【正文】 部分為穩(wěn)壓電路。其中，BAT54C 內部是兩個二極管，內部電路為 ，其作用相當于一個或門電路。在開關電路中，當系統(tǒng)處于關機狀態(tài)，此時按下按鍵 S1，BAT54C 的 1 腳得電，使三極管處于飽合狀態(tài)，此時，三極管的集電極為低電平，從而使 FDN336 場效應管導通，主控得電。當主控得電后，由 POW_CTRL 輸出高電平，代替 S1 作用，此時 S1 彈起，而FDN336 持續(xù)導通，供后續(xù)電路用電。在開機狀態(tài)下如要斷電，只須再次按下 S1，單片機檢測到 POW_INT 的高電平信號，通過內部程序處理，延時 100ms 以使各模塊完成正在進行的工作，使 POW_CTRL 輸出低電平。此時，BAT54C 的 2 都為低電平，三極管截止，集電極為高電平，從而使場效應管截止，使后續(xù)電路斷電。另外，POW_INT 除了做中斷信號的檢測外，通過 47K 與 100K 的分壓，把它接在AD 的輸入端，又可以對電池的電量進行檢測，以確保電池不會過放。保護電池。此按鍵設計，主要參考瑞芯微 MP4 電源方案設計。體積小巧，而且功耗極低，經測量關斷情況下漏電流為 。 電源信號經過 電容的去耦，分別供給 穩(wěn)壓芯片 TPS78930 和 5V 升壓電路 MAX751。TPS78930 是一個低電壓穩(wěn)壓器，充許最大電流 100mA。對于我們的系統(tǒng)足以維持工作。共有 5 個引腳，1 為 IN，是電源的輸入端，輸入范圍是 4V 到 10V。2 為 GND，3 為EN，該引腳是芯片的使能端口，當接低電平時芯片正常工作，當接高電平時，芯片處于低功耗狀態(tài)。4 為 BYPASS，為外部偏置電容的輸入端，和一個內部電阻相連，組成一個低通濾波器以減小電源的噪聲。5 為 OUT，穩(wěn)壓的輸出端。輸出 的穩(wěn)定電壓。 5V 電源系統(tǒng)5v 供電電源即可選用四節(jié)電池經過穩(wěn)壓芯片穩(wěn)壓后的電壓。 電源監(jiān)控為了不影響滅火機器人行走，需要隨時了解電池的耗電量和可用量，為此我們設定了電源監(jiān)控。用單片機內部 AD 測量電源電壓，并通過液晶顯示。 滅火機器人整體設計 整體結構滅火小車的第一層擴展板結構主要有：火焰?zhèn)鞲衅?個（車頭的中間及左右各有一個），LM339電壓比較器電路，5V穩(wěn)壓芯片電路，水泵電機驅動電路，光耦驅動電路，電源檢測電路，電源端口等。滅火小車的第二層擴展板結構主要有：避障電路，單片機控制電路等。滅火小車的第三層擴展板結構主要有：盛水器及其噴頭、液晶顯示器等。 CPU 引腳的設定、 ，； 輸出PWM信號，控制小車電機的轉速；、 、分別為左、中、右側的火焰?zhèn)鞲衅鞯男盘枺?為光電開關輸入信號。具體接口如圖 ：圖 單片機接口示意圖第 4 章 系統(tǒng)的軟件設計在進行微機控制系統(tǒng)設計時，我們根據單片機的具體情況使用 Silicon Laboratories IDE 軟件，采用主流設計語言 C 語言對單片機進行編程實現各項功能。C 語言功能豐富，表達能力強，目標程序效率高，可移植性好，既具有高級語言的優(yōu)點，又具有低級語言的許多特點，應用十分廣泛。 滅火機器人系統(tǒng)總體流程圖此部分是小車運行的核心部分，起著控制小車所有運行狀態(tài)的作用，具有導向和決策的功能。程序控制流程圖如圖 所示。判斷是否有火源 ？小車初始化結束開始調整方向否是滅火繼續(xù)前進圖 控制流程圖系統(tǒng)總體流程是：小車進入驅動后，由入口進入場地，能夠避開障礙物前進，一旦檢測到有火源，就由單片機控制啟動水泵電機，進行滅火。滅火完成后，繼續(xù)前進，重復剛才的過程，直至小車由出口出來結束本次任務 [18]。在此過程中，各個模塊彼此配合完成各自的功能。在一個周期完成后，為防止在工作過程中電池過放，此時再進行一次電量檢測，至此，一個完整的工作過程就完了。 程序流程圖 小車滅火的主程序軟件流程圖如圖 所示，首先對小車進行初始化，在這個階段讓小車檢測火源，確定自己的位置。接著小車前進，前進的同時能夠避開障礙物，并能夠檢測火源，如果檢測到火源存在，停止前進，調整車頭位置，啟動水泵噴水滅火，接著再判斷是否將火滅掉，如果火已經熄滅，則小車繼續(xù)前進尋找下一個火源，如果沒有熄滅則水泵繼續(xù)開啟 [19]。主程序流程圖如圖 所示。是否有火源 ？小車初始化結束開始滅火是否找到火源 ？壁障模塊程序是否成功滅火 ？否否否是是是圖 主程序軟件流程圖 小車避障模塊程序軟件流程圖避障模塊程序首先采集光電開關傳回的信號，判斷當前小車周圍是否有障礙物，通過車頭的兩個光電開關判斷是否有障礙物，避障模塊程序流程圖如圖 所示。有障礙物 ？判斷周圍是否有障礙物結束開始否是左側檢測到 ？右側檢測到 ？都未檢測到 ？都檢測到 ？是是是是否否否否繼續(xù)前進直線前進右轉左轉后退圖 避障模塊 火源模塊程序軟件流程圖如果火焰?zhèn)鞲衅鞯男盘栵@示火焰在小車的前方，則小車繼續(xù)前進一段距離，啟動水泵，滅火；如果檢測到火焰在小車的左方，則小車左轉 90 度，啟動水泵，滅火；如果小車檢測到火焰在小車的右方，則小車右轉 90 度，啟動水泵，滅火。若沒有檢測到火源則繼續(xù)前進?；鹧?zhèn)鞲衅髂K程序流程圖如圖 所示。判斷到火源位置 ？采集火焰?zhèn)鞲衅餍盘柦Y束開始是前左右否滅火前進左轉 9 0 度右轉 9 0 度圖 判斷火源位置模塊 液晶顯示的編程 SPI 總線工作原理數模轉換和液晶顯示都用到了 SPI 總線的編程，所以對 SPI 的編程介紹如下：SPI 總線上的所有數據傳輸都由 SPI 主器件啟動。通過將主允許標志（MSTEN，）置 1 將 SPI0 置于主方式。當處于主方式時，向 SPI0 數據寄存器（SPI0DAT ）寫入一個字節(jié)時是寫發(fā)送緩沖器。如果 SPI 移位寄存器為空，發(fā)送緩沖器中的數據字節(jié)被傳送到移位寄存器，數據傳輸開始。SPI0 主器件立即在 MOSI 線上串行移出數據，同時在 SCK 上提供串行時鐘。在傳輸結束后 SPIF（）標志被置為邏輯 1。如果中斷被允許，在 SPIF 標志置位時將產生一個中斷請求。在全雙工操作中，當 SPI 主器件在 MOSI 線向從器件發(fā)送數據時，被尋址的 SPI 從器件可以同時在 MISO 線上向主器件發(fā)送其移位寄存器中的內容。因此，SPIF 標志既作為發(fā)送完成標志又作為接收數據準備好標志。從從器件接收的數據字節(jié)以 MSB 在先的形式傳送到主器件的移位寄存器。當一個數據字節(jié)被完全移入移位寄存器時，便被傳送到接收緩沖器，處理器通過讀 SPI0DAT 來讀該緩沖器。 液晶編程對于液晶的編程，有相應的控制指令字，如下所示：表 液晶命令字表命令 功能 命令 功能 命令 功能80 清屏 01 繪點 07 顯示 ASCII81 設置 ASCII 02 畫直線 08 顯示漢字82 漢字類型 03 矩形框 0B 顯示 uchar83 設置繪圖色 04 矩形 0C ushort89 字符覆蓋模式 05 圓框 0E 位圖顯示8A 背光亮度 06 圓注：以上數字均為 16 進制數，如果相對 LCD 進行操作，只需對相應控制字進行更改即可，讀取數字亦是如此。MzLH04 模塊有一個復位引腳，可以對該引腳輸入一個低電平的脈沖使模組復位，復位需要低電平輸入持續(xù)至少 2ms，在恢復高電平后需要等待 10ms 后方可以對模組進行顯示的控制操作。如果模組復位不正常時，將無法正常工作。另外，LCD 使用 SPI 通信指令，其時鐘頻率不得高于 2MHz。第 5 章 系統(tǒng)實現在滅火場地，點燃蠟燭，載入程序，將小車放在場地上，打開小車的電源，讓小車自主發(fā)現火源(蠟燭)，并讓小車自動將火滅掉。共進行 10 次試驗，其中 4 次小車能夠躲避障礙物，滅掉全部 4 根蠟燭。2 次小車能夠基本躲避障礙物并滅掉部分蠟燭。2 次小車不能夠避開障礙物，中途運動到了死角。1次由于水泵角度不合適導致小車停在火源附近一直噴水。1 次由于小車中途電量不足停在半路。測試顯示，在小車的直線運行過程中，小車會出現左右搖擺的現象，如下所示。（1）小車是初始角度的測試顯示，小車的初始角度偏移越小，小車在運行中就越穩(wěn)定。（2）通過用 PWM 調速，結果顯示，小車的車速減小時，小車的穩(wěn)定性提高。（3）在小車檢測到偏移時有兩種方案調節(jié)小車的角度：方案 1，偏離側車輪停止，偏移側車輪前進；方案 2，偏離側車輪后退，偏移側車輪前進。小車還出現了滅火時水泵噴水位置不準確的情況。這時就需要調整水泵角度，使得小車能夠在找到火源時成功滅火。通過對小車行進路線的觀察，調試程序，調整光電開關角度，調整蓄水池水量，調整水泵噴頭角度，使小車能夠按設計要求避障、找火、滅火，從而實現整體功能。在調試過程中需要細心、耐心的調整硬件，不斷調整角度，從而達到預期的效果。第 6 章 總結歷經幾個月的畢業(yè)設計，從最初的資料查找、方案設計，經過最基本的電路設計、調試過程，再到軟件設計、測試，我學習了單片機系統(tǒng)設計的整個過程。從傳感器信號的處理，到單片機接收并處理信號，再到輸出信號至外部系統(tǒng)，通過該作品的設計制作，使我更好的了解了各類傳感器，掌握了光電三極管的使用，并熟悉了單片機的中斷和定時器的控制，掌握了大功率驅動芯片 LM339 的使用，程序中對各種任務的合理安排，使整體系統(tǒng)能夠更好的協(xié)同工作，增強了自己的動手能力，更好的熟悉的了解了一個單片機系統(tǒng)的開發(fā)過程。測試結果表明，本系統(tǒng)實現了設計任務要求，小車采集紅外尋跡傳感器信號探測線路，采集火源傳感器信號探測火源，并根據單片機控制模塊的分析結果決策和控制下一步的運動形式。該控制系統(tǒng)運用了單片機、紅外尋跡傳感器，直流電機，PWM 調速，遠紅外火焰?zhèn)鞲衅鞯燃夹g，基本實現了智能滅火小車的要求。但是本系統(tǒng)中還存在著不足：小車的直線行進的穩(wěn)定性未得到很好的解決，通過測試小車在直線行走時與小車的初始角度、小車的速度、小車的轉彎，我認為小車的穩(wěn)定性可能還與紅外探測器之間的間距、黑帶寬度的比值、小車的慣性等有關。學習的過程中雖然遇到很多困難，但經過努力克服了困難解決了問題，最終完成了設計。通過這次課程設計，使我深刻地認識到學好專業(yè)知識的重要性，也理解了理論聯系實際的含義，同時也是對大學四年的學習成果的一個綜合檢驗。這幾個月的設計是對過去所學知識的系統(tǒng)提高和擴充的過程，為今后的發(fā)展打下了良好的基礎。參考文獻[1]楊瑩，丁堃，[J].2022(3):3.[2[3]楊廣映，凌斯，[J].江西科學出版社,2022(2):2～6.[4][J].2022(1):12～26.[5][J].1987(3):22～36.[6] 王化祥，[M].天津：天津大學出版社，～42.[7] [8] 陳寅．多傳感器信息融合技術及其在智能機器人系統(tǒng)中的應用研究[D]．學位論文(博士)，上海交通大學，2022．42～50.[9]高國富，謝少榮，羅均編著．機器人傳感器及其應用[M].北京：化學工業(yè)出版社2022．142～146.[10]王化祥，[J].～34.[11]比滿清，王黎明，：電子工業(yè)出版社，～15.[12]夏路易，高文華，：電子工業(yè)出版社，～70.[13] 光電開關E3F3DS50M使用手冊[M].33～75.[14] 何希才，[M].北京：電子工業(yè)出版社，～178.[15] c8051f320 使用手冊[M].2～58.[16]張毅剛， 單片機應用設計[M].哈爾濱工業(yè)大學出版社，～51.[17] 12864液晶使用手冊[M].12～27. [18]機器人競技系列叢書[J]．北京：科學出版社2022:9．[19]徐春梅，楊平，曾婧婧，蔣式勤，彭道剛．機器人直賽道賽跑方案和走直線控制策略的設計與實現[J]．計算機信息，2022(3)：153156．致謝歷時三個月的畢業(yè)設計已經告一段落。經過自己不斷的努力以及郭老師的耐心指導和熱情幫助，本設計已經基本完成。在這段時間里，郭老師嚴謹的治學態(tài)度和熱忱的工作作風令我十分欽佩，他的指導使我對整個畢業(yè)設計的思路有了總體的把握，并耐心的幫我解決了許多實際問題，使我有了很大收獲，本論文也是在郭老師的指導下修改完成的。在此，我要對他表示由衷的感謝，同時也感謝在整個畢業(yè)設計中所有幫助過我的人。通過這次畢業(yè)設計，我深刻地認識到了學好專業(yè)知識的重要性，也理解了理論聯系實際的含義，并且檢驗了大學四年的學習成果。這三個月的設計是對過去所學知識的系統(tǒng)提高和擴充過程，為今后的發(fā)展打下了良好的基礎。雖然在這次設計中對于知識的運用和銜接還不夠熟練，但是我將在以后的工作和學習中繼續(xù)努力、不斷完善。由于自身水平有限，設計中一定存在很多不足之處，敬請各位老師批評