【文章內(nèi)容簡介】 方案 2：用紅外光電開關(guān)進(jìn)行避障。光電開關(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)此作出判斷反應(yīng)，是利用被檢測物體對紅外光束的遮光或反射，由同步回路選通而檢測物體的有無，其物體不限于金屬，對所有能反射光線的物體均能檢測。光電開關(guān) E3FDS10C4操作簡單，使用方便。當(dāng)有光線反射回來時，輸出低電平。當(dāng)沒有光線反射回來時，輸出高電平。 考慮到本系統(tǒng)只需要檢測簡單障礙物，沒有十分復(fù)雜的環(huán)境。為了使用 方便，便于操作和調(diào)試，我們最終選擇了方案 2。 方案 1：用霍耳傳感器進(jìn)行測速。當(dāng)載流導(dǎo)體或半導(dǎo)體出于與電流相垂直的磁場中時，在其兩端將產(chǎn)生電位差。這一現(xiàn)象稱為霍耳效應(yīng)?；舳絺鞲衅骼玫木褪腔舳?yīng)。 如果在車輪的內(nèi)側(cè)裝上一條細(xì)磁鐵，把霍耳傳感器同樣裝在車輪的內(nèi)側(cè)，測量火焰?zhèn)鞲衅鞯妮敵鼍涂梢灾儡囕嗈D(zhuǎn)過的圈數(shù)。 霍耳傳感器是非接觸式測量，而且對灰塵、濕度、振動等環(huán)境條件不敏感。特性也不隨時間而變化。 雖然霍耳傳感器具有眾多優(yōu)點。但是由于我們的電動車較小，比較細(xì)小的磁鐵不易尋找。因此我們 嘗試著尋找其它的方案。 方案 2：用 RPR220 型光電對管進(jìn)行測速。在車輪的內(nèi)側(cè)貼上一個光電碼盤，用光電對管對碼盤進(jìn)行檢測。光電對管照射到黑色和白色的邊界時輸出信號會有跳變。將跳變的輸出信號送給單片機進(jìn)行檢測就可以得到輪子的轉(zhuǎn)速。 由于我們電動車的尋跡都是用的 RPR220 型光電對管，所以用該型號光電對管進(jìn)行測速時可以使用同樣的調(diào)理電路。從使用的方便和靈活性考慮，我們選擇了方案 2。 本系統(tǒng)為智能電動車，對于電動車來說，其驅(qū)動輪的驅(qū)動電機的選擇就顯得十分重要。由于本題要實現(xiàn)對路徑的準(zhǔn)確定位和精 確測量，我們綜合考慮了一下兩種方案。 方案 1：采用步進(jìn)電機作為該系統(tǒng)的驅(qū)動電機。由于其轉(zhuǎn)過的角度可以精確的定位，可以實現(xiàn)小車前進(jìn)路程和位置的精確定位。雖然采用步進(jìn)電機有諸多優(yōu)點，步進(jìn)電機的輸出力矩較低，隨轉(zhuǎn)速的升高而下降，且在較高轉(zhuǎn)速時會急劇下降，其轉(zhuǎn)速較低，不適用于小車等有一定速度要求的系統(tǒng)。經(jīng)綜合比較考慮，我們放棄了此方案。 方案 2：采用直流減速電機。直流減速電機轉(zhuǎn)動力矩大，體積小，重量輕，裝配簡單，使用方便。由于其內(nèi)部由高速電動機提供原始動力，帶動變速（減速）齒輪組，可以產(chǎn)生大扭力。 我們所選用的直流 電機減速比為 1： 74，減速后電機的轉(zhuǎn)速為 100r/min。我們的車輪直徑為 6cm，因此我們的小車的最大速度可以達(dá)到 V=2π r 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。 方案 1：采用專用芯片 L298N作為電機驅(qū)動芯片。 L298N 是一個具有高電壓大電流的全橋驅(qū)動芯片，它相應(yīng)頻率高，一片 L298N可以分別控制兩個直流電機，而且還帶有控制使能端。用該芯片作為電機驅(qū)動，操作方便，穩(wěn)定性好，性能優(yōu)良。 方案 2：對于直流電機用分 立元件構(gòu)成驅(qū)動電路。由分立元件構(gòu)成電機驅(qū)動電路，結(jié)構(gòu)簡單，價格低廉，在實際應(yīng)用中應(yīng)用廣泛。但是這種電路工作性能不夠穩(wěn)定。 因此我們選用了方案 1。 方案 1：選擇專門的語音存儲芯片 ISD1420，通過單片機進(jìn)行錄放音的控制。用這種方消防智能電動車設(shè)計與制作 畢業(yè)論文 法雖然比較簡介方便，但是在地址模式所占 IO口較多 ,在操作模式下進(jìn)行隨機播放又需快進(jìn) ,較適合于順序播放。且存儲空間較小，只能存儲總計 20s的語音，無法進(jìn)行語音識別。為了能更好的使用語音播放和語音辨識，我們放棄了此方案。 方案 2：選擇 DSP 進(jìn)行語 音識別， DSP具有很強的信息處理能力，能夠進(jìn)行語音的存儲錄放和語音的辨識，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。 方案 3：使用凌陽精簡板開發(fā)板 61B板，該精簡開發(fā)板體積小，使用方便，且具有凌陽系列的很強的語音處理功能，且具有語音播報和辨識的模塊。凌陽 61單片機是 16位單片機，具有 DSP功能，有很強的信息處理能力，最高時鐘頻率可達(dá) 49MHz，具有運算速度高等優(yōu)勢。這些都為語音處理和辨識準(zhǔn)備了很好的條件。 因此我們選用了方案 3。 無線數(shù)據(jù)傳輸被廣泛應(yīng)用在車輛監(jiān)控、遙控、遙測、小型無線網(wǎng)絡(luò)、無線數(shù)據(jù)通信、機器人控制、數(shù)字音頻、數(shù)字圖像的傳輸?shù)阮I(lǐng)域中。 方案 1：用 DF 無線數(shù)據(jù)收發(fā)模塊。 DF 無線發(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。 DF超再生式接收模塊通訊方式為調(diào)頻 AM， 接收靈敏度高，用示波器觀察輸出波形干凈，抗干擾能力強。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。 方案 2：其他無線數(shù)據(jù)收發(fā)模塊，如 nRF40紅外線 或藍(lán)牙模塊，由于其價格較昂貴，不利于調(diào)試，而且系統(tǒng)中不需傳輸大量的數(shù)據(jù)，因此我們放棄了此方案。 DF 無線收發(fā)模塊由于其優(yōu)良的特性和低廉的價格而被廣泛應(yīng)用于工業(yè)及日常商品中，因此我們選擇了此方案。 方案 1：用數(shù)碼管進(jìn)行顯示。數(shù)碼管由于顯示速度快，使用簡單，顯示效果簡潔明了而得到了廣泛應(yīng)用。但是由于我們計劃在顯示臺顯示小車前進(jìn)的路線、路程以及當(dāng)前的滅火狀態(tài)。用數(shù)碼管無法顯示如此豐富的內(nèi)容，因此我們放棄了此方案。 方案 2：用 LCD液晶進(jìn)行顯示。 LCD 由于其顯示清晰，顯示內(nèi)容豐富、清晰， 顯示信息量大，使用方便，顯示快速而得到了廣泛的應(yīng)用。對于此系統(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。 為滿足題目要求，需要在車上顯示小車走過的路程，滅火時間、數(shù)目以及當(dāng)前的滅火狀態(tài)。因此需要在車上顯示這些數(shù)據(jù)。 方案 1：用 OCM2X8C液晶屏。該液晶屏可以兩行顯示數(shù)字、漢字，也可以實現(xiàn)繪圖功能。顯示清晰。如果用串行傳輸數(shù)據(jù)的方式，使用的數(shù)據(jù)線也較小。但是由于小車是在不停的運動中，使用液晶屏在遠(yuǎn)距離觀測時顯示不易觀察。因此我們考慮其他的更好的方案。 方案 2：用 8位數(shù)碼管進(jìn)行顯示小車走過的路程，滅火時間和數(shù)目。用 8X8的 LED點陣顯示當(dāng)前的滅火狀態(tài)。 由于車載顯示模塊只是用來顯示路程、時間和滅火數(shù)目，都為一些數(shù)字，這就為數(shù)碼管的使用變成了可能。數(shù)碼管顯示亮度高，遠(yuǎn)程觀測也比較醒目。 使用高亮度 LED發(fā)光管構(gòu)成點陣，通過編程控制可以顯示中英文字符、圖形及視頻動態(tài)圖形。我們用 LED點陣來動態(tài)圖形的顯示當(dāng)前的滅火狀態(tài)。 數(shù)碼管的驅(qū)動是用 CH451實現(xiàn)的。 CH451是一個整合了數(shù)碼管顯示驅(qū)動和鍵盤掃描控制以及 uP監(jiān)控的多功能外圍芯片。 CH451內(nèi)置 RC振蕩電路，可以 動態(tài)驅(qū)動 8位數(shù)碼管或者 64位 LED，具有 BCD 譯碼、閃爍、移位等功能。 CH451可以通過級聯(lián)的串行接口與單片機交換數(shù)據(jù)，因此占用單片機的 IO 口較少。實驗驗證 CH451能夠很好的實現(xiàn)數(shù)碼管和 LED 點陣的驅(qū)動。 因此我們使用數(shù)碼管和 LED點陣作為車載顯示。 經(jīng)過反復(fù)論證，我們最終確定了如下方案： （ 1） 車體用鋁合金車架手工制作。 （ 2） 采用 AT89S52單片機作為主控制器。 （ 3） 用 3 節(jié)鋰電池為直流電機供電，用兩組每組兩節(jié)電池分別為單片機傳感器和舵消防智能電動車設(shè)計與制作 畢業(yè)論文 機供電。 （ 4） 用 RPR220型光電對管進(jìn)行尋跡。 （ 5） 遠(yuǎn)紅外火焰?zhèn)鞲衅髯鳛?本系統(tǒng)的火焰?zhèn)鞲衅鳌? （ 6） L298N作為直流電機的驅(qū)動芯片。 （ 7） 凌陽 61B板作為語音控制模塊。 （ 8） DF無線收發(fā)模塊用來遠(yuǎn)程傳輸數(shù)據(jù)。 （ 9） 4X8的 LCD在遠(yuǎn)程控制臺實時顯示小車當(dāng)前狀態(tài)。 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖如圖 4所示： 圖 4 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 對于本系統(tǒng)來說，要實現(xiàn)的目的是能夠滅掉兩個或更多的火源，并且能夠返回啟動區(qū)。由于場地為方格型場地，而我們的光電對管可以順利的實現(xiàn)尋跡，轉(zhuǎn)彎與方格的計數(shù)。而不能判斷小車前進(jìn)的方向?；诖?，我們共設(shè)想了如下幾 種方案，并通過實驗驗證而最終選中一種最終方案。 方案 1：小車由啟動區(qū)啟動，先沿第一列走到中間，同時檢測第一列啟動區(qū)到中間的 6個黑方格中的火焰。然后返回到場地中間處徑直往右走到場地的中間，在這個過程中并不檢測小車的火焰?zhèn)鞲衅?。走到中間后在向上走檢測兩次的 6個黑方格中是否有火焰。如此這樣每走半列就檢測 6個黑方格，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。一旦檢測到火焰小車即停下將火吹滅。小車行進(jìn)路線的示意圖如圖 5所示： 2 節(jié)鋰電池 AT89S52 光電對管尋跡 火焰?zhèn)鞲衅? L298N 驅(qū)動直流電機 3 節(jié)鋰電池 光電開關(guān)避障模塊 滅火風(fēng)扇 2 節(jié)鋰電池 DF 無線發(fā)射模塊 DF 無線接收模塊 4X8LCD 液晶屏顯示 SPCE061B 車載數(shù)碼管和 LED點陣 SPCE061B 語音播報 語音播報 光電對管測速 消防智能電動車設(shè)計與制作 畢業(yè)論文 圖 5 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。 但是這種掃描方法有如下幾種缺點： （ 1） 這種檢測需要的時間太多。 （ 2） 由于傳感器可以檢測到較遠(yuǎn)的距離，所以不容易實現(xiàn)小車只檢測兩側(cè)的 6個黑方格。當(dāng)小車在列上進(jìn)行掃描時，容易檢測到比較遠(yuǎn)的距離的火焰而產(chǎn)生錯誤的判斷。 （ 3） 這種檢測方法走的路程較多，小車略顯不夠智能。 方案 2：小車先走到中間的白線，然后橫向走到場地的邊界，同時檢測兩側(cè)是否有火焰，如果有火焰的話記下