【文章內容簡介】 啟動就用軟件的啟動按鈕代替。攀枝花學院本科畢業(yè)設計(論文) 5 紅外傳感設計 5 紅外傳感設計 紅外傳感的定義 紅外輻射的物理本質是熱輻射，它是由于物體內部分子的轉動及振動而產生，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，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。，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，但它也能感應火焰的部分光譜，而且價格低廉，具有良好的經濟效益。 系統(tǒng)描述 由熱釋電傳感器和火焰紅外輻射的特點而知，設計合理的火災識別算法是火災探測系統(tǒng)的核心。傳統(tǒng)的火災分析方法有： 閾值能量信號比較； 閃變頻率分析； 與已記憶光譜的關聯(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，當傳感器探測到的輻射能量超過該閾值時即認為有火災發(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)，主要憑借經驗；二是容易產生誤報警，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)中無法準確的區(qū)分火災和高溫干擾物體 紅外傳感器原理 熱釋電紅外傳感器是基于熱釋電效應工作的。下圖為熱釋電效應的示意： 恒溫時 溫度變化時 溫度變化時的等效 熱釋電效應示意圖 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＝(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速度，但靜態(tài)熱輻射是不會產生熱釋電電流的。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?）、低噪聲的場效應晶體管，并把它封裝在熱釋電探測器管殼內，這樣可以有效的降低噪聲、防止外界干擾及機械振動帶來的不利影響。場效應管構成了源極跟隨器，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端之間的負載電阻RS決定。電阻器RG的作用是釋放柵極電荷,使場效應管安全的工作。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)設計的前置放大電路如下圖所示。 熱釋電紅外傳感器內部結構 由于熱釋電紅外傳感器的輸出信號十分微弱，因此設計性能優(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＝AU1AU2＝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。 攀枝花學院本科畢業(yè)設計(論文） AS_VRobot軟件仿真實現(xiàn) 6 AS_VRobot軟件仿真實現(xiàn) AS_VRobot能力風暴虛擬機器人簡介 AS_VRobot能力風暴虛擬機器人仿真平臺(以下簡稱AS_VRobot)是一款機器人仿真軟件，力求模仿現(xiàn)實生活中智能機器人行為特點，用戶能在三維仿真環(huán)境中快速搭建比賽場地、快速設計出自己的機器人，并能通過流程圖或C代碼給設計的機器人編寫控制程序，在仿真環(huán)境中觀察機器人運行，給用戶親臨其境的感覺。 由于AS_VRobot采用了C/S結構，不但支持單機仿真，同時支持局域網內多機器人仿真，多個AS_VRobot用戶能在服務器上進行滅火、足球等傳統(tǒng)機器人比賽，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快速建構機器人知識體系，掌握計算機編程思想。AS_VRobot主要面向中小學機器人教學、仿真比賽。 AS_VRobot軟件安裝u ：，能用流程圖或C語言直接編寫AS_VRobot仿真機器人控制程序。u AS_VROBOT ：AS_VRobot仿真機器人客戶端程序?？删庉媹龅?、設計仿真機器人，并單機仿真運行，同時能上傳場地、機器人及代碼到服務器，進行多機比賽、觀看比賽實況。u AS_VROBOT ：AS_VRobot仿真機器人服務器程序。可編輯場地、設計仿真機器人，并多機仿真運行，同時能通過網絡發(fā)送比賽實況。軟件安裝可通過雙擊相應軟件安裝程序圖標，安裝完畢后計算機桌面上出現(xiàn)相應程序快捷圖標。 快捷方式在相應程序圖標上雙擊，即可啟動相應程序。 AS_VRobot的服務器 雙擊AS_VRobot服務器桌面快捷圖標，程序啟動界面如下，即進入AS_VRobot仿真機器人環(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”、“機器人編輯”、“仿真比賽”視圖之間切換。 攀枝花學院本科畢業(yè)設計(論文） 7 代碼編輯 7 代碼編輯 ，程序啟動界面如下，即進入AS_VRobot仿真機器人可視化編程環(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： 流程圖編輯的模塊圖執(zhí)行器模塊庫：包含電機直行、轉彎、電機啟動、電機停止、啟動風扇、停止風扇、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、結束模塊。通過對流程圖編輯的學習，最終獲得編譯成功的機器人競走的流程圖，如下圖所示： 主程序流程圖流程圖：主程序一啟動，機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，啟動風扇，熄滅火源。 C代碼編程 C語言代碼編輯區(qū) 通過對C語言的學習，最終獲得了編譯成功的C語言程序，控制機器人的行進，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 { FollowLeft()。 } } stop()。}void Init(){ fanstop(0)。}int NearFire(){ int iRet = 0。 int photo0 =