只需給電機的兩根控制線加上適當?shù)碾妷杭纯墒闺姍C轉動起來，電壓越高則電機轉 速越高。 與其它調速系統(tǒng)相比， PWM調速系統(tǒng)有下列優(yōu)點： 1. PWM從處理器到被控系統(tǒng)信號都是數(shù)字形式的，無需進行 數(shù)模轉換 。 綜合考慮，本設計采用了方案 2。缺點是檢測距離短，優(yōu)點是成本低，易于操作。所有我們直接采用 STC89C51作為主控芯片。 方案 3：采用紅外接收二極管 ，紅外接收二極管將外界紅外光的變化轉化為電流的變化，通過 A/D轉換器將模擬信號反映為 0~1023 范圍內的數(shù)字信號。 鑒于以上 3種方案的比較，我們選擇方案 3。因此采用這種方案有點麻煩，而且還會浪費時間和精力。 運城學院計算機科學與技術系畢業(yè)論文 第 6 頁 共 30頁 綜合考慮，本設計采用了方案 2。優(yōu)點：簡單方便。 2． 采用 STC89C51單片機作為控制核心。 6． 采用三極管放大電路驅動風扇模塊 。再用三端穩(wěn)壓管轉換為電機和單片機需要的電壓。 運城學院計算機科學與技術系畢業(yè)論文 第 8 頁 共 30頁 紅外尋跡傳感器 該智能滅火小車在畫有黑線的路面上行駛，由于黑線和路面對光線的反射系數(shù)不同，可 根據(jù)接收到反射紅外線的強弱來判斷 “ 道路 ” —— 黑線。 RPR220是一 種一體化反射型光電探測器，其發(fā)射器是一個砷化鎵紅外發(fā)光二極管，接收器是一個高靈敏度硅平面光電三極管。 圖 紅外尋跡傳感器原理圖 圖中可調電阻 R3可以調節(jié)比較器的 門限電壓，可方便的調節(jié)傳感器的靈敏度。 智能小車引導控制系統(tǒng)的設計與實現(xiàn) 第 9 頁 共 30頁 采用 PWM 調速的直流電機 PWM 的簡介 脈寬調制的全稱為： Pulse WidthModulator， 簡稱 PWM， 由于它的特殊性能 ，常被用于直流負載回路中、燈具調光或直流電動機調 速 。電壓或電流源是以一種通 (1)或斷 (0)的重復脈沖序列被加到模擬負載上去的。因此，我們可以通過單片機，生成固定頻率的脈沖信號，通過改變脈沖信號中的“占空比”來控制電機的轉速。 H型電路可以實現(xiàn)轉速和方向的控制，采用 PWM進行直流電機調速，其實就是把波形作用于電機驅動電路的使用端，因此下面對電機驅動電路進行介紹 。要使電機運轉，必須導通對角線上的一對場效應管。 小車原理圖 小車原理圖如圖 ，電機通過 L293F芯片控制轉動的方向與速度。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轉換器反映為智能小車引導控制系統(tǒng)的設計與實現(xiàn) 第 11 頁 共 30 頁 0～ 255范圍內數(shù)值的變化。 表 火焰?zhèn)鞲衅鲗崪y結果 無火源時，對著日光燈 10cm 20cm 30cm 40cm 50cm 60cm 70cm 80cm 90cm 100cm 紅外火焰探頭將外界紅外光的變化轉化為電流的變化，通過 A/D轉換器反映為 0~1023 范圍內的數(shù)值。此外，遠紅外火焰探頭探測角度為 60176。 運城學院計算機科學與技術系畢業(yè)論文 第 12 頁 共 30 頁 圖 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。 表 電機轉動表 左電機 右電機 含義 HEX 含義 HEX 0 0 0 0 0 0 0 1 前轉 1 0 1 前轉 1 1 0 后轉 2 1 0 后轉 2 1 1 停止 3 1 1 停止 3 整體設計 小車左右兩輪為驅動輪，后萬向輪為支撐輪。 火焰?zhèn)鞲衅饔?4個，分別檢測前后左右方向上的火源，如果左邊的傳感器檢測到火源，則小車向左轉向前進；如果右邊的傳感器檢測到火源，則小車向右轉向前進，如果前邊的傳感器檢測到火源，則小 車向前行進；如果后邊的傳感器檢測到火源，則小車向后轉動 180176。 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。 運城學院計算機科學與技術系畢業(yè)論文 第 16 頁 共 30 頁 程序流程圖 1. 小車滅火的主程序軟件流程圖 如圖 ，首先加點后對小車進行初始化，在這個階段讓小車檢測火源，確定自己的位置，同 時尋找線路。 如果火焰?zhèn)鞲衅鞯男盘栵@示火焰在小車的前方，則小車繼續(xù)前進；如果檢測到火焰在小車的左方，則小車左轉 90度，沿黑白線繼續(xù)前進；如果小車檢測到火焰在小車的右方，則小車右轉 90度，沿黑白線繼續(xù)前進；如果小車檢測到火焰在小車的后方，則小車后轉 180度，沿黑白線繼續(xù)前進。 } void right() //右轉 { P1=0x31。 } void back() //后退 { P1=0x22。 //高電平時間檔 ,共 10個檔位 while(1) { Num = P2。 //指示燈 switch(Num) { case 0x02: //前 進 { run()。 } case 0x06: //左大轉 { big_left()。 } case 0x03: //右大轉 { big_right()。 } else if(STATE_LAST == 0x01 || STATE_LAST == 0x03) //右輪后退 { P1 = 0x20。 } } } } 3． PWM調速代碼 void tim(void) interrupt 1 運城學院計算機科學與技術系畢業(yè)論文 第 20 頁 共 30 頁 { static unsigned char count。 //高電平 } count++。 2．測試方法 將小車放著 場地上，打開小車的電源，讓小車自主發(fā)現(xiàn)火源 (蠟燭 )，并讓小車自動將火滅掉。 （ 3）在小車檢測到偏移時有兩種方案調節(jié)小車的角度：方案 1，偏離側車輪停止，偏移側車輪前進 ； 方案 2，偏離側車輪后退，偏移側車輪前進。該控制系統(tǒng)運用了單片機、紅外尋跡傳感器，直流電機， PWM調速，遠紅外火焰?zhèn)鞲衅鞯燃夹g，基本實現(xiàn)了智能滅火小車的要求。這幾個月的設計是對過去所學知識的系統(tǒng)提高和擴充的過程，為今后的發(fā)展打下了良好的基礎。在此，我要對他表示由衷的感謝，同時也感謝在整個畢業(yè)設計中所有幫助過我的人。 由于自身水平有限，設計中一定存在很多不足之處，敬請各位老師批評指正。 //最后的狀態(tài) unsigned char FIRE。 while(n) for(i=0。 } void left() //左轉 運城學院計算機科學與技術系畢業(yè)論文 第 26 頁 共 30 頁 { P1 = 0x13。 } void stop() //停止 { P1 = 0x33。 } case 0x04: //左轉 100 { left()。 } case 0x01: //右轉 001 { right()。 } case 0x07: //停止 111 { stop()。 } } } //原地尋線 void find_line() { unsigned char Line_P2。 if (Line_P2 == 0x02) { stop()。 big_right()。 //取 if (Count 500) { big_left()。 } if (Fire_P2 == 0x10 || 0x20 || 0x40 || 0x80) { stop()。 } } //滅火函數(shù) outfire(unsigned char Fire_sign) { stop()。 //給出滅火信號 break。 //給出滅火信號 智能小車引導控制系統(tǒng)的設計與實現(xiàn) 第 29 頁 共 30 頁 break。 0x07。 //指示燈 if (Fire_P2 == 0x20 || 0x80) //如果左和右側檢測到火焰則停止 { stop()。 } } } //定時器初始化函數(shù) void timer_init() { TMOD |= 0x01。 //打開中斷 TR0 = 1。 } else { go_line()。 //定時 if (count == PWM_ON) { PWM = 1。 //低電平 } } }