【正文】 . 7 滅火驅(qū)動電路 ................................................................................................................... 8 火焰測量電路 ...................................................................................................................... 9 避障模塊 .............................................................................................................................11 液晶顯示模塊 .................................................................................................................... 13 直流電源設(shè)計(jì) ................................................................................................................... 15 單片機(jī)系統(tǒng) ........................................................................................................................ 15 單片機(jī)選型 ..................................................................................................................... 15 單片機(jī)晶振電路和復(fù)位電路 ......................................................................................... 18 4 軟件設(shè)計(jì) .............................................................................................................................. 18 系統(tǒng)主程序設(shè)計(jì) ................................................................................................................ 19 尋火模塊的設(shè)計(jì) ................................................................................................................ 20 避障模塊設(shè)計(jì) ................................................................................................................... 21 顯示模塊的設(shè)計(jì) ................................................................................................................ 21 5 系統(tǒng)的調(diào)試 .......................................................................................................................... 23 硬件的調(diào)試 ....................................................................................................................... 23 軟件調(diào)試 ............................................................................................................................ 23 避障的 實(shí)現(xiàn) ........................................................................................................................ 23 尋找火源的 實(shí)現(xiàn) ............................................................................................................... 24 遇到的問題 ........................................................................................................................ 25 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與結(jié)果分析 ........................................................................................................ 26 6 實(shí)物展示 ............................................................................................................................... 27 IV 7 結(jié)束語 ................................................................................................................................... 29 致 謝 ........................................................................................................................................ 30 參考文獻(xiàn) .................................................................................................................................. 31 附件一 ...................................................................................................................................... 32 附 件二 ...................................................................................................................................... 33 1 1 引 言 課題的 開發(fā)背景 火災(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。 機(jī)器人技術(shù)方面：目前已經(jīng)開發(fā)出了多種類型機(jī)器人機(jī)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)有串聯(lián)、并聯(lián)及垂直關(guān)節(jié)和平面關(guān)節(jié)多種。 課題的研究意義 智能避障滅火 機(jī)器人 實(shí)現(xiàn)了對安全防護(hù)的質(zhì)的提高，也大大地減低了消防人員的危險。 6. 通過單片機(jī)控制小車運(yùn)動狀態(tài)實(shí)現(xiàn)小車的滅火避障； 7. 利用 1602 液晶的工作狀態(tài)顯示； 8. 通過編程實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)程序的模塊化設(shè)計(jì)； 常州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 3 頁 共 45 頁 ??????????????? ??????????2 系統(tǒng) 基本原理 與總體 方案設(shè)計(jì) 滅火機(jī)器人的基本原理 滅火機(jī)器人滅火原理如 圖 1 所示。 MCU 根據(jù)接收的信息發(fā)出控制指令控制電機(jī)或風(fēng)扇工作，顯示單元可顯示當(dāng)前滅火的次數(shù)和行進(jìn)狀態(tài)。而用單片機(jī)來作方波發(fā)生器未免有些浪費(fèi)資源。為了使用方便，便于操作和調(diào)試，我們最終選擇了方案 2。 具有靈敏度高，檢測及時準(zhǔn)確、抗 干擾性強(qiáng)的特點(diǎn) 。 綜合考慮此處選用紅外接受二極管。我們所選用的直流電機(jī)減速比為 1：74，減速后電機(jī)的轉(zhuǎn)速為 100r/min。在硬件電路的連接上，我們將單片機(jī)的 IO 口分別連接到 L298 的 IN1 和 IN2 上，通過改變單片機(jī) IO 口上的高低電平變化以 控制小車的前進(jìn)方向，通過改變單片機(jī) IO 口上的高低電平的占空比以控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速 [8]。外界紅外光越強(qiáng)，數(shù)值越??；紅外光越弱，數(shù)值越大。 紅外接收管是一種光敏二極管。當(dāng)檢測到火焰時，火焰?zhèn)鞲衅鲗?dǎo)通，電壓比較器輸出高電平， LED 燈滅。 ,有效距離 350CM 可調(diào) 檢測物體：透明或不透明體 工作環(huán)境溫度： 25℃ ~+55℃ 標(biāo)準(zhǔn)檢測物體：太陽光 10000LX 以下 白熾燈 3000LX 以下 常州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 12 頁 共 45 頁 圖 16 避障原理 原理分析如圖 16 所示， E18D50NK 紅外光電開關(guān)發(fā)射出紅外線，被物體阻斷或部分反射， E18D50NK 內(nèi)部紅外接收管接收到反射回來的紅外線，然后有一個由高到低的電壓變化， E18D50NK 內(nèi)部電壓比較器根據(jù)這個電壓的變化輸出數(shù)電信號給單片機(jī)處理。 1602 液晶也叫 1602 字 符型液晶，它是一種專門用來顯示字母、數(shù)字、符號等的 點(diǎn)陣 型液晶模塊。 有 80 字節(jié) 顯示數(shù)據(jù)存儲器 DDRAM 圖 22 直流電源輸出電路 單片機(jī)系統(tǒng) 單片機(jī)亦稱單片微電腦或單片微型計(jì)算機(jī) ， 它是把中央處理器（ CPU）、隨機(jī)存取存儲器（ RAM）、只讀存儲器（ ROM）、輸入 /輸出端口（ I/0）等主要計(jì)算機(jī)功能部件集成在一塊電路芯片上的微型計(jì)算機(jī)。 與 MCS51 兼容 兩個 16位定時器 /計(jì)數(shù)器 在 FIASH 編程時， P0 口作為原碼輸入口，當(dāng) FIASH進(jìn)行校驗(yàn)時， P0 輸出原碼，此時 P0 外部必須被拉高。在給出地址 “1”時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當(dāng)對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行讀寫時， P2 口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。 ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài) ALE 禁止，置位無效。 1 XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。因此 需 充分利用其內(nèi)部豐富的硬件資源和軟件資源，采用與 S51 系列單片機(jī)相對應(yīng)的 程序設(shè)計(jì) 語言和結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)方法進(jìn)行軟件編程。這樣編程結(jié)構(gòu)簡單，由于子程序模塊與硬件電路一一對應(yīng)，所以調(diào)試起來十分方便。沒有障礙，小車就直行尋光。 常州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 22 頁 共 45 頁 圖 30 液晶顯示控制流程圖 設(shè)第一行顯示位置延時顯示第一行內(nèi)容設(shè)第二行內(nèi)容LCD 初始化顯示第二行內(nèi)容開始常州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 23 頁 共 45 頁 5 系統(tǒng)的調(diào)試 硬件的調(diào)試 硬件調(diào)試主要是對紅外接收二極管、紅外光電對管、直流電機(jī)進(jìn)行調(diào)試。 紅外接收部分硬件調(diào)試：這一部分調(diào)試主要是檢查測量環(huán)境光線與火源的輸出電壓等一系列問題。 1 1 前進(jìn) 如表 5 所示，紅外傳感器檢測到障礙時，小車將根據(jù)障 礙物的方向控制轉(zhuǎn)向；在無障礙的情況下， 單片機(jī)控制電機(jī) 向前走 ；當(dāng)右側(cè) 光電開關(guān) 檢測到 障礙時 ，單片機(jī)控制電機(jī)向 左 轉(zhuǎn)；當(dāng) 左 側(cè) 光電開關(guān) 檢測到 障礙時 ，單片機(jī)控制電機(jī)向 右 轉(zhuǎn)；當(dāng)左、右兩側(cè)光電開關(guān) 都檢測到 障礙物 時，單片機(jī)控制電動機(jī)使其 后退，再右轉(zhuǎn) 90176。用外用表測量電源的正負(fù)極，發(fā)現(xiàn)電阻很小。小車在行駛過程中就很容易發(fā)現(xiàn)火源。經(jīng)過調(diào)試發(fā)現(xiàn)兩個避障頭可以解決這個問題，在小車車頭左右各裝一個。本設(shè)計(jì)的滅火機(jī)器人結(jié)構(gòu)簡單、滅火準(zhǔn)確，具有一定的實(shí)際應(yīng)用價值，并可根據(jù)用戶的不同需求對小車進(jìn)行調(diào)整，使得人們能夠方便靈活地控制小車的前進(jìn)、后退、停車等相應(yīng)的功能。無論是在理論學(xué)習(xí)階段，還是在論文的選題、資料查詢、開題、研究和撰寫的每一個環(huán)節(jié)，都得到導(dǎo)師的悉心指導(dǎo)和幫助