【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 啟動(dòng)就用軟件的啟動(dòng)按鈕代替。攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 5 紅外傳感設(shè)計(jì) 5 紅外傳感設(shè)計(jì) 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(dòng)及振動(dòng)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(qiáng)。通常所有物體都是紅外輻射源，只是發(fā)射的紅外光波長(zhǎng)不同?；鹧婀庾V從紫外、可見(jiàn)光到紅外都有能輻射，同時(shí)由于此波長(zhǎng)的太陽(yáng)輻射因大氣的吸收作用而強(qiáng)烈衰減，因此該波段是用于火焰探測(cè)的重要波段。，成本較高，本文討論了一種將人體探測(cè)器PIRD203S用于火焰探測(cè)的方法，該傳感器探測(cè)波長(zhǎng)為5～14181。m，雖然不是專(zhuān)門(mén)用于火焰探測(cè)，但它也能感應(yīng)火焰的部分光譜，而且價(jià)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(diǎn)而知，設(shè)計(jì)合理的火災(zāi)識(shí)別算法是火災(zāi)探測(cè)系統(tǒng)的核心。傳統(tǒng)的火災(zāi)分析方法有： 閾值能量信號(hào)比較； 閃變頻率分析； 與已記憶光譜的關(guān)聯(lián)性分析。 閾值能量信號(hào)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(cè)到的輻射能量超過(guò)該閾值時(shí)即認(rèn)為有火災(zāi)發(fā)生。此方法有兩大缺點(diǎn)：一是閾值的確定沒(méi)有可靠的依據(jù)，主要憑借經(jīng)驗(yàn)；二是容易產(chǎn)生誤報(bào)警，靠近傳感器的干擾源如煙頭等很容易引發(fā)報(bào)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(hào)，范圍在1～30Hz，因此濾除掉輻射到傳感器的紅外信號(hào)，保留閃爍信號(hào)，即可實(shí)現(xiàn)火災(zāi)的識(shí)別。實(shí)驗(yàn)表明本系統(tǒng)使用的熱釋電傳感器探測(cè)到的火焰輻射信號(hào)以及高溫物體輻射信號(hào)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(wú)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： 恒溫時(shí) 溫度變化時(shí) 溫度變化時(shí)的等效 熱釋電效應(yīng)示意圖 溫度恒定時(shí)，由于熱釋電晶體表面吸附有來(lái)自于周?chē)諝庵械漠愋噪姾?，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(shí)，晶體表面的極化電荷則隨之改變，而它周?chē)奈诫姾梢蚋簧纤淖兓?，失去電的平衡，這時(shí)即顯現(xiàn)出晶體的自發(fā)極化，對(duì)外表現(xiàn)出電性。其熱釋電輸出電流：i＝(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(shí)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(huì)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(jí)必須采用高輸入阻抗（RG＞1010?）、低噪聲的場(chǎng)效應(yīng)晶體管，并把它封裝在熱釋電探測(cè)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(dòng)帶來(lái)的不利影響。場(chǎng)效應(yīng)管構(gòu)成了源極跟隨器，同時(shí)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(chǎng)效應(yīng)管安全的工作。由于熱釋電紅外傳感器的輸出信號(hào)十分微弱，因此設(shè)計(jì)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(jì)的前置放大電路如下圖所示。 熱釋電紅外傳感器內(nèi)部結(jié)構(gòu) 由于熱釋電紅外傳感器的輸出信號(hào)十分微弱，因此設(shè)計(jì)性能優(yōu)異的前置放大電路就顯的尤為重要。 前置放大電路本電路的核心為兩片OP37運(yùn)算放大器，采用級(jí)聯(lián)方式提高放大倍數(shù)。考慮到火焰的閃爍信號(hào)頻率為低頻信號(hào)，傳感器的輸出信號(hào)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(jí)電壓放大倍數(shù)分別為AU1＝120，AU2＝4，總的放大倍數(shù)為AU＝AU1AU2＝480＝54db。 方案討論 基于現(xiàn)在用仿真環(huán)境代替實(shí)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(shí)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(jì)(論文） AS_VRobot軟件仿真實(shí)現(xiàn) 6 AS_VRobot軟件仿真實(shí)現(xiàn) AS_VRobot能力風(fēng)暴虛擬機(jī)器人簡(jiǎn)介 AS_VRobot能力風(fēng)暴虛擬機(jī)器人仿真平臺(tái)(以下簡(jiǎn)稱(chēng)AS_VRobot)是一款機(jī)器人仿真軟件，力求模仿現(xiàn)實(shí)生活中智能機(jī)器人行為特點(diǎn)，用戶(hù)能在三維仿真環(huán)境中快速搭建比賽場(chǎng)地、快速設(shè)計(jì)出自己的機(jī)器人，并能通過(guò)流程圖或C代碼給設(shè)計(jì)的機(jī)器人編寫(xiě)控制程序，在仿真環(huán)境中觀察機(jī)器人運(yùn)行，給用戶(hù)親臨其境的感覺(jué)。 由于AS_VRobot采用了C/S結(jié)構(gòu)，不但支持單機(jī)仿真，同時(shí)支持局域網(wǎng)內(nèi)多機(jī)器人仿真，多個(gè)AS_VRobot用戶(hù)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(shí)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(jì)比賽。各客戶(hù)端能從不同角度觀看比賽實(shí)況。用戶(hù)通過(guò)使用AS_VRobot快速建構(gòu)機(jī)器人知識(shí)體系，掌握計(jì)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u ：，能用流程圖或C語(yǔ)言直接編寫(xiě)AS_VRobot仿真機(jī)器人控制程序。u AS_VROBOT ：AS_VRobot仿真機(jī)器人客戶(hù)端程序?？删庉媹?chǎng)地、設(shè)計(jì)仿真機(jī)器人，并單機(jī)仿真運(yùn)行，同時(shí)能上傳場(chǎng)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(shí)況。u AS_VROBOT ：AS_VRobot仿真機(jī)器人服務(wù)器程序?？删庉媹?chǎng)地、設(shè)計(jì)仿真機(jī)器人，并多機(jī)仿真運(yùn)行，同時(shí)能通過(guò)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送比賽實(shí)況。軟件安裝可通過(guò)雙擊相應(yīng)軟件安裝程序圖標(biāo)，安裝完畢后計(jì)算機(jī)桌面上出現(xiàn)相應(yīng)程序快捷圖標(biāo)。 快捷方式在相應(yīng)程序圖標(biāo)上雙擊，即可啟動(dòng)相應(yīng)程序。 AS_VRobot的服務(wù)器 雙擊AS_VRobot服務(wù)器桌面快捷圖標(biāo)，程序啟動(dòng)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(guò)點(diǎn)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(jì)(論文） 7 代碼編輯 7 代碼編輯 ，程序啟動(dòng)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(lèi)可視化模塊： 流程圖編輯的模塊圖執(zhí)行器模塊庫(kù)：包含電機(jī)直行、轉(zhuǎn)彎、電機(jī)啟動(dòng)、電機(jī)停止、啟動(dòng)風(fēng)扇、停止風(fēng)扇、延時(shí)等待、發(fā)音、計(jì)算、以及自定義模塊。 傳感器模塊庫(kù)：包含地面檢測(cè)、亮度檢測(cè)、紅外測(cè)障、碰撞檢測(cè)、金屬檢測(cè)、紅外測(cè)距、聲納測(cè)距、數(shù)字羅盤(pán)、遠(yuǎn)紅外探測(cè)、聲音檢測(cè)、系統(tǒng)時(shí)間模塊。 控制模塊庫(kù)：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(kù)：包含新建子程序、結(jié)束模塊。通過(guò)對(duì)流程圖編輯的學(xué)習(xí)，最終獲得編譯成功的機(jī)器人競(jìng)走的流程圖，如下圖所示： 主程序流程圖流程圖：主程序一啟動(dòng)，機(jī)器人便終止延時(shí)等待，開(kāi)始地面檢測(cè)沿線競(jìng)走，在沿線的過(guò)程中，如果沒(méi)有遇到紅外障礙，則繼續(xù)沿線，地面檢測(cè)，如果遇到紅外障礙，則停止沿線，隨即停止電機(jī)，啟動(dòng)風(fēng)扇，熄滅火源。 C代碼編程 C語(yǔ)言代碼編輯區(qū) 通過(guò)對(duì)C語(yǔ)言的學(xué)習(xí)，最終獲得了編譯成功的C語(yǔ)言程序，控制機(jī)器人的行進(jìn)，C語(yǔ)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 { FollowLeft()。 } } stop()。}void Init(){ fanstop(0)。}int NearFire(){ int iRet = 0。 int photo0 =