【正文】 我愿在未來的學習過程中，以更加豐厚的 成果來答謝曾經(jīng)關心、幫助和支持過我的 所有領導、老師、同學和朋友。 常州大學本科生畢業(yè)設計（論文） 第 30 頁 共 45 頁 致 謝 大學四年 的學習和生活就要隨著這篇論文的答辯而結束了。在第四次實驗中，小車缺少后面缺少避障。于是在滅火電機的電源端加了 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，開始設計的時候，只設計了 4 個火焰檢測傳感器，分別是前面裝兩個，一個近距離的一個遠距離的，然后左右各裝一個。 本系統(tǒng)共使用 6 個 火焰 傳感器， 裝在 小車車頭 ，每隔 45 度角裝載一個 ，正前方裝有兩個，一個近距離的，一個遠距離的。調試各模塊主要實現(xiàn)一下各功能： （ 1）電機驅動模塊：主要用來控制兩個直流電機，實現(xiàn)前進、后退、左轉，右轉，停止等功能，這個模塊是實現(xiàn)避障和尋火模塊的基本條件； （ 2）避障模塊：通過檢測 ，實現(xiàn)小車的左避障、右避障和后退右轉避障； （ 3）尋火模塊：通過檢測 ~，單片機控制電機行進到火源的位置； （ 4） 顯示模塊：在 LCD1602上分別顯示小車的滅火次數(shù)和行進狀態(tài) 避障的 實現(xiàn) 根據(jù) 紅外 傳感器工作原理，當檢測到 前方障礙物時 信號線將 被 置為低電平 ，信號線均與單片機相連， 提供單片機 檢測 。在這部分調試中主要使用的工具是萬用表，用來完成檢測電路中是否存在斷路或者短路情況等。；（ 3）當左邊傳感器有信號時，小車停下并右轉 45176。 常州大學本科生畢業(yè)設計（論文） 第 21 頁 共 45 頁 避障模塊設計 有左右都 有否有無開 始采 集 紅 外 電對 管 信 號判 斷 障 礙 位 置右 轉 4 5 176。 [13] 本系統(tǒng) 就 選用了 C 語言 來編制本設計的程序 。 12XTAL30pFC130pFC2GND10uFCRST10KR1VCC GNDResX1X2 圖 24 時鐘電路 圖 25 復位電路 單片機的復位需要至少持續(xù)兩個機器周期以上的高電平的時間，所以在剛開始上電的時候圖 25 中的電容充電，所以在單片的復位引腳 RST 上會出現(xiàn)大于 2 個機器周期的高電平， 給 單片機復位，在單片機的運行過程中上電單片機就會自動復位。 /EA/VPP：當 /EA 保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（ 0000HFFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲器。然而要注意的是：每當用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個 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 TTL 門電流，當 P2 口被寫 “1”時，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。 片內(nèi)振蕩器和時鐘電路 全靜態(tài)工作： 0Hz40Hz 該器件與工業(yè)標準的 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控制系統(tǒng)和 L298N 芯片的邏輯供電的供電需要。 液晶結構 如圖 19 圖 20 所示： 圖 19 1602 液晶結構圖 圖 20 LCD1602 引腳圖 管腳功能如表 3 所示： 常州大學本科生畢業(yè)設計（論文） 第 14 頁 共 45 頁 表 3 引腳接口說明表 編號 符號 引腳說明 編號 符號 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 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 傳感器的設計中，我們在車體底盤的前端裝有二個避障傳感器，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傳感器，用于物體的反射式檢測，該傳感器具有體積小，功耗低，應用方便，穩(wěn)定可靠等優(yōu)點。前些年常用 μPC1373H、CX20xx6A 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)射的波長為 940nm的紅外光信號，而對于其他波長的光線則不能接收。 圖 10 滅火電機驅動 常州大學本科生畢業(yè)設計（論文） 第 9 頁 共 45 頁 L298 驅動芯片結構如圖 8 所示。經(jīng)實驗驗證，系統(tǒng)工作穩(wěn)定。 紅外火焰探頭將外界紅外光的強弱變化轉化為 電壓 的變化，通過 電位比較器來反應高低電平的變化 。 ? NTC 熱敏電阻和光敏晶體管測量方案 熱 敏電 阻電 路光 敏電 阻電 路A / D轉 換器單片機 圖 5 NTC 熱敏電阻和光敏電阻測量系統(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 電阻構成分壓電路，當溫度 光亮 變化時 其 阻值變化， 進而 分壓變化，然后將這電壓信號經(jīng)過運放放大調理成 0— 5V 的電壓信號，經(jīng) A/D 轉換變成數(shù)字信號送給單片機。紅外光電開關操作簡單，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。 人機交互單元，由按鍵及顯示單元組成。 常州大學本科生畢業(yè)設計（論文） 第 2 頁 共 45 頁 課題任務 根據(jù)自動控制的基本要求，自動滅火避障智能小車必須在無人干預的情況下依靠處理器自動完成所有的系統(tǒng)設計要求。目前重點研究開放式、模塊化控制系統(tǒng)，人機界面更加友好，具有良好的語言及圖形編輯界面。消防部隊將面對的火災和應急救援的形勢相當復雜。避障采用 E18D50NK 型號的光電傳感器，該傳感器具有探測距離遠、受可見光干擾小、價格便宜、易于裝配、使用方便等特點。 此設計以數(shù)字集成電路技術為基礎并以單片機技術為核心 ， 依據(jù)傳感器的信號傳入單片機實現(xiàn)各種指令處理。尤其是在高溫、有毒、易燃易爆等復雜環(huán)境中，為切實增強消防部隊撲救大火的能力，也為更好地保護廣大官兵的生命安全，配備消防機器人已勢在必行 。同時機器人的控制器的標準化和網(wǎng)絡化以及基于 PC機網(wǎng)絡式控制器已成為研究熱點。滅火通過火焰檢測傳感器找到蠟燭， 控制電機 引導小車走向蠟燭附近并吹滅蠟燭。按鍵實現(xiàn)人機交互；顯示采用 LCD1602液晶模塊，可以提供豐富、直觀、友好的信息界面。然后將這信號放大后送入單片機。當有光線反射回來時，輸出低電平。 實驗中發(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，數(shù)值越小；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 單片機常州大學本科生畢業(yè)設計（論文） 第 7 頁 共 45 頁 3 系統(tǒng)硬件電路設計 控制電路 本設計 要實現(xiàn)對路徑的準確定位和精確測量采用直流減速電機。 圖 8 L298 驅動芯片 L298N 是 SGS 公司的產(chǎn)品，內(nèi)部包含 4 通道邏輯驅動電路，是一種二相和四相電機的專用驅動器，即內(nèi)含二個 H 橋的高電壓大電流雙全橋式驅動器，接受標準 TTL 邏輯電平信號，即可驅動 46V、 2A 以下的電機。滅火風扇的安裝 滅火風扇固定一根彎曲的鋁合金長條上，可以上下搬動控制滅火風扇的角度。因而保證了接收的準確性和靈敏度 [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 。輸出信號為數(shù)字量，不需要進行 A/D 轉換，可直接與單片機的 I/O 口相連，檢測到目標時信號線輸出是低電平，正常狀態(tài)時為高電平。兩個傳感器微微向兩邊傾斜一點，防止有障礙物時擦邊。 或 5V 工作電壓，對比度可調 7805 芯片有 3 個引腳，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和閃爍存儲器組合在單個芯片中， STC89C52是一種高效微控制器， STC89C52單片機為很多嵌入常州大學本科生畢業(yè)設計（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廉的方案。 三級程序存儲器鎖定 管腳說明： VCC：供電電壓 ； GND：接地 ； P0 口： P0 口為一個 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， 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 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 請求 INT1 外部中斷 1 請求 T0 定時 器 /計數(shù)器 0 計數(shù)輸入 T1 定時器 /計數(shù)器 1 計數(shù)輸入 WR 外部 RAM 寫選通 RD 外部 RAM 讀選通 P3 口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。如想禁止 ALE 的輸出可在 SFR8EH 地址上置 0。注意加密方式 1 時， /EA 將內(nèi)部鎖定為 RESET；當 /EA 端保持高電平時，此間內(nèi)部程序存儲器。 4 軟件設計 一個應用系統(tǒng)要完成各項功能，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計的程序。尋 火判 斷 前 面 火 源左 轉 4 5 176。 顯示模塊的設計 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 使能信號口，每次對液晶的操作必須先拉高 EN 信號， 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 個紅外傳感器，放置 在 小車車頭 ，左右各一個，用來判斷前方障礙物； 常州大學本科生畢業(yè)設計（論文） 第 24 頁 共 45 頁 表 5 小車運動狀態(tài)表 左避障頭 右避障頭 小車運動狀態(tài) 傳感器狀態(tài) 0 0 后退，右轉 90176。近距離火焰?zhèn)鞲衅饔脕砼袛嗍欠駟訙缁痫L扇； 表 6 小車檢測到火焰運動狀態(tài)表 傳感器狀態(tài) 左 1 左 2 中近 中遠 右 2 右 1 小車運動狀態(tài) 1 1 1 1 1 1 前進 0 1 1 1 1 1 左轉 1 0 1 1 1 1 左轉 1 1 1 0 1 1 前進 1 1 0 0 1 1 停止 1 1 1 1 1 0 右轉 1 1 1 1 0 1 右轉 1 1 1 0 1 1 前進 0 0 1 1 1 1 左轉 1 1 1 1 0 0 右轉 如表 6 所示，火焰?zhèn)鞲衅鳈z測到火源時， 小車將根據(jù)火源的方向控 制轉向；在無火源的情況下， 單片機控制電機 向前走 ；當右側 火焰?zhèn)鞲衅?檢測到 火源時 ，單片機控制電機向 右 轉； 直到中間火源傳感器檢測到火源，然后前進到中間近距離火源傳感器檢測到常州大學本科生畢業(yè)設計（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候很容易出現(xiàn)偏差，因為火焰?zhèn)鞲衅髦g是相隔 90 度，檢測的范圍廣但是不夠細，在 90 度中間的檢測不到，在車子行走很長一段路后才能找到，這樣導致車頭對不準蠟燭，也就不好吹滅蠟燭。把電容接上后，發(fā)現(xiàn)雜波明顯減少。在第六次實驗中，小車在滅掉第二個火源之后 ，可能是電量不足，沒有檢測到火源。有許許多多的舍不得，也有許許多多的感謝要說。永遠以一顆為人民服務的心來回報社會。最重要的是讓我有了責任感，對自己、對家人和對社會。 通過寫此論文，使對各芯片的工作原理有了更深入的認識，使能夠理論聯(lián)系實際，同時也建立起了很強的思考能力，并學習到了課本以外的東西，最重要的是鍛煉了獨立思考和獨立動手的能力，這將為以后走向工作崗位打下了堅實的基礎。在第六次實驗中，小車滅掉第二個火源倒車右轉之后就沒有找到火源。用示波器測量發(fā)現(xiàn)滅火電機啟動的時候，有很大的雜波出來，于是懷疑是電機轉動的時候產(chǎn)生的高頻電磁波干擾了電源，導致單片機復位。把穩(wěn)壓芯片取下，換上新的，并且把引腳接對后，通電電源指示燈也亮了，測量電壓符合要求 ，并且芯片也不發(fā)熱。 尋找火源的 實現(xiàn) 根據(jù) 前面介紹的火源檢測電路 工作原理 ， 當檢測到 前方火源 信號 時 將 輸出 低電平 ，這里將 6 個