【正文】 我們的遠(yuǎn)程顯示監(jiān)控只是應(yīng)用了無線傳輸，并沒有用攝像頭就實(shí)現(xiàn)了機(jī)器人位置及狀態(tài)的顯示，節(jié)約了成本。 （ 4）小車熄滅兩個(gè)火焰后，返回啟動(dòng)區(qū)并停止。 找到第二根蠟燭時(shí)，遠(yuǎn)程液晶顯示并語音報(bào)警：找到火源 2。 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 28 第五章 系統(tǒng)功能測試 測試儀器及設(shè)備 表 51 測試儀器設(shè)備清單 儀器名稱 型號(hào) 用途 數(shù)量 PC 機(jī) 聯(lián)想 調(diào)試及下載程序 1 數(shù)字萬用表 MASTECH my－ 65 測量各電路工作情況 1 秒表 記錄時(shí)間 1 （ 1）在場地上沒有放置蠟燭，小車從啟動(dòng)區(qū)啟動(dòng)。同時(shí) PT2262 具有 8位地址編碼，能夠防止各個(gè)無線模塊之間的干擾。 火焰?zhèn)鞲衅鞯膶?shí)物圖如 36圖所示： 圖 36 火焰?zhèn)鞲衅? 電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì) 我們采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片 L298N 作為電機(jī)驅(qū)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)如圖 37 所示： 圖 37L298 電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路 L298N 的 12 四個(gè)引腳接到單片機(jī)上，通過對(duì)單片機(jī)的編程就可以實(shí)現(xiàn)兩個(gè)直流電機(jī)的正反轉(zhuǎn)。前后三個(gè)傳感器的安裝位置與安裝方法相一致。 我們所設(shè)計(jì)的 51 最小系統(tǒng)板操作簡單，使用方便。同時(shí)還存在著最優(yōu)路徑的判斷的問題。知道了火焰的坐標(biāo)后就可以知道區(qū)吹滅火焰。而不能判斷小車前進(jìn)的方向。 CH451 是一個(gè)整合了數(shù)碼管顯示驅(qū)動(dòng)和鍵盤掃描控制以及 uP監(jiān)控的多功能外圍芯片。對(duì)于此系統(tǒng)我們選用4X8 的 LCD 能夠很好的滿足顯示要求，因此我們選擇了此方案 。凌陽 61單片機(jī)是 16 位單片機(jī)，具有 DSP 功能，有很強(qiáng)的信息處理能力，最高時(shí)鐘頻率可達(dá)49MHz，具有運(yùn)算速度高等優(yōu)勢(shì)。 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。因此我 們嘗試著尋找其它的方案。 方案 2：用紅外光電開關(guān)進(jìn)行避障。 方案 5：用遠(yuǎn)紅外傳感器。 因此我們選擇了方案 3。光敏電阻的阻值可以跟隨周圍環(huán)境光線的變化而變化。該精簡系統(tǒng)板體積小，功能齊全，資源豐富。采用并行的輸入輸出方式，提高了系統(tǒng)的處理速度，適合作為大規(guī)?？刂葡到y(tǒng)的控制核心。再次，玩具電動(dòng)車的電機(jī)多為玩具直流電機(jī)，力矩小，空載轉(zhuǎn)速快，負(fù)載性能差，不易調(diào)速。 （ 3）能夠用不同聲音對(duì)不同的狀態(tài)進(jìn)行報(bào)警。 （ 4） 用 RPR220 型光電對(duì)管進(jìn)行尋跡。顯示臺(tái)由 OCMJ4X8C 液晶屏和 2 個(gè)按鍵進(jìn)行 實(shí)時(shí)狀態(tài)顯示和啟動(dòng)控制。 將查到的設(shè)計(jì)資料進(jìn)行分析，開始寫初稿。顯示臺(tái)由 OCMJ4X8C液晶屏和 2個(gè)按鍵進(jìn)行實(shí)時(shí)狀態(tài)顯示和啟動(dòng)控制。 （ 5）能夠自動(dòng)計(jì)算和顯示撲滅的火源數(shù)。 二、 課題研究的主要內(nèi) 容： 系統(tǒng)設(shè)計(jì)：需要完成的設(shè)計(jì)任務(wù)及要求，以及關(guān)于模塊方案比較與論證從而得出最終方案進(jìn)行系統(tǒng)整體方案的設(shè)計(jì)。 ~ 經(jīng)過指導(dǎo)老師的指導(dǎo)與修改，不斷完善畢業(yè)設(shè)計(jì)，準(zhǔn)備答辯。 課題研究的主要內(nèi)容 ： 系統(tǒng)設(shè)計(jì)：需要完成的設(shè)計(jì)任務(wù)及要求，以及關(guān) 于模塊方案比較與論證從而得出最終方案進(jìn)行系統(tǒng)整體方案的設(shè)計(jì)。以蠟燭模擬火源，隨機(jī)分布在場地中，場地如圖 21所示： 圖 21 場地示意圖 設(shè)計(jì)要求 基本要求 （ 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。 （ 8）試驗(yàn)場地可采用黑膠皮，網(wǎng)格線可采用寬度為 — 的白色單面膠紙，測試時(shí)可自帶。這種結(jié)構(gòu)使得小車在前進(jìn)時(shí)比較平穩(wěn)，可以避免出現(xiàn)前后兩輪過低而使左右兩驅(qū)動(dòng)輪驅(qū)動(dòng)力不夠的情況。 方案 3：采用 ATMEL 公司的 AT89S52 單片機(jī)作為主控制器而用凌陽單片機(jī)作為輔助控制器。經(jīng)過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，當(dāng)電池為直流電機(jī)供電時(shí)，單片機(jī)、傳感器的工作電壓不夠，性能不穩(wěn)定。 方案 3：用 RPR220 型光電對(duì)管。 方案 3：用紫外傳感器檢測火焰。 避障模塊 方案 1：用超聲波傳感器進(jìn)行避障。這一現(xiàn)象稱為霍耳效應(yīng)。 方案 1：采用步進(jìn)電機(jī)作為該系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)。 因此我們選用了方案 1。 DF 無線收發(fā)模塊由于其優(yōu)良的特性和低廉的價(jià)格而被廣泛應(yīng)用于工業(yè)及日常商品中，因此我們選擇了此方案。 方案 2：用 8位數(shù)碼管進(jìn)行顯示小車走過的 路程，滅火時(shí)間和數(shù)目。 （ 14） 遠(yuǎn)紅外火焰?zhèn)鞲衅髯鳛楸鞠到y(tǒng)的火焰 傳感器。 （ 2） 由于傳感器可以檢測到較遠(yuǎn)的距離，所以不容易實(shí)現(xiàn)小車只檢測兩側(cè)的6個(gè)黑方格。由于火焰?zhèn)鞲衅鞯姆较蛐蕴貏e好，我們可以設(shè)計(jì)遙望掃描方案。 由于障礙 物的存在，當(dāng)檢測到偶數(shù)列上有火焰時(shí)，小車需要后退半個(gè)黑格的距離拐彎去滅火。究其原因，是因?yàn)楣饷羧龢O管和三極管 VT1 導(dǎo)通時(shí)的導(dǎo)通電流較大。因此我們選擇此電路作為我們的傳感器檢測與調(diào)理電路。 車輪的直徑為 6cm，車輪的周長為 L＝ 2*π *R＝ 2**＝ 光電碼盤被平均分成了 36 份，每一份的弧長為 L’ =L/36=假設(shè)單片機(jī)檢測到黑白信號(hào)的變化為 n，則 小車 走過的路程為 S＝ n* 語音識(shí)別電路的設(shè)計(jì) 我們采用的語音播放和語音辨識(shí)的電路與凌陽單片機(jī)的接口電路如圖 312所示。 當(dāng)?shù)玫降脵?quán)值大于 0 時(shí)就可以知道小車現(xiàn)在在白線的偏右側(cè)。完成此過程所用時(shí)間為 秒。火源位置及小車當(dāng)前位置在液晶屏上能夠繪圖顯示。顯示臺(tái)由 OCMJ4X8C 液晶屏和 2 個(gè)按鍵進(jìn)行實(shí)時(shí)狀態(tài)顯示和啟動(dòng)控制。 家人的理解與支持給予了我莫大的安慰和鼓勵(lì)。 同時(shí)本系統(tǒng)用凌陽單片機(jī)進(jìn)行語音的播報(bào)，以提示當(dāng)前狀態(tài)。同時(shí)遠(yuǎn)程顯示臺(tái)的液晶屏上繪圖顯示整個(gè)場地地圖以及小車當(dāng)前在地圖上的位置。小車按照預(yù)定路線將蠟燭熄滅后，遠(yuǎn)程顯示臺(tái)液晶屏顯示并語音播報(bào)：已熄滅火源。由均值的值就可以得到小車的當(dāng)前狀態(tài)，進(jìn)而可以根據(jù)狀態(tài) 控制電機(jī)從而實(shí)現(xiàn)小車的尋跡。在鋁合金車架上常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告 23 打一個(gè)圓孔， RPR220 型光電對(duì)管通過圓孔對(duì)光電碼盤進(jìn)行檢測就可以得到車輪轉(zhuǎn)過的圈數(shù)。 當(dāng)檢測到火焰時(shí)，火焰?zhèn)鞲衅鲗?dǎo)通，比較器輸出低電平。如果輸出加施密特觸發(fā)器就可以實(shí)現(xiàn)良好的輸出波形。 在小車橫向掃描時(shí)用“遠(yuǎn)視”傳感器進(jìn)行掃描。 因此我們放棄了這種方案，而去尋找其他的方法。小車行進(jìn)路線的示意圖如圖 24所示： 圖 24小車行進(jìn)路線示意圖（方案 1） 這樣小車可以掃描到所有的黑方格來檢測有沒有火源。 （ 12） 用 3 節(jié)鋰電池為直流電機(jī)供電，用兩組每組兩節(jié)電池分別為單片機(jī)傳感器和舵機(jī)供電。但是由于小車是在不停的運(yùn)動(dòng)中，使用液晶屏在遠(yuǎn)距離觀測時(shí)顯示不易觀察。系統(tǒng)中為保證穩(wěn)定，采用芯片 PT2262,PT2272M4 進(jìn)行數(shù)據(jù)編解碼，由于數(shù)據(jù)傳輸量較小，經(jīng)過測試，方案可行。由分立元件構(gòu)成電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，結(jié)構(gòu)簡單，價(jià)格低廉，在實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)用廣泛。 電機(jī)模塊 本系統(tǒng)為智能電動(dòng)車，對(duì)于電動(dòng)車來說，其驅(qū)動(dòng)輪的驅(qū)動(dòng)電機(jī)的選擇就顯得十分重要。 測速計(jì)程模塊 方案 1：用霍耳傳感器進(jìn)行測速。 我們把用黑塑料包住的傳感器稱為“近視”傳感器，把沒有處理過的稱為“遠(yuǎn)視”傳感器。煙霧傳感器廣 泛應(yīng)用與火警檢測。紅外發(fā)射管發(fā)出紅外線，當(dāng)發(fā)出的紅外線照射到 白色的平面后反射，若紅外接收管能接收到反射回的光線則檢測出白線繼而輸出低電平，若接收不到發(fā)射管發(fā)出的光線則檢測出黑線繼而輸出高電平。因此我們放棄了此方案。如果單純的使用凌陽單片機(jī)，在語音播報(bào)的同時(shí)小車的控制容易出現(xiàn)不穩(wěn)定的情 況。 電源模塊 控制器模塊 尋跡傳感器模塊 火焰?zhèn)鞲衅髂K 電機(jī)驅(qū)動(dòng)前進(jìn)轉(zhuǎn)向模塊 滅火風(fēng)扇及其驅(qū)動(dòng)模塊 語音模塊 無線發(fā)射模塊 無線接收 模塊 語音模塊 顯示臺(tái)顯示模塊 避障模塊 車載顯示模塊 測速計(jì)程模塊 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 7 在安裝時(shí)我們并不把兩個(gè)萬向輪裝在一個(gè)平面上。蠟燭置于方框的中間位置。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，語音播報(bào)清晰，遠(yuǎn)程顯示效果良好。當(dāng)機(jī)器人在無法靠近的火場工作時(shí)，人可以遠(yuǎn)程看到機(jī)器人所處位置及完成任務(wù)的情況。 ~ 對(duì)消防智能電動(dòng)車進(jìn)行系統(tǒng)功能測試，從而得出結(jié)論。當(dāng)機(jī)器人在無法靠近的火場工作時(shí)，人可以遠(yuǎn)程看到機(jī)器人所處位置及完成任務(wù)的情況。 （ 3）能夠發(fā)現(xiàn)并撲滅第二個(gè)火焰。 從事消防裝備生產(chǎn)，是現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展中一個(gè)奪目的經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)，是發(fā)展社會(huì)公益事業(yè)的大好事 。 在老師的指導(dǎo)下，完成論文 。 從事消防裝備生產(chǎn)，是現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展中一個(gè)奪目的經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)，是發(fā)展社會(huì)公益事業(yè)的大好事 。 （ 6） L298N 作為直流電機(jī)的驅(qū)動(dòng)芯片。 （ 2）控制電機(jī)類型不限，其安裝位置及安裝方式自定。因此我們放棄了此方案。且從使用及經(jīng)濟(jì)的角度考慮我 們放棄了此方案。 從方便使用的角度考慮，我們選擇了方案 3。因此光敏電阻在白線和黑線上方時(shí)，阻值會(huì)發(fā)生明顯的變化。我們綜合論證了這幾種傳感器，制定了如下幾種方案。很適用于本題目的要求。光電開關(guān) E3FDS10C4 操作簡單，使用方便。在車輪的內(nèi)側(cè)貼上一個(gè)光電碼盤，用光電對(duì)管對(duì)碼盤進(jìn)行檢測。 v=2***100/60=能夠較好的滿足系統(tǒng)的要求，因此我們選擇了此方案。 因此我們選用了方案 3。因此需要在車上顯示這些數(shù)據(jù)。 CH451 可以通過級(jí)聯(lián)的串行接口與單片機(jī)交換數(shù)據(jù)，因此占用單片機(jī)的 IO 口較少。 方案 1：小車由啟動(dòng)區(qū)啟動(dòng)，先沿第一列走到中間，同時(shí)檢測第一列啟動(dòng)區(qū)到中間 的 6 個(gè)黑方格中的火焰。 （ 2） 該方案最不容易克服的缺點(diǎn)就是即使知道了火焰的坐標(biāo)，從小車的當(dāng)前位置走到火焰的位置的路線不易確定。 方案 4：小車出來啟動(dòng)區(qū)后首先沿豎直方向走到場地的邊界，在這個(gè)過程中檢測第一列 6 個(gè)黑方格中是否存在著火焰，一旦檢測到火焰便 停下將火吹滅。這樣可以非常方便的實(shí)現(xiàn)通過 PC 機(jī)的并口往單片機(jī)中下載程序。當(dāng)車體中間通過白線時(shí)，小車在相應(yīng)的坐標(biāo)方向上加一計(jì)數(shù)。滅火風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)電路如圖 38所示： 圖 38滅火風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)電路 在 Uin 處接單片機(jī)的 IO 口，通過 IO口輸出高低電平可以實(shí)現(xiàn)三極管的導(dǎo)通與關(guān)斷，從而就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)滅火風(fēng)扇的開關(guān)控制。 滅火子程序的流程圖如圖 41 所示： 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 26 圖 41 滅火子程序流程圖 判斷檢測到火焰時(shí)的 Y 坐標(biāo) 關(guān)閉尋跡驅(qū)動(dòng) Y 坐標(biāo)為奇數(shù) 更正坐標(biāo)值 后退至上一個(gè)交點(diǎn)處 打開尋跡驅(qū)動(dòng) 等待車到交點(diǎn)處 Y 坐標(biāo)為偶數(shù) 轉(zhuǎn)彎 僅使能“近視”火焰 傳感器 查詢中間傳感器以計(jì)算坐標(biāo) 在火焰處停下，延時(shí)，滅火 檢測是否滅掉火 返回 X＝ 3 處 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 27 傳感器數(shù)據(jù)處理及尋跡程序流程 我們用一個(gè)字節(jié)的 8 個(gè)位來代表車底的 8 個(gè)光電傳感器。所用時(shí)間總計(jì) 秒。將第 二根蠟燭熄滅后，遠(yuǎn)程顯示臺(tái)嫩構(gòu)顯示并語音播報(bào)：已熄滅火源 2。遠(yuǎn)程顯示臺(tái)語音播報(bào)：發(fā)現(xiàn)火源數(shù) 2，熄滅火焰數(shù) 2，成功完成任務(wù)。老師淵博的學(xué)識(shí)，活躍的學(xué)術(shù)思想，積極進(jìn)取的學(xué)習(xí)精神和誨人不倦的長者風(fēng)范將使我受益終生。遠(yuǎn)程顯示臺(tái)的應(yīng) 用，為實(shí)際生活中的滅火機(jī)器人的模擬遠(yuǎn)程顯示。小車同時(shí)將其熄滅并語音播報(bào)狀態(tài)：熄滅火源 2。同時(shí)小車語音播報(bào)：熄滅火源 1。 當(dāng)?shù)玫降臋?quán)值小于 0 時(shí)就可以知道小車現(xiàn)在在白線的偏左側(cè)，給左輪加速同樣分為一級(jí)加速和二級(jí)加速就可以使小車回到白線的上方。 DF 無線 收發(fā)模塊結(jié)合編解碼芯片 PT2262/2272 可以將單片機(jī)發(fā)出的數(shù)據(jù)經(jīng)過編解碼經(jīng)由 DF無線數(shù)據(jù)收發(fā)模塊發(fā)射出去?！敖暋眰鞲衅鲗?shí)現(xiàn)是通過在鋁合金小管上加黑色塑料紙實(shí)現(xiàn)的。 尋跡光電對(duì)管的安裝 在尋跡傳感器的設(shè)計(jì)中，我們?cè)谲圀w底盤的前端裝有三個(gè)傳感器，用來起到尋跡的作用。 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 17 第三章 硬件實(shí)現(xiàn)及單元電路設(shè) 計(jì) 微控制器模塊的設(shè)計(jì) ATMEL 公司的 AT89S52 是 51 內(nèi)核的單片機(jī)。 （ 2） 當(dāng)火焰的坐標(biāo)確定后，小車前進(jìn)的路線有很多條，而且有的路線上設(shè)有障礙物。這種尋找火焰的方式可以克服火焰?zhèn)鞲衅鳈z測距離較遠(yuǎn)的問題。 系統(tǒng)整體方案設(shè)計(jì) 對(duì)于本系統(tǒng)來說，要實(shí)現(xiàn)的目的是能夠滅掉兩個(gè)或更多的火源，并且能夠返回啟動(dòng)區(qū)。我們用 LED 點(diǎn)陣來動(dòng)態(tài)圖形的顯示當(dāng)前的滅火狀態(tài)。 方案 2：用 LCD 液晶進(jìn)行顯示。 方案 2：選擇 DSP 進(jìn)行 語音識(shí)別， DSP具有很強(qiáng)的信息處理能力，能夠進(jìn)行語音的存儲(chǔ)錄放和語音的辨識(shí)，但是考慮到系統(tǒng)的成本和使用的靈活和方便，我們放棄了此方案。直流減速電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)力矩大，體積小，重量輕，裝配