【正文】 ......... 29 .................................................................... 31 致謝 ...................................................................... 32 附錄 ...................................................................... 33 附錄 1 主要元器件清單 ................................................. 34 參 考 文 獻(xiàn) ........................................................... 33 附錄 2 電路圖 ......................................................... 35 附錄 3 程序 ............................................................ 37 附件 4：學(xué)科技能 CDIO 項(xiàng)目申報(bào)書(shū) ........................................ 46 單片機(jī)暑期培訓(xùn) (實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目 )報(bào)告紙 1 / 56 中文摘要 本次設(shè)計(jì) CPU 采用 Atmel公司 STC 系列單片機(jī)中的 89C52RC，完成的是暑期單片機(jī)培訓(xùn)結(jié)束后的實(shí)習(xí)項(xiàng)目。 單片機(jī)暑期培訓(xùn) (實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目 )報(bào)告紙 2 / 56 三 .成果 四 .結(jié)論 本論文設(shè)計(jì)了以 STC89C52RC 為主控制器的簡(jiǎn)易智能滅火小車?；馂?zāi)在現(xiàn)實(shí)生活中是非常普遍的，它被稱為三大自然災(zāi)害之一。 基于人工智能的不斷發(fā)展，各項(xiàng)高興技術(shù)的不斷成熟，在可預(yù)見(jiàn)的將來(lái)，滅火機(jī)器人在功能上會(huì)更具多樣特點(diǎn)，在較多危險(xiǎn)區(qū)域可以完全代替消防員，避免消防員生命傷亡。 本論文設(shè)計(jì)了以 STC89C52RC 單片機(jī)作為主控制器，光敏電阻作為本系統(tǒng)的火焰?zhèn)鞲衅鳎眉t外傳感器進(jìn)行尋跡和避障， L293D作為直流電機(jī)的驅(qū)動(dòng) 芯片。 單片機(jī)暑期培訓(xùn) (實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目 )報(bào)告紙 8 / 56 MCU的選擇 近年來(lái)，單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)發(fā)展迅速，為智能裝置的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)帶來(lái)了很大的便利。處理速度高，尤其適用于語(yǔ)音處理和識(shí)別等領(lǐng)域。但是 單片機(jī)暑期培訓(xùn) (實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目 )報(bào)告紙 9 / 56 考慮到 本系統(tǒng)要進(jìn)行避障和火焰?zhèn)鞲衅鞯臋z測(cè)以及電機(jī)的控制、聲音報(bào)警，若使用 ATMEGA128可能在數(shù)據(jù)處理方面有一些不足?？?閑模式下， CPU 停止工作，允許 RAM、定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。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。但是由于此題目的火源是用蠟燭模擬的，沒(méi)有太大的煙霧，因此用煙霧傳感器作為此小型電動(dòng)車的火焰?zhèn)鞲衅? 也不夠?qū)嵱?，因此本論文放棄了此方? 方案 2： 用紫外傳感器檢測(cè)火焰。 方案 4： 用 CCD 圖像 傳感器。 單路信號(hào)輸出。當(dāng)有光線反射回來(lái)時(shí)，輸出低電平。 考慮到本系統(tǒng)只需要檢測(cè)簡(jiǎn)單障礙物，沒(méi)有十分復(fù)雜的環(huán)境。 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。采用此種供電方式后，單片機(jī)和傳感器工作穩(wěn)定，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?？臻e模式下， CPU 停止工作，允許 RAM、定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。 L293D 芯片的管腳圖如下圖 概述 單片機(jī)暑期培訓(xùn) (實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目 )報(bào)告紙 18 / 56 L293D 是一款單片集成的高電壓、高電流、 4 通道電機(jī)驅(qū)動(dòng)，設(shè)計(jì)用于連接標(biāo)準(zhǔn) DTL 或 TTL 邏輯電平，驅(qū)動(dòng)電感負(fù) 載（諸如繼電線圈、 DC和步進(jìn)電機(jī)）和開(kāi)關(guān)功率晶體管等等。內(nèi)含兩個(gè) H橋的高電壓大電流全橋式驅(qū)動(dòng)器，可以用來(lái)驅(qū)動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)和繼電器 線圈等感性負(fù)載；該芯片可以驅(qū)動(dòng)兩臺(tái)直流電機(jī)。由于選用的是增強(qiáng)型 MOS 管，所以，當(dāng) Port 信號(hào)為高時(shí)， MOS 管在VGS 下開(kāi)始工作， MOS 導(dǎo)通，風(fēng)扇開(kāi) 始動(dòng)作，進(jìn)行滅火；當(dāng) Port 信號(hào)為低時(shí)，由于增強(qiáng)型 MOS 管特點(diǎn)， VGS=0時(shí)， iD=0。 RXD：接收端，一般表示為 自己的接收端，正常通信的時(shí)候接另一個(gè)設(shè)備的 TXD。助記符指令和機(jī)器指令一一對(duì)應(yīng)，所以用匯編語(yǔ)言編寫的程序效率高，占用的存儲(chǔ)空間小，運(yùn)行速度快，因此用匯編語(yǔ)言能編寫出最優(yōu)化的程序。 具有結(jié)構(gòu)化的控制語(yǔ)句用函數(shù)作為程序的模塊單位，便于實(shí)現(xiàn)程序的 模塊化。 編程語(yǔ)言選用 C 語(yǔ)言。使用 Keil 8051 開(kāi)發(fā)工具套件，以工程的形式組織各種文件 ，工程開(kāi)發(fā)周期與任何其他軟件開(kāi)發(fā)工程的周期大致相同。兩個(gè)紅外傳感器通過(guò)發(fā)射出紅外光線，對(duì)不同的反射狀態(tài)進(jìn)行判斷，因?yàn)楹谏奈漳芰^強(qiáng)，因此當(dāng)紅外線遇到到黑線時(shí)反射弱，無(wú)法接受到信號(hào)。然后是用開(kāi)發(fā)板和電池來(lái)調(diào)整重心，使重心在中軸線上，在所有模塊都安裝好后，再布好線路。黑線用作地線，紅色用作電源（ VCC)，白線用作馬達(dá)饋線等等養(yǎng)成習(xí)慣 , 如果不 管什么顏色的電線都隨手抓來(lái)，那么調(diào)試起來(lái)就會(huì)很困難。小車是購(gòu)買的已經(jīng)做好的一些基本模塊，然后進(jìn)行合理的組裝，盡量使其歸整跳線少，車體整體布局考慮了的美觀，完成后車體外觀結(jié)實(shí)，不易出現(xiàn)接觸不良等問(wèn)題。他們對(duì)我進(jìn)行了無(wú)私的指導(dǎo)，不厭其煩的幫助。我是切身體會(huì)到了單片機(jī)這種東西的魅力，在軟硬結(jié)合方面需要深下功夫，且對(duì)單片機(jī)的資源分配方面更應(yīng)該作 以深究，因此我決定在接下來(lái)的學(xué)習(xí)中分配一定的時(shí)間用于對(duì)單片機(jī)的進(jìn)一步深入的學(xué)習(xí)，因此還報(bào)了近期的飛思卡爾競(jìng)賽。 2020 年 10月第三個(gè)星期：完成項(xiàng)目，提交方案。 2020 年 10月第一個(gè)星期：完善基本功能的情況下，添加擴(kuò)展功能。 最后，感謝各位評(píng)委能在百忙之中對(duì)我的論文進(jìn)行審察，由于本人知識(shí)有限，不足之處在所難免，還請(qǐng)各位評(píng)委指正。 單片機(jī)暑期培訓(xùn) (實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目 )報(bào)告紙 32 / 56 致謝 歷時(shí)將近三個(gè)月的單片機(jī)暑期培訓(xùn)就這樣結(jié)束了，在學(xué)習(xí) 51單片機(jī)過(guò)程中遇到了無(wú)數(shù)的困難和障礙，都在同學(xué)和老師的幫助下度過(guò)了。而且程序中的判斷算法不夠好，今后再做單片機(jī)這方面的項(xiàng)目時(shí)需注意這些問(wèn)題。 滅火效果部分 系統(tǒng)已經(jīng)實(shí)現(xiàn) MOS管對(duì)滅火電機(jī)的驅(qū)動(dòng)，可以在檢測(cè)到光源的時(shí)候，電機(jī)動(dòng)作，以表示滅火過(guò)程。 功能測(cè)試 先將底盤上的電機(jī)位置固定，連接電路，在給 L293D電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片固定的 TTL 信號(hào)，使底盤能夠向直線行走和轉(zhuǎn)彎，分別調(diào)試紅外尋跡板和紅外避障電路，使有反射光接收到后使信號(hào)輸 出為一個(gè)高電平，供單片進(jìn)行檢測(cè)。 單片機(jī)暑期培訓(xùn) (實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目 )報(bào)告紙 27 / 56 主程序流程圖 主程序流程圖 所示： 尋跡程序流程圖 啟動(dòng)小車后，先展示藍(lán)牙遙控功能，能進(jìn)行前后左右以及啟動(dòng)電機(jī)帶動(dòng)風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)行滅火。 Keil 軟件公司提供的專用 8051嵌入式應(yīng)用開(kāi)發(fā)工具套件，可以編譯 C源文件、匯編源文件、連接定位目標(biāo)模塊和庫(kù)、生成并調(diào)試目標(biāo)程序，為實(shí)際的每一種 8051及其派生系列產(chǎn)品生成嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)。 Keil提供了包括 C 編譯器、宏匯編、連接器、庫(kù)管理和一個(gè)功能強(qiáng)大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開(kāi)發(fā)方案，通過(guò)一個(gè)集成開(kāi)發(fā)環(huán)境（ uVision）將這些部份組合在一 起 。它的特點(diǎn)如下： 語(yǔ)言簡(jiǎn)潔、緊湊，使用方便、靈活。 軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)介紹 ，編譯 語(yǔ)言及編譯環(huán)境的選擇 匯編語(yǔ)言概述 為了克服機(jī)器語(yǔ)言的缺點(diǎn)，用英文字條來(lái)代替機(jī)器語(yǔ)言，這些英文字符被稱為助記符，用助記符表示的指令稱為符號(hào)語(yǔ)言或匯編語(yǔ)言。發(fā)送 AT 指令的設(shè)備可以是各種類型的 MCU（比如 51， avr， pic， msp430， arm 等），也可以是電腦通過(guò)串口（ PC 串口接 MAX232以后或者 USB轉(zhuǎn)串口）發(fā)送。其中 Port1， Port2分別接到單片機(jī)的、 。該芯片采用 16腳封裝。 7. ISP（在系統(tǒng)可編程） /IAP（在應(yīng)用可編程），無(wú)需專用編程器，無(wú) 需專用仿真器，可通過(guò)串口（ RxD/,TxD/）直接下載用戶程 序，數(shù)秒即可完成一片 8. 具有 EEPROM 功能 9. 共 3 個(gè) 16 位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器。 具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 8k 字節(jié) Flash， 512字節(jié) RAM， 32 位 I/O 口線，看門狗定時(shí)器，內(nèi)置 4KB EEPROM， MAX810 復(fù)位電路， 3個(gè) 16 位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器， 4 個(gè)外部中斷，一個(gè) 7 向量 4 級(jí)中斷結(jié)構(gòu)（兼容傳統(tǒng) 51 的 5向量 2級(jí)中斷結(jié)構(gòu)），全雙工串行口。 方案三：用 2 節(jié)鋰電池經(jīng)另一套 7805 電壓變換電路為電機(jī)供電。但是這種電路工作性能不夠穩(wěn)定。任何物質(zhì)，只要它本身具有一定的溫度（高于絕對(duì)零度），都能輻射紅外線。光電開(kāi)關(guān)的工作原理是根據(jù)投光器發(fā) 出的光束，被物體阻斷或部分反射，受光器最終據(jù)此做出判斷反應(yīng)，是利用被檢測(cè)物體對(duì)紅外光束的遮光或反射，當(dāng)檢測(cè)到有障礙物的時(shí)候，光電對(duì)管就能夠接收到物體反射的紅外光，其物體不限于金屬，對(duì)所有能反射光線的物體均能檢測(cè)。工作電壓：直流 35V。光敏電阻在光照條件下電阻值隨外界光照強(qiáng)弱（明暗）變化而變化的組件，光越強(qiáng)阻值越小，光越弱阻 單片機(jī)暑期培訓(xùn) (實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目 )報(bào)告紙 11 / 56 值越大。 方案 1： 用煙霧傳感器。 方案一：采用直流減速電機(jī)。 具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 8k 字節(jié) Flash， 512字節(jié)RAM， 32 位 I/O 口線，看門狗定時(shí)器，內(nèi)置 4KB EEPROM， MAX810復(fù)位電路 ， 3 個(gè) 16 位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器， 4個(gè)外部中斷，一個(gè) 7 向量 4 級(jí)中斷結(jié)構(gòu)（兼容傳統(tǒng) 51 的 5向量 2級(jí)中斷結(jié)構(gòu)）， 全雙工 串行口。 ATMEGA128是一個(gè)低功耗，高性能的 51 內(nèi)核的 CMOS 8 位單片機(jī)，片內(nèi)含 8k空間的可反復(fù)擦些1000 次的 Flash只讀存儲(chǔ)器，具有 256 bytes 的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（ RAM）， 32個(gè) IO口， 2 個(gè) 16 位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器。且從使用及經(jīng)濟(jì)的角度考慮本論文放棄了此方案。小車必須通過(guò)內(nèi)部設(shè)備采集現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境情況進(jìn)行分析并做出相應(yīng)的動(dòng)作，以達(dá)到小車智能滅火的目的。根據(jù)本設(shè)計(jì)的要求，將采用深圳宏晶公司生產(chǎn)的STC89C52RC型單片機(jī) 制造一個(gè)自主控制的機(jī)器人小車能在循跡過(guò)程中找到一根蠟燭 并盡快將它熄滅，這個(gè)工作受地面摩擦、機(jī)器人慣性、機(jī)器人電機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)差、齒輪箱與輪子的摩擦、電壓變化等多個(gè)因素影響，它模擬了現(xiàn)實(shí)家庭中機(jī)器人處理火警的過(guò)程，蠟燭代表家里燃起的火源，機(jī)器人必須找到并熄滅它。比如，高層建筑發(fā)生火災(zāi)時(shí)，消防人員不可能在都 短時(shí)間內(nèi)到達(dá)高處的火災(zāi)發(fā)生地點(diǎn)，在地下建筑中，由于環(huán)境比較潮濕，煙氣不易擴(kuò)散，消防人員不容易快速的判定火源位置；而在石化企業(yè)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，將產(chǎn)生大量的毒氣，消防人員在滅火時(shí)極易中毒。t transmit the collected data through STC89C52RC MCU processing to dedicated motor driver chip drive motor 單片機(jī)暑期培訓(xùn) (實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目 )報(bào)告紙 4 / 56 control the car forward back and turned, extinguishing fire fans finally started. The overall hardware design in this paper, and write the software program diagram, extinguishing the car has simple extinguishing function, to achieve the purpose of the site firefighting, design better pleted the task goal. 1. Assemble the car look for fire automatic obstacle avoidance 2. The equipment can enable the implementation of the fire fighting action 3.