【正文】 從老師 身上，我不僅學(xué)到了科研的方法，更重要的是學(xué)會(huì)了如何做人，認(rèn)真對(duì)待每一天。 通過遠(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)。系統(tǒng)由 89S52 通過 IO口控制小車的前進(jìn)后退以及轉(zhuǎn)向。 （ 3）發(fā)現(xiàn)第二個(gè)火源時(shí)，遠(yuǎn)程顯示臺(tái)語(yǔ)音播報(bào)：發(fā)現(xiàn)火源 2。完成這些動(dòng)作所用時(shí)間為 秒。同時(shí)小車語(yǔ)音播報(bào)：發(fā)現(xiàn)火源 1。小車路線示意圖如圖 511 所示： 圖 51小車路線示意圖（測(cè)試 1） （ 2）在場(chǎng)地中隨機(jī)放置一根蠟燭。二級(jí)加速比一級(jí)加速的時(shí)間稍長(zhǎng)，因?yàn)闄?quán)值為 2時(shí)小車偏離白線的距離較遠(yuǎn)。 我們給每一個(gè)光電傳感器賦予不同的權(quán)值。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?？梢詼绲魧ほE白線兩側(cè)的火焰。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(duì)不同距離的火焰進(jìn)行測(cè)量。中間傳感器安裝實(shí)物圖 圖 34中間傳感器的安裝 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。 而且經(jīng)試驗(yàn)驗(yàn)證給此電路供電的電池的壓降較小。 當(dāng)沒有光反射回來(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。 經(jīng)試驗(yàn)驗(yàn)證，這種方案編程較容易實(shí)現(xiàn)，且工作穩(wěn)定。 小車在啟動(dòng)區(qū)掃描場(chǎng)地 常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告 16 圖 27 小車行進(jìn)路線示意圖（方案 4） 我們?cè)谛≤嚨膬蓚?cè)裝兩組火焰?zhèn)鞲衅?，每組包含兩個(gè)火焰?zhèn)鞲衅鳌? 啟動(dòng)區(qū) 此時(shí)已記錄下火焰的坐標(biāo) 常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告 15 圖 26小車行進(jìn)路線示意圖（方案 3） 這種方案經(jīng)過認(rèn) 真考慮，有如下幾個(gè)方面難以實(shí)現(xiàn)： （ 1） 火焰?zhèn)鞲衅麟m然可以方向性很好的檢測(cè)到火焰，但是對(duì)于火焰的不同的遠(yuǎn)近距離，火焰?zhèn)鞲衅鞑]有不同的輸出。因此還需要避障傳感器。 方案 2：小車先走到中間的白線，然后橫向走到場(chǎng)地的邊界，同時(shí)檢測(cè)兩側(cè)是否有火焰，如果有火焰的話記下火焰的列坐標(biāo)。走到中間后在向上走檢測(cè)兩次的 6 個(gè)黑方格中是否有火焰。 （ 17） DF無(wú)線收發(fā)模塊用來(lái)遠(yuǎn)程傳輸數(shù)據(jù)。 因此我們使用數(shù)碼管和 LED 點(diǎn)陣作為車載顯示。數(shù)碼管顯示亮度高，遠(yuǎn)程觀測(cè)也比較醒目。該液晶屏可以兩行顯示數(shù)字、漢字，也可以實(shí)現(xiàn)繪圖功能。但是由于我們計(jì)劃在顯示臺(tái)顯示小車前進(jìn)的路線、路程以及當(dāng)前的滅火狀態(tài)。 方案 1：用 DF無(wú)線數(shù)據(jù)收發(fā)模塊。且存儲(chǔ)空間較小，只能存儲(chǔ)總計(jì) 20s 的語(yǔ)音，無(wú)法進(jìn)行語(yǔ)音識(shí)別。 L298N 是一個(gè)具有高電壓大電流的全橋驅(qū)動(dòng)芯片，它相應(yīng)頻率高，一片 L298N 可以分別控制兩個(gè)直流電機(jī)，常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告 11 而且還帶有控制使能端。經(jīng)綜合比較考慮，我們放棄了此方案。將 跳變的輸出信號(hào)送給單片機(jī)進(jìn)行檢測(cè)就可以得到輪子的轉(zhuǎn)速。 霍耳傳感器是非接觸式測(cè)量，而且對(duì)灰塵、濕度、振動(dòng)等環(huán)境條件不敏感。當(dāng)沒有光線反射回來(lái)時(shí)，輸出高電平。超聲波傳感器在避障的設(shè)計(jì)中被廣泛應(yīng)用。 在火焰?zhèn)鞲衅髂K的設(shè)計(jì)中，我們?cè)谲圀w的前頭的兩側(cè)離地大約 15－ 20cm（相當(dāng)于火焰高度）處安裝遠(yuǎn)紅外火焰?zhèn)鞲衅?，且每一?cè)裝有兩個(gè)。但是紫外傳感器檢測(cè)的范圍太大，不適用于本系統(tǒng)。但是熱電偶感應(yīng)的范圍太廣，而且由于火焰只是周圍溫度稍高且范圍較窄。 （ 2） 內(nèi)置可見光過濾器能減小離散光的影響。 但是這種方案受光照影響很大，不能夠穩(wěn)定的工作。再用 2 節(jié)鋰電池經(jīng)另一套 7805 電壓變換電路為舵機(jī)供電。 方案 1：采用 12V 蓄電池為系統(tǒng)供電。 我們自己制作 51 最小系統(tǒng)板，體積很小，下載程序方便，放在車上不會(huì)占用太多的空間。處理速度高，尤其適用于語(yǔ)音處理和識(shí)別等領(lǐng)域。用鋁合金做的車架比塑料車架更加牢固，比鐵制小車更輕便，美觀。經(jīng)過反復(fù)考慮論證， 我們制定了左右兩輪分別驅(qū)動(dòng)，前后萬(wàn)向輪轉(zhuǎn)向的方案。 車體設(shè)計(jì) 方案 1：購(gòu)買玩具電動(dòng)車。 （ 4）小車不能完全離開場(chǎng)地。 （ 4）撲滅二個(gè)火焰的總時(shí)間不超過 5分鐘。 （ 8） DF無(wú)線收發(fā)模塊用來(lái)遠(yuǎn)程傳輸數(shù)據(jù)。 系統(tǒng)功能測(cè)試：基本功能測(cè)試，發(fā)揮功能及其他功能測(cè)試。其用途是將滅火指戰(zhàn)員及滅火劑、 器材裝備安全迅速地運(yùn)到火場(chǎng)，以搶救人員，撲救火災(zāi)。舵機(jī)帶動(dòng)滅火風(fēng)扇左右轉(zhuǎn)向擺動(dòng)進(jìn)行滅火。 ~ 完成消防智能電動(dòng)車硬件部及單元電路的設(shè)計(jì)。 系統(tǒng)功能測(cè)試：基本功能測(cè)試，發(fā)揮功能及其他功能測(cè)試。其用途是將滅火指戰(zhàn)員及滅火劑、器材裝備安全迅速地運(yùn)到火場(chǎng)，以搶救人員，撲救火災(zāi)。舵機(jī)帶動(dòng)滅火風(fēng)扇左右轉(zhuǎn)向擺動(dòng)進(jìn)行滅火。常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告 I 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書 專業(yè) 班級(jí) 姓名 一、課題名稱： 消防智能電動(dòng)車設(shè)計(jì) 二、主要技術(shù)指標(biāo)： （ 1）智能小車從安全區(qū)域啟動(dòng)，自動(dòng)尋找到火源并顯示。尋跡由 RPR220型光電對(duì)管完成，遠(yuǎn)紅外火焰?zhèn)鞲衅鬟M(jìn)行火焰掃描。 而我設(shè)計(jì)的消防智能電動(dòng)車可 通過遠(yuǎn)程 顯示臺(tái)的液晶繪圖實(shí)時(shí)顯示，我們的遠(yuǎn)程顯示臺(tái)只是起到遠(yuǎn)程顯示監(jiān)控的作用，而并沒有遙控滅火電動(dòng)車。 得出結(jié)論： 小車能夠較好 的完成題目要求的基本要求和發(fā)揮部分。 ~ 擬寫“ 消防智能電動(dòng)車的設(shè)計(jì) ”的相關(guān)內(nèi)容，行進(jìn)一步的分析與思考。尋跡由 RPR220 型光電對(duì)管完成，遠(yuǎn)紅外火焰?zhèn)鞲衅鬟M(jìn)行火焰掃描。 而我設(shè)計(jì)的消防智能電動(dòng)車可通過遠(yuǎn)程顯示臺(tái)的液晶繪圖實(shí)時(shí)顯示，我們的遠(yuǎn)程顯示臺(tái)只是起到遠(yuǎn)程顯示監(jiān)控的作用，而并沒有遙控滅火電動(dòng)車。 經(jīng)過反復(fù)論證，我們 確定了如下方案： （ 1） 車體用鋁合金車架手工制作。 （ 9） 4X8 的 LCD 在遠(yuǎn)程控制臺(tái)實(shí)時(shí)顯示小車當(dāng)前狀態(tài)。 （ 5）能夠自動(dòng)計(jì)算和顯示撲滅的火源數(shù)。 （ 5）允許一次重啟動(dòng)機(jī)會(huì)。購(gòu)買的玩具電動(dòng)車具有組裝完整的車架車輪、電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)電路。即左右輪分別用兩個(gè)轉(zhuǎn)速和力矩基本完全相同的直流電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，前后裝兩個(gè)萬(wàn)向輪。 綜上考慮，我們選擇了方案 2。但是當(dāng)凌陽(yáng)單片機(jī)應(yīng)用語(yǔ)音處理和辨識(shí)時(shí)，由于其占用的 CPU 資源較多而使得凌陽(yáng)單片機(jī)同時(shí)處理其它任務(wù)的速度和能力降低。 為了同時(shí)方便使用語(yǔ)音的播報(bào)和識(shí)別，我們選擇了凌陽(yáng)公司的 SPCE061A 精簡(jiǎn)開發(fā)板 61B 板。蓄電池具有較強(qiáng)的電流驅(qū)動(dòng)能力以及穩(wěn)定的電壓輸出性能。采用此種供電方式后，單片機(jī)和傳感器工作穩(wěn)定，舵機(jī)直流電機(jī)工作互不影響，且電池的體積較小， 能夠滿足系統(tǒng)的要求。因此我們考慮其他更加穩(wěn)定的方案。 （ 3） 體積小，結(jié)構(gòu)緊湊。試驗(yàn)驗(yàn)證用熱電偶檢測(cè)火焰精度不高，因此我們放棄了此方案。 方案 4：用 CCD 圖像傳感器。由于火焰?zhèn)鞲衅鞯臋z測(cè)距離很遠(yuǎn)，為了避免錯(cuò)誤檢測(cè)遠(yuǎn)處火焰的情況的出現(xiàn)，我們把每一側(cè)的較低的傳感器用黑色塑料紙包住。但是超聲波傳感器需要 40KHz 的方波信號(hào)來(lái)工作，因?yàn)槌暡▊鞲衅鲗?duì)工作頻率要求較高，偏差在 1％內(nèi)，所以用模擬電路來(lái)做方波 發(fā)生器比較難以實(shí)現(xiàn)。 考慮到本系統(tǒng)只需要檢測(cè)簡(jiǎn)單障礙物，沒有十分復(fù)雜的環(huán)境。特性也不隨時(shí)間而變化。 由于我們電動(dòng)車的尋跡都是用的 RPR220 型光電對(duì)管，所以用該型號(hào)光電對(duì)管進(jìn)行測(cè)速時(shí)可以使用同樣的調(diào)理電路。 方案 2：采用直流減速電機(jī)。用該芯片作為電機(jī)驅(qū)動(dòng)，操作方便，穩(wěn)定性好，性能優(yōu)良。為了能更好的使用語(yǔ)音播放和語(yǔ)音辨識(shí)，我們放棄了此方案。 DF無(wú)線發(fā)射模塊通訊方式為調(diào)頻 AM，工作頻率為 315MHz，為 ISM頻段，發(fā)射頻率 500mW。用數(shù)碼管無(wú)法顯示如此豐富的內(nèi)容，因此我們放棄了此方案。顯示清晰。 使用高亮度 LED 發(fā)光管構(gòu)成點(diǎn)陣，通過編程控制可以顯示中英文字符、圖形及視頻動(dòng)態(tài)圖形。 最終方案 經(jīng)過反復(fù)論證，我們最終確定了如下方案： （ 10） 車體用鋁合金車架手工制作。 （ 18） 4X8 的 LCD 在遠(yuǎn)程控制臺(tái)實(shí)時(shí)顯示小車當(dāng)前狀態(tài)。如此這樣每走半列就檢測(cè) 6 個(gè)黑方格，一直掃描完所有的黑方格，圖中標(biāo)有 X 的黑方格即為每條路徑掃描到的方格。然后小車返回到場(chǎng)地中間在順向走一遍，同時(shí)檢測(cè)兩側(cè)是否有火焰，如果有火焰的話記下火焰的行坐標(biāo)。這在無(wú)形 中為系統(tǒng)硬件和軟件的設(shè)計(jì)增加了難度。因此用此種方案實(shí)現(xiàn)時(shí)，火焰的坐標(biāo)難以確定。每組火焰?zhèn)鞲衅鞫加幸粋€(gè)報(bào)上了一層黑塑料薄膜以縮短其檢測(cè)范圍。 因此我們選擇方案 4 作為本系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方案。 VT1 在該電路中起到濾波整形的作用。因此我們選擇此電路作為我們的傳感器檢測(cè)與調(diào)理電路。我們?cè)O(shè)計(jì)制作的火焰?zhèn)鞲衅骷捌湔{(diào)理電路如圖 35所示。 在傳感器上面加上鋁合金的小管可以增加傳感器的準(zhǔn) 確度。 滅火風(fēng)扇的安裝實(shí)物圖如圖 39和圖 310所示： 圖 39滅火風(fēng)扇安裝實(shí)物圖 常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告 22 圖 310 滅火風(fēng)扇前視圖 測(cè)速計(jì)程模塊的安裝 小 車的速度的測(cè)量是通過光電對(duì)管檢測(cè)碼盤實(shí)現(xiàn)。 接收芯片 PT2272M4 是非鎖存型 4位數(shù)據(jù)輸出，有 8位地址編碼，有效防止了各個(gè)無(wú)線模塊之間的干擾。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。這樣通過一級(jí)或者二級(jí)加速就可以調(diào)節(jié)小車回到白線的上方。 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)音啟動(dòng)區(qū) 常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告 29 報(bào)警：找到火源 1。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。 小車完成此過程的路線示意圖如圖 53 所示： 啟動(dòng)區(qū) 滅火 常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告 30 圖 53小車路線示意圖（測(cè)試 3） 5． 2 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 54 所示： 啟動(dòng)區(qū) 滅火 滅火 常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告 31 圖 54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?；鹪次恢眉靶≤嚠?dāng)前位置在液晶屏上能夠繪圖顯示。舵機(jī)帶動(dòng)滅火風(fēng)扇左右轉(zhuǎn)向擺動(dòng)進(jìn)行滅火。我們的遠(yuǎn)程顯示臺(tái)只是起到遠(yuǎn)程顯示監(jiān)控的作用，而并沒有遙控滅火電動(dòng)車。在此謹(jǐn)向?qū)熤乱猿绺叩木匆夂蜕钌畹母兄x ! 感謝機(jī)電系的全體老師 !他們?cè)趯?shí)驗(yàn)過程中都提供了不少的建議和幫助。一個(gè)月來(lái)，從設(shè)計(jì)題目的選擇到研究課題的確定，從課題綱要的制定到論文寫作的完成，無(wú)不凝聚著老師的心血。同時(shí)作為我們的特色的遠(yuǎn)程顯示臺(tái)的工作正常，繪圖顯示清楚，語(yǔ)音播報(bào)清晰，遠(yuǎn)程顯示效果良好。 啟動(dòng)區(qū) 滅火 滅火 常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告 32 第六章 結(jié)論 本設(shè)計(jì) 以鋁合金為車架， AT89S52 單片機(jī)為控制核心，加以直流電機(jī)、舵機(jī)、光電傳感器、火焰?zhèn)鞲衅骱碗娫措娐芬约捌渌娐窐?gòu)成。遠(yuǎn)程顯示臺(tái)液晶屏可以實(shí)時(shí)顯示整個(gè)過程，遠(yuǎn)程顯示臺(tái)語(yǔ)音播報(bào)：熄滅火源 1。同時(shí)小車語(yǔ)音播報(bào)：熄滅火源 2。 找到第一根蠟燭時(shí)，遠(yuǎn)程液晶顯示并語(yǔ)音報(bào)警：找到火源 1。返回啟動(dòng)區(qū)后，遠(yuǎn)程顯示臺(tái)的液晶屏顯示并同時(shí)語(yǔ)音播報(bào)：沒有發(fā)現(xiàn)火源。此時(shí)給右輪加速也分為兩種情況：權(quán)值為 1 時(shí)啟動(dòng)一級(jí)加速；權(quán)值為 2 時(shí)啟動(dòng)二級(jí)加速。用每一個(gè)位來(lái)代表當(dāng)前傳感器的檢測(cè)狀態(tài)。 AV SS 2VD D HDACVS SC32 24R11K C51 04C11 0412J2S pe a ke r132R21KC41 04+54612837U1S P Y 0 0 3 0+C21 00 u1 2 3J1單片機(jī)音頻接口 圖 312語(yǔ)音播放與辨識(shí)電路 無(wú)線收發(fā)模塊的實(shí)現(xiàn) PT2262/2272 是一對(duì)帶地址、數(shù)據(jù)編碼功能的無(wú)線遙控發(fā)射 /接收芯片。 滅火風(fēng)扇的安裝 滅火風(fēng)扇固定在舵機(jī)的舵盤上，這樣可以通過控制舵機(jī)的旋轉(zhuǎn)而實(shí)現(xiàn)風(fēng)扇的左右 90度擺動(dòng)。這樣“遠(yuǎn)視”傳感器和“近視”傳感器的配合使用可以防止小車錯(cuò)誤檢測(cè)到火焰的情況的出現(xiàn)。 車體中間傳感器安裝在直流電機(jī)下面，離地 距離適中。 常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告 18 圖 32光電對(duì)管檢測(cè)電路 2 在圖 32中，可 調(diào)電阻 R3 可以調(diào)節(jié)比較器的門限電壓，經(jīng)示波器觀察，輸出波形相當(dāng)規(guī)則，可以直接夠單片機(jī)查詢使用。 光電對(duì)管電路的設(shè)計(jì) 我們?cè)O(shè)計(jì)并論證了兩種光電對(duì)管檢測(cè)及調(diào)理電路，電路原理圖分別如 圖 31和圖 32所示： 圖 31光電對(duì)管檢測(cè)電路 1 圖 31 所示電路中， R1 起限流電阻的作用，當(dāng)有光反射回來(lái)時(shí)，光電對(duì)管中的三極管導(dǎo)通 ， R2 的上端變?yōu)楦唠娖?，此時(shí) VT1 飽和導(dǎo)通，三極管集電極輸出