【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 方案三：采用左右兩個(gè)紅外傳感器。紅外傳感器，是目前使用比較普遍的一種避障傳感器，通過調(diào)節(jié)R2R24兩個(gè)電位器，可調(diào)節(jié)兩個(gè)紅外傳感器的檢測(cè)距離為10—80cm，開關(guān)量輸出，即輸出為TTL電平。但電路比較復(fù)雜，不易實(shí)現(xiàn)，而且環(huán)境里的其他熱源比如人、煙頭、電源等能熱源都能影響到其工作的穩(wěn)定性，故排除了這種方案。方案四：采用近距離可調(diào)光電開關(guān)，當(dāng)小車尋線走到障礙物前時(shí)光電開關(guān)發(fā)出信號(hào)使小車停下，并返回上一個(gè)路口轉(zhuǎn)彎，走一個(gè)“弓”字避開障礙物繼續(xù)前進(jìn)。這樣很容易實(shí)現(xiàn)避障功能，造價(jià)比較低，精度也比較高，（光電開關(guān)的距離也可以根據(jù)實(shí)際要求進(jìn)行優(yōu)化調(diào)節(jié)，根據(jù)題目的要求我們將最小距離定在10cm以內(nèi)）故實(shí)現(xiàn)起來比較簡(jiǎn)單，容易方便穩(wěn)定，滿足各方面的要求。按照題目要求需要準(zhǔn)確識(shí)別障礙并能避開障礙，從而實(shí)現(xiàn)避障，滅火功能。我們選擇了方案四。方案一：采用開關(guān)式霍爾元件，將磁鐵固定在小汽車的車輪上,當(dāng)車輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),磁鐵也跟著轉(zhuǎn)動(dòng),霍爾元件感應(yīng)到磁場(chǎng)的變化時(shí),就會(huì)產(chǎn)生通斷效果,使單片機(jī)的定時(shí)器的輸入端產(chǎn)生高低電平的變化,從而記錄小車車輪轉(zhuǎn)動(dòng)的圈數(shù),假設(shè)為N,并設(shè)車輪的周長(zhǎng)為L(zhǎng),通過公式S=N*L就可以計(jì)算出小汽車在一段時(shí)間內(nèi)的行程。這種測(cè)量方法的測(cè)量數(shù)據(jù)只能是車輪周長(zhǎng)的整數(shù)倍，路程短誤差還比較小，一旦走的路程長(zhǎng)，拐彎、避障倒車等因素比較多的時(shí)候誤差就會(huì)累積起來，不精確。例如：小車的車輪半徑為1cm，那么這種測(cè)量方法的最小誤差也將達(dá)到6cm。不符合題目的要求，因此在最大限度提高精度方面暫不采用此方案。方案二：采用透光式光電傳感器。在小汽車的車輪上鉆若干小孔，設(shè)小孔的個(gè)數(shù)為n。在車輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，發(fā)光二極管發(fā)射的光被沒有孔的地方遮擋時(shí)，光敏三極管不能導(dǎo)通，光敏三極管的集電極輸出為高電平，經(jīng)CD40106反相后，單片機(jī)定時(shí)器的輸入端為低電平。在有小孔的地方，發(fā)光二極管發(fā)射的光就會(huì)透過小孔照射到光敏三極管上，使光敏三極管導(dǎo)通，此時(shí)光敏三極管的集電極輸出為低電平。在經(jīng)CD40106反相后，單片機(jī)定時(shí)器的輸入為高電平。單片機(jī)定時(shí)器就會(huì)準(zhǔn)確記錄下這種高低電平的變化的次數(shù)，即通過的小孔的個(gè)數(shù)。假設(shè)為N, 并設(shè)車輪的周長(zhǎng)與方案一的相同也是L，某段時(shí)間內(nèi)的行程計(jì)算公式為：S=N*L/n可以看到這種測(cè)量方法的最小誤差為方案一的1/n，可較為精確地測(cè)量出小汽車的行程。并且可以進(jìn)行誤差控制，因?yàn)榭椎膫€(gè)數(shù)與誤差成反比，要想提高準(zhǔn)確度只要增加小孔的個(gè)數(shù)就可以。方案三：由于場(chǎng)地的特殊性數(shù)格數(shù)計(jì)路程，路程的測(cè)量可直接在程序中實(shí)現(xiàn)，由于本題中場(chǎng)地被均勻地分成30 cm*30 cm的小方格，只要讓小車走整格數(shù)并記錄格數(shù)n1，在每個(gè)路口處做出動(dòng)作（繼續(xù)前進(jìn)或拐彎）并在原格數(shù)基礎(chǔ)上加1，則整格數(shù)部分的路程可直接由公式s1=n1*30cm算出。另外不到整格數(shù)的部分可通過透光式光電傳感器來計(jì)算，其計(jì)算公式為s2=N*L/n則最后總的路程可表示為S=s1+s2= n1*30+ N*L/n通過對(duì)以上方案的對(duì)比，綜合考慮路程計(jì)算的精度和實(shí)現(xiàn)的難易程度，我們采用了方案三。電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊是本系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，用于控制小車的運(yùn)動(dòng)。因?yàn)楸鞠到y(tǒng)中未設(shè)置位置傳感器，系統(tǒng)對(duì)位置的定位完全靠軟件來實(shí)現(xiàn)，這就要求電機(jī)的控制精度必須要高。電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路選擇方案一:利用9012SC8050、及電機(jī)構(gòu)成驅(qū)動(dòng)電路。如果單片機(jī)控制口輸出高電平，9012截止，2SC8050截止，電機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)。單片機(jī)控制口輸出低電平時(shí)，9012導(dǎo)通，2SC8050導(dǎo)通，電機(jī)開始運(yùn)轉(zhuǎn)。該電路比較簡(jiǎn)單，輸出功率足夠大，足以推動(dòng)電機(jī)工作，并且電機(jī)工作時(shí)三極管性能非常穩(wěn)定。但該方案中單片機(jī)部分和電機(jī)供電部分沒有完全隔離，而電動(dòng)機(jī)在切換時(shí)會(huì)產(chǎn)生巨大的反電動(dòng)勢(shì)，經(jīng)常燒壞單片機(jī)。故沒有使用該方案。方案二：使用多個(gè)功率放大器驅(qū)動(dòng)電機(jī)。通過使用不同的放大電路和不同參數(shù)的器件，可以達(dá)到不同的放大要求，放大后能夠得到較大的功率。但由于放大電路很難做到完全一致，當(dāng)電機(jī)的功率較大時(shí)運(yùn)行起來會(huì)不穩(wěn)定，而且電路的制作會(huì)比較復(fù)雜。因此也沒有選擇這種方案。方案三：使用61板上四個(gè)接口B0、BBB3來實(shí)現(xiàn)對(duì)小車上電機(jī)的控制。首先在外部小車前后各放一個(gè)萬向輪，兩側(cè)為雙動(dòng)力輪。61板的四個(gè)控制端口B0、BBB3分別接左電機(jī)A接口、左電機(jī)B接口、右電機(jī)A接口、右電機(jī)B接口。 電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)編碼：左電機(jī)右電機(jī)左電機(jī)右電機(jī)電動(dòng)車運(yùn)行狀態(tài)B0B1B2B30101正轉(zhuǎn)正轉(zhuǎn)前行0110正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)右轉(zhuǎn)0111正轉(zhuǎn)停以右電機(jī)為中心原地右轉(zhuǎn)1001反轉(zhuǎn)正轉(zhuǎn)左轉(zhuǎn)1101停正轉(zhuǎn)以左電機(jī)為中心原地左轉(zhuǎn)1010反轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)后退由上表可知，只要通過軟件編程設(shè)定61板的四個(gè)控制端口B0、BBB3的不同編碼，就可得到電動(dòng)車的前進(jìn)，后退，旋轉(zhuǎn)等不同的運(yùn)行狀態(tài)。實(shí)現(xiàn)起來比較容易，并且誤差較小。故基于上述分析，我們采用了方案三。電機(jī)類型選擇方案一：采用減速小型直流電機(jī)。減速直流電機(jī)控制精度很低，雖不能準(zhǔn)確控制電機(jī)轉(zhuǎn)速，但可控制電機(jī)正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、不轉(zhuǎn)等動(dòng)作，速度均勻性好。這已足夠我們控制小車前進(jìn)、拐彎、后退等簡(jiǎn)單工作，且控制簡(jiǎn)單，電源要求低，易于實(shí)現(xiàn)。　　方案二：采用專用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器及與其配套的步進(jìn)電機(jī)。步進(jìn)電機(jī)是數(shù)字控制電機(jī)，用這種方案的控制精度（可控制角度）、效率和可靠性都很高，但價(jià)格過高、重量大、占用口資源多且控制復(fù)雜對(duì)電源要求也高，故被我們排除了。通過以上對(duì)比，我們選擇使用普通直流電機(jī)。電機(jī)的選擇　　方案一：采用直流電機(jī)控制懸掛物體的運(yùn)動(dòng)，直流電機(jī)力量大，能獲得較大的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)動(dòng)速度快，但由于存在機(jī)械觸點(diǎn)，直流電機(jī)容易產(chǎn)生噪聲，而且單獨(dú)使用時(shí)不能完成位置控制，需要配以傳感器才能控制定位?！　》桨付翰捎貌竭M(jìn)電機(jī)控制懸掛物體的準(zhǔn)確運(yùn)動(dòng)，步進(jìn)電機(jī)不需要使用傳感器就能精確定位，而且通過給定的脈沖周期，能夠以任意速度轉(zhuǎn)動(dòng)，定距運(yùn)動(dòng)較精確。雖然步進(jìn)電機(jī)不能高速轉(zhuǎn)動(dòng)，但根據(jù)題目要求的時(shí)間和移動(dòng)距離，步進(jìn)電機(jī)完全能夠符合要求，是該種要求下廣泛使用的一種電機(jī)。　　基于上述理論分析，我們擬選擇方案二。方案一：用風(fēng)扇將蠟燭吹滅，檢測(cè)并確定火源在課吹滅的范圍內(nèi)后由單片機(jī)控制風(fēng)扇開啟，吹滅蠟燭。經(jīng)實(shí)驗(yàn)確定當(dāng)采用6V電源給風(fēng)扇電機(jī)供電時(shí)，火源在30cm以內(nèi)都可被吹滅。能達(dá)到要求，并且簡(jiǎn)單方便各方面的實(shí)現(xiàn)都比較簡(jiǎn)單，工作也比較穩(wěn)定，調(diào)試快捷。適合應(yīng)用。方案二：用水管噴滅，原理圖與上圖相仿只是將J1接口換成噴頭的電動(dòng)機(jī)，由于整個(gè)系統(tǒng)是電子系統(tǒng)，如用水則有可能發(fā)生斷路或出現(xiàn)危險(xiǎn)，并且小車還要承載水的重量，對(duì)小車電機(jī)驅(qū)動(dòng)要求比較高，故排除這種方案，選擇方案一。在本設(shè)計(jì)中有兩個(gè)需要顯示的部分，即吹滅火源的數(shù)目和小車的路程　　　　方案一：使用16位字符型液晶（LCD）顯示。液晶顯示屏具有低功耗、影像穩(wěn)定不閃爍、畫面效果好、抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)。液晶動(dòng)態(tài)顯示功能強(qiáng)大，可以實(shí)現(xiàn)歡迎信息的顯示，并提供了一個(gè)友好的用戶界面，使系統(tǒng)更加直觀，更趨智能化和人性化。但液晶以點(diǎn)陣的模式顯示各種符號(hào)，需要利用控制芯片創(chuàng)建字符庫，編程工作量大，本題中要顯示兩部分則需分屏顯示，工作量就會(huì)更大，增加了不少難度，并且平時(shí)沒有這方面的準(zhǔn)備，規(guī)定時(shí)間內(nèi)不可能做得很好，故排除了該方案?！　》桨付菏褂脗鹘y(tǒng)的數(shù)碼管顯示，采用動(dòng)態(tài)掃描的方式。陵陽61板可同時(shí)驅(qū)動(dòng)8個(gè)數(shù)碼管，編程容易，硬件電路調(diào)試簡(jiǎn)單，顯示兩部分也比較好控制。缺點(diǎn)是顯示的內(nèi)容不夠豐富，但能準(zhǔn)確顯示數(shù)據(jù)，能很好地達(dá)到我們所需要的顯示路程，滅火數(shù)量的數(shù)據(jù)。故傳統(tǒng)的數(shù)碼管顯示即可符合我們的要求?！　【C上所述，本設(shè)計(jì)采用了方案二，使用凌陽公司的61板實(shí)現(xiàn)數(shù)碼管顯示。顯示的選擇　　方案一：用LED數(shù)碼管顯示設(shè)定的坐標(biāo)，本題中只需要六只LED數(shù)碼管進(jìn)行動(dòng)態(tài)顯示即可以顯示X軸和Y軸的坐標(biāo)，優(yōu)點(diǎn)是接口簡(jiǎn)單，易于控制，缺點(diǎn)是只能用于比較簡(jiǎn)單的數(shù)字顯示。　　方案二：用LCD液晶顯示器顯示，優(yōu)點(diǎn)是能顯示更多的字符，有著良好的人機(jī)界面，缺點(diǎn)是控制比較復(fù)雜。由于凌陽SPCE061A單片機(jī)有著豐富的硬件資源，加上現(xiàn)代社會(huì)的發(fā)展對(duì)人機(jī)界面的要求越來越高?！　』谏鲜隹紤]，所以我們選擇方案二。采用陵陽61板自身攜帶的語音模塊,在避障、拐彎、發(fā)現(xiàn)火源、滅火等動(dòng)作做出的同時(shí)調(diào)用不同的語音程序模塊進(jìn)行語音報(bào)警，這些工作都是直接在程序中完成的。61單片機(jī)具有豐富的音樂庫函數(shù)，我們只需要錄制我們所要的音樂然后放在FLASH存儲(chǔ)器里面進(jìn)行調(diào)用，或者直接調(diào)用其音樂函數(shù)庫里的不同聲音就能出色地完成任務(wù)。采用普通的電池組供電就能實(shí)現(xiàn)我們的要求，我們計(jì)劃一共使用六盒電池，兩盒6V電池分別用在小車電機(jī)上和紅外探障傳感器上，風(fēng)扇采用9V電源。風(fēng)扇使用9V和小車電機(jī)用6V電源是為了增加驅(qū)動(dòng)能力，而小車的兩個(gè)電機(jī)使用一個(gè)電源是為了使兩電機(jī)的轉(zhuǎn)速相同。電源的選擇　　方案一：所有器件都采用單一電源。這樣供電雖然比較簡(jiǎn)單，但是由于電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)瞬間電流很大，而且給定