【導(dǎo)讀】機、光電傳感器、火焰?zhèn)鞲衅骱碗娫措娐芬约捌渌娐窐?gòu)成，目的所有要求，語音報警比較有特色，功能齊全。

　　

【正文】 片機的 IO 口，通過 IO 口輸出高低電平可以實現(xiàn)三極管的導(dǎo)通與關(guān)斷，從而就可以實現(xiàn)對滅火風扇的開關(guān)控制。 滅火風扇的安裝 滅火風扇固定在舵機的舵盤上，這樣可以通過控制舵機的旋轉(zhuǎn)而實現(xiàn)風扇的左右 90 度擺動?？梢詼绲魧ほE白線兩側(cè)的火焰。 滅火風扇的安裝實物圖如圖 18 和圖 19 所示： 圖 18 滅火風扇安裝實物圖 24 圖 19 滅火風扇前視圖 測速計程模塊的安裝 小車的速度的測量是通過光電對管檢測碼盤實現(xiàn)的。測速計程模塊的實物圖如圖 20： 圖 20 光電碼盤與測速對管 光電碼盤為 32 份黑白相間的圓盤，將其緊貼在車輪的內(nèi)側(cè)。在鋁合金車架上打一個圓孔， RPR220 型光電對管通過圓孔對光電碼盤進行檢測就可以得到車輪轉(zhuǎn)過的圈數(shù)。從而計算出小車前進的路程。 25 車輪的直徑為 6cm，車輪的周長為 L＝ 2*π*R＝ 2**＝ 光電碼盤被平均分成了 36 份，每一份的弧長為 L’=L/36=假設(shè)單片機檢測到黑白信號的變化為 n，則 小車走過的路程為 S＝ n* 我們采用的語音播放和語音辨識的電路與凌陽單片機的接口電路如圖 21 所示。該電路非常簡單，是凌陽公司的標準電路。 AV SS 2VD D HDACVS SC32 24R11K C51 04C11 0412J2S pe a ke r132R21KC41 04+54612837U1S P Y 0 0 3 0+C21 00 u1 2 3J1單片機音頻接口 圖 21 語音播放與辨識電路 PT2262/2272 是一對帶地址、數(shù)據(jù)編碼功能的無線遙控發(fā)射 /接收芯片。其中發(fā)射芯片PT2262 將載波振蕩器、編碼器和發(fā)射單元集成于一身，使發(fā)射電路變得非常簡潔。 接收芯片 PT2272M4 是非 鎖存型 4 位 數(shù)據(jù)輸出 ，有 8位地址編 碼，有效防止了各個無線模塊之間的干擾。 DF 無線收發(fā)模塊結(jié)合編解碼芯片 PT2262/2272 可以將單片機發(fā)出的數(shù)據(jù)經(jīng)過編解碼經(jīng)由 DF無線數(shù)據(jù)收發(fā)模塊發(fā)射出去。這樣的無線收發(fā)模塊具有發(fā)射距離遠，抗干擾性強的特點。同時 PT2262具有 8位地址編碼，能夠防止各個無線模塊之間的干擾。 無線發(fā)射模塊的電路圖如圖 22所示： 26 圖 22 無線發(fā)射模塊 3．軟件實現(xiàn) 主程序流程圖 我們所設(shè)計的軟件的主程序流程圖如圖 23 所示： 27 系統(tǒng)初始化 X＝ 0， Y＝ 0 小車前進 中間兩個對管是否全白 否 右轉(zhuǎn) 是 前進并在行進間用“近視”傳感器檢測火源 是否檢測到火焰 停車，滅火 計滅火數(shù)目 是 返回 X＝ 3 處 否 右轉(zhuǎn) 在 X＝ 3 的線上邊前進邊檢測火源 28 圖 23 主程序流程圖 基于這種算法，我們可以走較少的路程滅掉 2 個甚至更多個火源，且工作性能穩(wěn)定。 我們用“近視”傳感器和“遠視”傳感器交替使用，避免了誤檢測的情況的出現(xiàn)。試驗驗證，本系統(tǒng)滅火效果良好。 滅火子程序流程圖 當小車檢測到火焰時，由于有障礙物的存在，需要對不同坐標上的火焰分別進行判斷。 滅火子程序的流程圖如圖 24 所示： 判斷檢測到火焰的傳感器類型 停車 ，舵盤轉(zhuǎn)向，滅火 “近視”傳感器 小車轉(zhuǎn)向相應(yīng)分支 “遠視”傳感器 返回原地 尋找火源 29 判斷檢測到火焰時的 Y 坐標 關(guān)閉尋跡驅(qū)動 Y 坐標為奇數(shù) 更正坐標值 后退至上一個交點處 打開尋跡驅(qū)動 等待車到 交點處 Y 坐標為偶數(shù) 轉(zhuǎn)彎 僅使能“近視”火焰?zhèn)鞲衅? 查詢中間傳感器以計算坐標 在火焰處停下，延時，滅火 30 圖 24 滅火子程序流程圖 傳感器數(shù)據(jù)處理及尋跡程序流程 我們用一個字節(jié)的 8 個位來代表車底的 8 個光電傳感器。用每一個位來代表當前傳感器的檢測狀態(tài)。 我們給每一個光電傳感器賦予不同的權(quán)值。對于同一列的三個傳感器來說，中間傳感器的權(quán)值位 0，兩側(cè)傳感器的權(quán)值分別為 2 和－ 2。 檢測時，我們首先得到檢測到白線的傳感器的數(shù)目和位置，然后將檢測到白線的傳感器的權(quán)值相加，然后再與傳感器的數(shù)目相平均得到權(quán)值的均值。由均值的值就可以得到小車的當前狀態(tài)，進而可以根據(jù)狀態(tài)控制電機從而實現(xiàn)小車的尋跡。 當權(quán)值的均值等于 0 時，就可以知道小車在白線得正上方。 當?shù)玫降脵?quán)值大于 0 時就可以知道小車現(xiàn)在在白線的偏右側(cè)。權(quán)值大于 0 時又有 1 和 2兩種情況。此時給右輪加速也分為兩種情況：權(quán)值為 1 時啟動一級加速；權(quán)值為 2 時啟動二級加速。二級加速比一級加速的時間稍長，因為權(quán)值為 2 時小車偏離白線的距離較遠。這樣通過一級或者二級加速就可以調(diào)節(jié)小車回到白線的上方。 當?shù)玫降臋?quán)值小于 0 時就可以知道小車現(xiàn)在在白線的偏左側(cè)，給左輪加速同樣分為一級加速和二級加速就可以使小車回到白線的上方。 用這種權(quán)值相加然后平均的尋跡算法同單純的判斷檢測到對管的位置并作出判斷的方法相比，程序思路清晰，程序執(zhí) 行結(jié)果較好。 該檢測傳感器子程序的流程圖如圖 25 所示： 檢測是否滅掉火 返回 X＝ 3 處 31 圖 25 傳感器信息處理子程序流程圖 4．系統(tǒng)功能測試 測試儀器及設(shè)備 表 1 測試儀器設(shè)備清單 儀器名稱 型號 用途 數(shù)量 PC 機 聯(lián)想 調(diào)試及下載程序 1 數(shù)字萬用表 MASTECH my－ 65 測量各電路工作情況 1 秒表 記錄時間 1 功能測試 打開尋跡驅(qū)動 獲得傳感器信息 計算總權(quán)值 判斷權(quán)值均值 左右輪同速 與傳感器數(shù)目相平均 0 0 判斷 判斷 右輪一級加速 右輪二級加速 左輪一級加速 左輪二級加速 ＝ 0 32 基本功能測試 （ 1）在場地上沒有放置蠟燭，小車從啟動區(qū)啟動。走到第一列后豎直到底，然后返回場地中間的橫向白 線處，按照橫向白線走到場地的盡頭后轉(zhuǎn)彎 180 度，返回啟動區(qū)。所用時間總計 秒。返回啟動區(qū)后，遠程顯示臺的液晶屏顯示并同時語音播報：沒有發(fā)現(xiàn)火源。小車路線示意圖如圖 26 所示： 圖 26 小車路線示意圖（測試 1） 啟動區(qū) 33 （ 2）在場地中隨機放置一根蠟燭。 小車從啟動區(qū)啟動后能夠找到蠟燭，此時，遠程顯示臺的液晶屏顯示并語音報警：找到火源 1。小車語音播報：發(fā)現(xiàn)火源 1。小車按照預(yù)定路線將蠟燭熄滅后，遠程顯示臺液晶屏顯示并語音播報：已熄滅火源。小車語音播報： 熄滅火源 1。完成此過程所用時間為 秒。 小車完成此過程的示意圖如圖 27 所示： 圖 27 小車路線示意圖（測試 2） 啟動區(qū) 滅火 34 （ 3）在場地中隨機放置兩根蠟燭，小車能夠依次找到蠟燭并將火焰熄滅。 找到第一根蠟燭時，遠程液晶顯示并語音報警：找到火源 1。同時小車語音播報：發(fā)現(xiàn)火源 1。將第一根蠟燭熄滅后，遠程顯示臺能夠顯示并語音播報：已熄滅火源 1。同時小車語音播報：熄滅火源 1。完成這些動作所用時間為 秒。 找到第二根蠟燭時，遠程液晶顯示并語音報警 ：找到火源 2。同時小車語音播報：發(fā)現(xiàn)火源 2。將第二根蠟燭熄滅后，遠程顯示臺嫩構(gòu)顯示并語音播報：已熄滅火源 2。同時小車語音播報：熄滅火源 2。完成這些動作所用時間為 秒。 小車完成此過程的路線示意圖如圖 28 所示： 圖 28 小車路線示意圖（測試 3） 啟動區(qū) 滅火 滅火 35 發(fā)揮功能及其他功能測試 我們在場地上隨即放置兩個蠟燭，蠟燭擺放位置及場地示意圖如圖 29 所示： 圖 29 小車發(fā)揮功能及其它功能 測試 測試步驟如下： （ 1）遠程復(fù)位啟動電動車。將車放置在啟動區(qū)內(nèi)，在遠程控制臺按下啟動按鈕，小車從啟動區(qū)正常啟動。同時遠程顯示臺的液晶屏上繪圖顯示整個場地地圖以及小車當前在地圖上的位置。 （ 2）發(fā)現(xiàn)第一個火源時，遠程顯示臺語音播報：發(fā)現(xiàn)火源 1。火源位置及小車當前位置在液晶屏上能夠繪圖顯示。小車同時將其熄滅并語音播報狀態(tài)：熄滅火源 1。遠程顯示臺液晶屏可以實時顯示整個過程，遠程顯示臺語音播報：熄滅火源 1。 （ 3）發(fā)現(xiàn)第二個火源時，遠程顯示臺語音播報：發(fā)現(xiàn)火源 2?；鹪次恢眉靶≤嚠斍拔恢迷谝壕辽夏軌蚶L圖顯示。小 車同時將其熄滅并語音播報狀態(tài)：熄滅火源 2。遠程顯示臺液晶屏可以實時顯示整個過程，遠程顯示臺語音播報：熄滅火源 2。 （ 4）小車熄滅兩個火焰后，返回啟動區(qū)并停止。遠程顯示臺液晶屏可以繪圖顯示小車回到初始位置。遠程顯示臺語音播報：發(fā)現(xiàn)火源數(shù) 2，熄滅火焰數(shù) 2，成功完成任務(wù)。 啟動區(qū) 滅火 滅火 36 測試表明，小車能夠較好的完成題目要求的基本要求和發(fā)揮部分。同時作為我們的特色的遠程顯示臺的工作正常，繪圖顯示清楚，語音播報清晰，遠程顯示效果良好。 通過遠程顯示臺的液晶繪圖實時顯示，能夠直觀、形象、美觀的顯示小車的狀態(tài)。我 們的遠程顯示臺只是起到遠程顯示監(jiān)控的作用，而并沒有遙控滅火電動車。遠程顯示臺的應(yīng)用，為實際生活中的滅火機器人的模擬遠程顯示。當機器人在無法靠近的火場工作時，人可以遠程看到機器人所處位置及完成任務(wù)的情況。我們的遠程顯示監(jiān)控只是應(yīng)用了無線傳輸，并沒有用攝像頭就實現(xiàn)了機器人位置及狀態(tài)的顯示，節(jié)約了成本。 1. 李正軍。計算機控制系統(tǒng)。北京：機械工業(yè)出版社， 2020 2. Ramon PallasAreny， John G. Webster（美）。傳感器和信號調(diào)節(jié)，第 2 版。張倫譯。北京：清華大學(xué)出版社 ， 2020 3. 船倉一朗，土屋 堯等（日）。機器人控制電子學(xué)。宗光華，楊 洋，唐伯雁譯。北京：科學(xué)出版社， 2020 4. 羅亞非等。凌陽 16 位單片機應(yīng)用基礎(chǔ)。北京：北京航空航天大學(xué)出版社， 2020 5. 童詩白，華成英。模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)。北京：高等教育出版社， 2020 6. 閻石。數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)。北京：高等教育出版社， 1983 7. 高峰編。單片微型計算機原理與接口技術(shù)。北京：科學(xué)出版社， 2020 8. 21IC 中國電子網(wǎng)。 。