【正文】 我愿在未來的學(xué)習(xí)過程中，以更加豐厚的 成果來答謝曾經(jīng)關(guān)心、幫助和支持過我的 所有領(lǐng)導(dǎo)、老師、同學(xué)和朋友。 常州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 30 頁 共 45 頁 致 謝 大學(xué)四年 的學(xué)習(xí)和生活就要隨著這篇論文的答辯而結(jié)束了。在第四次實(shí)驗(yàn)中，小車缺少后面缺少避障。于是在滅火電機(jī)的電源端加了 的瓷片濾波電容，如圖32 所示。 如圖 31 所示，滅火傳感器的安裝，開始設(shè)計(jì)的時(shí)候，只設(shè)計(jì)了 4 個(gè)火焰檢測(cè)傳感器，分別是前面裝兩個(gè)，一個(gè)近距離的一個(gè)遠(yuǎn)距離的，然后左右各裝一個(gè)。 本系統(tǒng)共使用 6 個(gè) 火焰 傳感器， 裝在 小車車頭 ，每隔 45 度角裝載一個(gè) ，正前方裝有兩個(gè)，一個(gè)近距離的，一個(gè)遠(yuǎn)距離的。調(diào)試各模塊主要實(shí)現(xiàn)一下各功能： （ 1）電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊：主要用來控制兩個(gè)直流電機(jī)，實(shí)現(xiàn)前進(jìn)、后退、左轉(zhuǎn)，右轉(zhuǎn)，停止等功能，這個(gè)模塊是實(shí)現(xiàn)避障和尋火模塊的基本條件； （ 2）避障模塊：通過檢測(cè) ，實(shí)現(xiàn)小車的左避障、右避障和后退右轉(zhuǎn)避障； （ 3）尋火模塊：通過檢測(cè) ~，單片機(jī)控制電機(jī)行進(jìn)到火源的位置； （ 4） 顯示模塊：在 LCD1602上分別顯示小車的滅火次數(shù)和行進(jìn)狀態(tài) 避障的 實(shí)現(xiàn) 根據(jù) 紅外 傳感器工作原理，當(dāng)檢測(cè)到 前方障礙物時(shí) 信號(hào)線將 被 置為低電平 ，信號(hào)線均與單片機(jī)相連， 提供單片機(jī) 檢測(cè) 。在這部分調(diào)試中主要使用的工具是萬用表，用來完成檢測(cè)電路中是否存在斷路或者短路情況等。；（ 3）當(dāng)左邊傳感器有信號(hào)時(shí)，小車停下并右轉(zhuǎn) 45176。 常州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 21 頁 共 45 頁 避障模塊設(shè)計(jì) 有左右都 有否有無開 始采 集 紅 外 電對(duì) 管 信 號(hào)判 斷 障 礙 位 置右 轉(zhuǎn) 4 5 176。 [13] 本系統(tǒng) 就 選用了 C 語言 來編制本設(shè)計(jì)的程序 。 12XTAL30pFC130pFC2GND10uFCRST10KR1VCC GNDResX1X2 圖 24 時(shí)鐘電路 圖 25 復(fù)位電路 單片機(jī)的復(fù)位需要至少持續(xù)兩個(gè)機(jī)器周期以上的高電平的時(shí)間，所以在剛開始上電的時(shí)候圖 25 中的電容充電，所以在單片的復(fù)位引腳 RST 上會(huì)出現(xiàn)大于 2 個(gè)機(jī)器周期的高電平， 給 單片機(jī)復(fù)位，在單片機(jī)的運(yùn)行過程中上電單片機(jī)就會(huì)自動(dòng)復(fù)位。 /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。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過一個(gè) ALE脈沖。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。 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 門電流，當(dāng) P2 口被寫 “1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。 片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路 全靜態(tài)工作： 0Hz40Hz 該器件與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的 MCS51指令集和輸出管腳相兼容。 并且完全能夠滿足壁障小車單片機(jī)控制系統(tǒng)和 L298N 芯片的邏輯供電的供電需要。 液晶結(jié)構(gòu) 如圖 19 圖 20 所示： 圖 19 1602 液晶結(jié)構(gòu)圖 圖 20 LCD1602 引腳圖 管腳功能如表 3 所示： 常州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 14 頁 共 45 頁 表 3 引腳接口說明表 編號(hào) 符號(hào) 引腳說明 編號(hào) 符號(hào) 引腳說明 1 VSS 電源地 9 D2 數(shù)據(jù) 2 VDD 電源正極 10 D3 數(shù)據(jù) 3 VL 液晶顯示偏壓 11 D4 數(shù)據(jù) 4 RS 數(shù)據(jù) /命令選擇 12 D5 數(shù)據(jù) 5 R/W 讀 /寫選擇 13 D6 數(shù)據(jù) 6 E 使能信號(hào) 14 D7 數(shù)據(jù) 7 D0 數(shù)據(jù) 15 BLA 背光源正極 液晶特性如下： 避障模塊的安裝 在避障 傳感器的設(shè)計(jì)中，我們?cè)谲圀w底盤的前端裝有二個(gè)避障傳感器，用來起到避開障礙物的作用。E18D50NK 傳感器是一種紅外線反射式接近開關(guān)傳感器，用于物體的反射式檢測(cè)，該傳感器具有體積小，功耗低，應(yīng)用方便，穩(wěn)定可靠等優(yōu)點(diǎn)。前些年常用 μPC1373H、CX20206A 等紅外接收專用放大電路。紅外接收二極管能很好地接收 紅外發(fā)光二極管 發(fā)射的波長(zhǎng)為 940nm的紅外光信號(hào)，而對(duì)于其他波長(zhǎng)的光線則不能接收。 圖 10 滅火電機(jī)驅(qū)動(dòng) 常州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 9 頁 共 45 頁 L298 驅(qū)動(dòng)芯片結(jié)構(gòu)如圖 8 所示。經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，系統(tǒng)工作穩(wěn)定。 紅外火焰探頭將外界紅外光的強(qiáng)弱變化轉(zhuǎn)化為 電壓 的變化，通過 電位比較器來反應(yīng)高低電平的變化 。 ? NTC 熱敏電阻和光敏晶體管測(cè)量方案 熱 敏電 阻電 路光 敏電 阻電 路A / D轉(zhuǎn) 換器單片機(jī) 圖 5 NTC 熱敏電阻和光敏電阻測(cè)量系統(tǒng)圖 如圖 5 所示，利 用 熱敏 或光敏 電阻的阻值隨溫度 光亮 變化的特性，將 熱敏或光敏電阻 與 線性 電阻構(gòu)成分壓電路，當(dāng)溫度 光亮 變化時(shí) 其 阻值變化， 進(jìn)而 分壓變化，然后將這電壓信號(hào)經(jīng)過運(yùn)放放大調(diào)理成 0— 5V 的電壓信號(hào)，經(jīng) A/D 轉(zhuǎn)換變成數(shù)字信號(hào)送給單片機(jī)。紅外光電開關(guān)操作簡(jiǎn)單，使用方便。超聲波傳感器的原理如圖 3 所示：超聲波由壓電陶瓷超聲波傳感器發(fā)出后，遇到障礙物便反射回來，再被超聲波傳感器接收。 人機(jī)交互單元，由按鍵及顯示單元組成。 常州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 2 頁 共 45 頁 課題任務(wù) 根據(jù)自動(dòng)控制的基本要求，自動(dòng)滅火避障智能小車必須在無人干預(yù)的情況下依靠處理器自動(dòng)完成所有的系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求。目前重點(diǎn)研究開放式、模塊化控制系統(tǒng)，人機(jī)界面更加友好，具有良好的語言及圖形編輯界面。消防部隊(duì)將面對(duì)的火災(zāi)和應(yīng)急救援的形勢(shì)相當(dāng)復(fù)雜。避障采用 E18D50NK 型號(hào)的光電傳感器，該傳感器具有探測(cè)距離遠(yuǎn)、受可見光干擾小、價(jià)格便宜、易于裝配、使用方便等特點(diǎn)。 此設(shè)計(jì)以數(shù)字集成電路技術(shù)為基礎(chǔ)并以單片機(jī)技術(shù)為核心 ， 依據(jù)傳感器的信號(hào)傳入單片機(jī)實(shí)現(xiàn)各種指令處理。尤其是在高溫、有毒、易燃易爆等復(fù)雜環(huán)境中，為切實(shí)增強(qiáng)消防部隊(duì)撲救大火的能力，也為更好地保護(hù)廣大官兵的生命安全，配備消防機(jī)器人已勢(shì)在必行 。同時(shí)機(jī)器人的控制器的標(biāo)準(zhǔn)化和網(wǎng)絡(luò)化以及基于 PC機(jī)網(wǎng)絡(luò)式控制器已成為研究熱點(diǎn)。滅火通過火焰檢測(cè)傳感器找到蠟燭， 控制電機(jī) 引導(dǎo)小車走向蠟燭附近并吹滅蠟燭。按鍵實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互；顯示采用 LCD1602液晶模塊，可以提供豐富、直觀、友好的信息界面。然后將這信號(hào)放大后送入單片機(jī)。當(dāng)有光線反射回來時(shí)，輸出低電平。 實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)在 一定距離范圍內(nèi)，空氣溫度變化非常小，熱敏電阻幾乎不發(fā)生任何變化。外界紅外光越強(qiáng)，數(shù)值越??；紅外光越弱，數(shù)值越大。 紅外接收二極管與電阻分壓電路電位器比較電壓 單片機(jī)常州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 7 頁 共 45 頁 3 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì) 控制電路 本設(shè)計(jì) 要實(shí)現(xiàn)對(duì)路徑的準(zhǔn)確定位和精確測(cè)量采用直流減速電機(jī)。 圖 8 L298 驅(qū)動(dòng)芯片 L298N 是 SGS 公司的產(chǎn)品，內(nèi)部包含 4 通道邏輯驅(qū)動(dòng)電路，是一種二相和四相電機(jī)的專用驅(qū)動(dòng)器，即內(nèi)含二個(gè) H 橋的高電壓大電流雙全橋式驅(qū)動(dòng)器，接受標(biāo)準(zhǔn) TTL 邏輯電平信號(hào)，即可驅(qū)動(dòng) 46V、 2A 以下的電機(jī)。滅火風(fēng)扇的安裝 滅火風(fēng)扇固定一根彎曲的鋁合金長(zhǎng)條上，可以上下搬動(dòng)控制滅火風(fēng)扇的角度。因而保證了接收的準(zhǔn)確性和靈敏度 [12]。最近幾年不論是業(yè)余制作還是正式產(chǎn)品，大多都采用成品 紅外接收頭 。輸出信號(hào)為數(shù)字量，不需要進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換，可直接與單片機(jī)的 I/O 口相連，檢測(cè)到目標(biāo)時(shí)信號(hào)線輸出是低電平，正常狀態(tài)時(shí)為高電平。兩個(gè)傳感器微微向兩邊傾斜一點(diǎn)，防止有障礙物時(shí)擦邊。 或 5V 工作電壓，對(duì)比度可調(diào) 7805 芯片有 3 個(gè)引腳，分別為輸入 IN 端、輸出 OUT 端和接地 GND 端，通常情況下可以提供 的電流，在散熱足夠的情況下可以提供大于 的電流。由于將多功能 8位 CPU和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中， STC89C52是一種高效微控制器， STC89C52單片機(jī)為很多嵌入常州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 16 頁 共 45 頁 式控制 系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。 三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定 管腳說明： VCC：供電電壓 ； GND：接地 ； P0 口： P0 口為一個(gè) 8 位漏 極 開路雙向 I/O 口，每腳可吸收 8TTL 門電流。并因此作為輸入時(shí)， P2 口的管腳被外部拉低，將輸出電流。 P3 口也可作為 STC89C52 的一些特殊功能口，如下表 4 所示： 表 4 P3 口的第二功能 引 腳 第二功能 信 號(hào) 名 稱 RXD 串行數(shù)據(jù)接收 TXD 串行數(shù)據(jù)發(fā)送 INT0 外部中斷 0 請(qǐng)求 INT1 外部中斷 1 請(qǐng)求 T0 定時(shí) 器 /計(jì)數(shù)器 0 計(jì)數(shù)輸入 T1 定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 1 計(jì)數(shù)輸入 WR 外部 RAM 寫選通 RD 外部 RAM 讀選通 P3 口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。如想禁止 ALE 的輸出可在 SFR8EH 地址上置 0。注意加密方式 1 時(shí)， /EA 將內(nèi)部鎖定為 RESET；當(dāng) /EA 端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。 4 軟件設(shè)計(jì) 一個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)要完成各項(xiàng)功能，首先必須有較完善的硬件作保證。 使用 C 語言，大大減少程序的指令，可以快速地完成本設(shè)計(jì)的程序。尋 火判 斷 前 面 火 源左 轉(zhuǎn) 4 5 176。 顯示模塊的設(shè)計(jì) 1602 顯示控制程序框圖如圖 30 所示，液晶的數(shù)據(jù)接口是 P0， 定義為 EN 使能信號(hào)口，每次對(duì)液晶的操作必須先拉高 EN 信號(hào)， 和定義為 1602 的讀寫選擇 口， 定義為 RS 數(shù)據(jù) /命令選擇口。 本系統(tǒng)共使用 兩 個(gè)紅外傳感器，放置 在 小車車頭 ，左右各一個(gè)，用來判斷前方障礙物； 常州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 24 頁 共 45 頁 表 5 小車運(yùn)動(dòng)狀態(tài)表 左避障頭 右避障頭 小車運(yùn)動(dòng)狀態(tài) 傳感器狀態(tài) 0 0 后退，右轉(zhuǎn) 90176。近距離火焰?zhèn)鞲衅饔脕砼袛嗍欠駟?dòng)滅火風(fēng)扇； 表 6 小車檢測(cè)到火焰運(yùn)動(dòng)狀態(tài)表 傳感器狀態(tài) 左 1 左 2 中近 中遠(yuǎn) 右 2 右 1 小車運(yùn)動(dòng)狀態(tài) 1 1 1 1 1 1 前進(jìn) 0 1 1 1 1 1 左轉(zhuǎn) 1 0 1 1 1 1 左轉(zhuǎn) 1 1 1 0 1 1 前進(jìn) 1 1 0 0 1 1 停止 1 1 1 1 1 0 右轉(zhuǎn) 1 1 1 1 0 1 右轉(zhuǎn) 1 1 1 0 1 1 前進(jìn) 0 0 1 1 1 1 左轉(zhuǎn) 1 1 1 1 0 0 右轉(zhuǎn) 如表 6 所示，火焰?zhèn)鞲衅鳈z測(cè)到火源時(shí)， 小車將根據(jù)火源的方向控 制轉(zhuǎn)向；在無火源的情況下， 單片機(jī)控制電機(jī) 向前走 ；當(dāng)右側(cè) 火焰?zhèn)鞲衅?檢測(cè)到 火源時(shí) ，單片機(jī)控制電機(jī)向 右 轉(zhuǎn)； 直到中間火源傳感器檢測(cè)到火源，然后前進(jìn)到中間近距離火源傳感器檢測(cè)到常州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 25 頁 共 45 頁 火源。這樣做發(fā)現(xiàn)小車在尋找火源的時(shí)候很容易出現(xiàn)偏差，因?yàn)榛鹧鎮(zhèn)鞲衅髦g是相隔 90 度，檢測(cè)的范圍廣但是不夠細(xì)，在 90 度中間的檢測(cè)不到，在車子行走很長(zhǎng)一段路后才能找到，這樣導(dǎo)致車頭對(duì)不準(zhǔn)蠟燭，也就不好吹滅蠟燭。把電容接上后，發(fā)現(xiàn)雜波明顯減少。在第六次實(shí)驗(yàn)中，小車在滅掉第二個(gè)火源之后 ，可能是電量不足，沒有檢測(cè)到火源。有許許多多的舍不得，也有許許多多的感謝要說。永遠(yuǎn)以一顆為人民服務(wù)的心來回報(bào)社會(huì)。最重要的是讓我有了責(zé)任感，對(duì)自己、對(duì)家人和對(duì)社會(huì)。 通過寫此論文，使對(duì)各芯片的工作原理有了更深入的認(rèn)識(shí)，使能夠理論聯(lián)系實(shí)際，同時(shí)也建立起了很強(qiáng)的思考能力，并學(xué)習(xí)到了課本以外的東西，最重要的是鍛煉了獨(dú)立思考和獨(dú)立動(dòng)手的能力，這將為以后走向工作崗位打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。在第六次實(shí)驗(yàn)中，小車滅掉第二個(gè)火源倒車右轉(zhuǎn)之后就沒有找到火源。用示波器測(cè)量發(fā)現(xiàn)滅火電機(jī)啟動(dòng)的時(shí)候，有很大的雜波出來，于是懷疑是電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的時(shí)候產(chǎn)生的高頻電磁波干擾了電源，導(dǎo)致單片機(jī)復(fù)位。把穩(wěn)壓芯片取下，換上新的，并且把引腳接對(duì)后，通電電源指示燈也亮了，測(cè)量電壓符合要求 ，并且芯片也不發(fā)熱。 尋找火源的 實(shí)現(xiàn) 根據(jù) 前面介紹的火源檢測(cè)電路 工作原理 ， 當(dāng)檢測(cè)到 前方火源 信號(hào) 時(shí) 將 輸出 低電平 ，這里將 6 個(gè) 信號(hào)線均與單片