【文章內(nèi)容簡介】 路天線解 碼 芯 片單 片 機(jī) 控 制 接 受 電 路L C D 顯 示天線蜂 鳴 器L E D 輸 出攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 4 遙控方案設(shè)計 8 圖 譯碼接收電路 ○ 1 . TX2/RX2 的典型的應(yīng)用電路如： 圖 應(yīng)用電路 ○ 2 圖 應(yīng)用電路 ○ 3 解決方案 (二 ) 攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 4 遙控方案設(shè)計 9 采用 PT2262 和 PT2272 的編碼解碼芯片。 PT2262 和 PT2272 最多支持 6 位數(shù)據(jù)編碼，一般支持 4 位數(shù)據(jù)編碼。 PT2262 和 PT2272 有三態(tài)地址編碼功能，只有地址匹配時才能傳輸數(shù)據(jù)。 PT2262 和 PT2272 的典型應(yīng)用電路如： 圖 PT2262 的典型應(yīng)用電路 ○ 1 圖 PT2272 的典型應(yīng)用電路 ○ 2 PT2262 接受模塊圖如下： 攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 4 遙控方案設(shè)計 10 圖 PT2262 的接受模塊圖 ○ 3 PT2272 模塊接受圖如下： 圖 PT2272 的接受模塊圖 ○ 4 方案討論 基于現(xiàn)在用仿真環(huán)境代替實際操作，對于機(jī)器人的啟動就用軟件的啟動按鈕代替。 攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 5 紅外傳感設(shè)計 11 5 紅外傳感設(shè)計 紅外傳感的定義 紅外輻射的物理本質(zhì)是熱輻射，它是由于物體內(nèi)部分子的轉(zhuǎn)動及振動而產(chǎn)生，其程度主要由物體的溫度決定。溫度越高，輻射的紅外線就越多，輻射的能量就越強。通常所有物體都是紅外輻射源，只是發(fā)射的紅外光波長不同。火焰光譜從紫外、可見光到紅外都 有能輻射，但在紅外波段內(nèi)的 附近有一個峰值，同時由于此波長的太陽輻射 因大氣的吸收作用而強烈衰減，因此該波段是用于火焰探測的重要波段。然而由于 波長熱釋電傳感器的窗口材料通常為藍(lán)寶石，成本較高，本文討論了一種將人體探測器 PIRD203S 用于火焰探測的方法，該傳感器探測波長為 5～ 14181。m，雖然不是專門用于火焰探測，但它也能感應(yīng)火焰的部分光譜，而且價格低廉，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。 系統(tǒng)描述 由熱釋電傳感器和火焰紅外輻射的特點而知，設(shè)計合理的火災(zāi)識別算法是火災(zāi)探測系統(tǒng)的核心。傳 統(tǒng)的火災(zāi)分析方法有 ○ 3 ： ○ 1 閾值能量信號比較； ○ 2 閃變頻率分析； ○ 3 與已記憶光譜的關(guān)聯(lián)性分析。 閾值能量信號比較法是使用最普遍的。思想是照需求事前確定能量閾值，當(dāng)傳感器探測到的輻射能量超過該閾值時即認(rèn)為有火災(zāi)發(fā)生。此方法有兩大缺點：一是閾值的確定沒有可靠的依據(jù)，主要憑借經(jīng)驗；二是容易產(chǎn)生誤報警，靠近傳感器的干擾源如煙頭等很容易引發(fā)報警，造成不必要的損失。閃變頻率分析的依據(jù)是研 究表明火焰的紅外輻射閃爍頻率是低頻信號，范圍在 1～ 30Hz，因此濾除掉輻射到傳感器的紅外信號，保留閃爍信號，即可實現(xiàn)火災(zāi)的識別。實驗表明本系統(tǒng)使用的熱釋電傳感器探測到的火焰輻射信號以及高溫物體輻射信號在該頻段都有較大的能量分布，因此使用此方法在本系統(tǒng)中無法準(zhǔn)確的區(qū)分火災(zāi)和高溫干擾物體 紅外傳感器原理 熱釋電紅外傳感器是基于熱釋電效應(yīng)工作的。下圖為熱釋電效應(yīng)的示意： 攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 5 紅外傳感設(shè)計 12 恒溫時 溫度變化時 溫度變化時的等效 圖 熱釋電效應(yīng) 示意圖 ○ 1 溫度恒定時，由于熱釋電晶體表面吸附有來自于周圍空氣中的異性電荷，因而觀察不到自發(fā)極化現(xiàn)象，表現(xiàn)為電中性。當(dāng)溫度變化時，晶體表面的極化電荷則隨之改變，而它周圍的吸附電荷因跟不上它的變化，失去電的平衡，這時即顯現(xiàn)出晶體的自發(fā)極化，對外表現(xiàn)出電性。其熱釋電輸出電流： i＝ /dt(1)式中：p 為材料的熱釋電系數(shù)， A 為熱釋電靈敏元受光照的面積，θ為熱釋電材料的溫度，t 為時間。從式 (1)看出，熱釋電電流是與輻射引起的熱釋電材料的溫度變化而不是溫度本身成正比，所以 熱釋電器件具有很高的響應(yīng)速度，但靜態(tài)熱輻射是不會產(chǎn)生熱釋電電流的。由于該傳感器是一種高阻抗容易引入噪聲，與它相連的前置放大器的第一級必須采用高輸入阻抗（ RG＞ 1010?）、低噪聲的場效應(yīng)晶體管，并把它封裝在熱釋電探測器管殼內(nèi)，這樣可以有效的降低噪聲、防止外界干擾及機(jī)械振動帶來的不利影響。場效應(yīng)管構(gòu)成了源極跟隨器，同時起到阻抗變換的作用，它的輸出阻抗由外接在 S 端和 G 端之間的負(fù)載電阻 RS 決定。電阻器 RG 的作用是釋放柵極電荷 ,使場效應(yīng)管安全的工作。由于熱釋電紅外傳感器的輸出信號十分微弱，因此設(shè)計性能優(yōu)異的前置放大 電路就顯的尤為重要。本系統(tǒng)設(shè)計的前置放大電路如下圖所示。 圖 熱釋電紅外傳感器內(nèi)部結(jié)構(gòu) ○ 2 由于熱釋電紅外傳感器的輸出信號十分微弱，因此設(shè)計性能優(yōu)異的前置放大攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 5 紅外傳感設(shè)計 13 電路就顯的尤 為重要。 圖 前置放大電路 ○ 3 本電路的核心為兩片 OP37 運算放大器，采用級聯(lián)方式提高放大倍數(shù)?？紤]到火焰的閃爍信號頻率為低頻信號，傳感器的輸出信號也以該頻率變化，因此將放大器接成低通形式，截止頻率為 45Hz，兩級電壓放大倍數(shù)分別為 AU1＝ 120， AU2＝ 4，總的放大倍數(shù)為 AU＝ AU1 AU2＝ 480＝ 54db。 方案討論 基于現(xiàn)在用仿真環(huán)境代替實際操作，所以可以用仿真環(huán)境中的火源代替紅外傳感，代替實際操作中紅外傳感發(fā)送停止指令。 攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 (論文） AS_VRobot 軟件仿真實現(xiàn) 14 6 AS_VRobot 軟件仿真實現(xiàn) AS_VRobot 能力風(fēng)暴虛擬機(jī)器人 簡介 AS_VRobot 能力風(fēng)暴虛擬機(jī)器人仿真平臺 (以下簡稱 AS_VRobot)是一款機(jī)器人仿真軟件，力求模仿現(xiàn)實生活中智能機(jī)器人行為特點，用戶能在三維仿真環(huán)境中快速搭建比賽場地、快速設(shè)計出自己的機(jī)器人，并能通過流程圖或 C 代碼給設(shè)計的機(jī)器人編寫控制程序，在仿真環(huán)境中觀察機(jī)器人運行，給用戶親臨其境的感覺。 由于 AS_VRobot 采用了 C/S 結(jié)構(gòu)，不但支持單機(jī)仿真，同時支持局域網(wǎng)內(nèi)多機(jī)器人仿真，多個 AS_VRobot 用戶能在服務(wù)器上進(jìn)行滅火、足球等傳統(tǒng)機(jī)器人比賽，同時也能采用軟件提供的豐富的執(zhí)行裝置、傳感器等 自行設(shè)計比賽。各客戶端能從不同角度觀看比賽實況。 用戶通過使用 AS_VRobot 快速建構(gòu)機(jī)器人知識體系，掌握計算機(jī)編程思想。 AS_VRobot 主要面向中小學(xué)機(jī)器人教學(xué)、仿真比賽。 AS_VRobot 軟件安裝 ? ： 開發(fā)版，能用流程圖或 C 語言直接編寫 AS_VRobot 仿真機(jī)器人控制程序。 ? AS_VROBOT ： AS_VRobot 仿真機(jī)器人客戶端程序?？删庉媹龅?、設(shè)計仿真機(jī)器人，并單機(jī)仿真運行，同時能上傳場地、機(jī)器人及代碼到服務(wù)器，進(jìn)行 多機(jī)比賽、觀看比賽實況。 ? AS_VROBOT ： AS_VRobot 仿真機(jī)器人服務(wù)器程序?？删庉媹龅?、設(shè)計仿真機(jī)器人，并多機(jī)仿真運行，同時能通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送比賽實況。 軟件安裝可通過雙擊相應(yīng)軟件安裝程序圖標(biāo)，安裝完畢后計算機(jī)桌面上出現(xiàn)相應(yīng)程序快捷圖標(biāo)。 圖 快捷方式 在相應(yīng)程序圖標(biāo)上雙擊，即可啟動相應(yīng)程序。 AS_VRobot 的服務(wù)器 攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 (論文） AS_VRobot 軟件仿真實現(xiàn) 15 雙擊 AS_VRobot 服務(wù)器桌面快捷圖標(biāo)，程序啟動界面如下，即進(jìn)入 AS_VRobot仿真機(jī)器人環(huán)境編輯界面。 注：通過點擊 AS_VRobot 軟件視圖切換區(qū)可在“環(huán)境編輯”、“機(jī)器人編輯”、“仿真比賽”視圖之間切換。 攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 (論文） 7 代碼編輯 16 7 代碼編輯 雙擊 開發(fā)版桌面快捷圖標(biāo)，程序啟動界面如下，即進(jìn)入 AS_VRobot 仿真機(jī)器人可視化編程環(huán)境。 圖 7 流程圖編輯區(qū) 流程圖編程 流程圖編程提供了以下幾類可視化模塊： 攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 (論文） 7 代碼編輯 17 圖 流程圖編輯的模塊圖 ○ 1 執(zhí)行器模塊庫： 包含電機(jī)直行、轉(zhuǎn)彎、電機(jī)啟動、電機(jī)停止、啟動風(fēng)扇、停止 風(fēng)扇、延時等待、發(fā)音、計算、以及自定義模塊。 傳感器模塊庫： 包含地面檢測、亮度檢測、紅外測障、碰撞檢測、金屬檢測、紅外測距、聲納測距、數(shù)字羅盤、遠(yuǎn)紅外探測、聲音檢測、系統(tǒng)時間模塊。 控制模塊庫： 包含多次循環(huán)、永遠(yuǎn)循環(huán)、條件循環(huán)、條件碰撞模塊。 程序模塊庫： 包含新建子程序、結(jié)束模塊。 通過對流程圖編輯的學(xué)習(xí)，最終獲得編譯成功的機(jī)器人競走的流程圖，如下圖所示： 攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 (論文） 7 代碼編輯 18 圖 主程序流程圖 ○ 2 流程圖：主程序一啟動，機(jī)器人便終止延時等待，開始地面檢測沿 線競走，在沿線的過程中，如果沒有遇到紅外障礙，則繼續(xù)沿線，地面檢測，如果遇到紅外障礙，則停止沿線，隨即停止電機(jī)，啟動風(fēng)扇，熄滅火源。 C 代碼編程 攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 (論文） 7 代碼編輯 19 圖 C 語言代碼編輯區(qū) 通過對 C 語言的學(xué)習(xí)，最終獲得了編譯成功的 C 語言程序，控制機(jī)器人的行進(jìn)， C 語言程序如下所示： void main() { int iFireOut = 0。 Init()。 while(iFireOut !=1) { if(FindFire() == 1) { if(NearFire() == 1) { if(Fire() == 1) { Song()。 break。 } } } else 攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 (論文） 7 代碼編輯 20 { FollowLeft()。 } } stop()。 } void Init