【正文】 部分為穩(wěn)壓電路。其中，BAT54C 內(nèi)部是兩個二極管，內(nèi)部電路為 ，其作用相當(dāng)于一個或門電路。在開關(guān)電路中，當(dāng)系統(tǒng)處于關(guān)機(jī)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(yīng)管導(dǎo)通，主控得電。當(dāng)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(dǎo)通，供后續(xù)電路用電。在開機(jī)狀態(tài)下如要斷電，只須再次按下 S1，單片機(jī)檢測到 POW_INT 的高電平信號，通過內(nèi)部程序處理，延時 100ms 以使各模塊完成正在進(jìn)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(yīng)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(jìn)行檢測，以確保電池不會過放。保護(hù)電池。此按鍵設(shè)計，主要參考瑞芯微 MP4 電源方案設(shè)計。體積小巧，而且功耗極低，經(jīng)測量關(guān)斷情況下漏電流為 。 電源信號經(jīng)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(dāng)接低電平時芯片正常工作，當(dāng)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(nèi)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(jīng)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(jī)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(shè)定了電源監(jiān)控。用單片機(jī)內(nèi)部 AD 測量電源電壓，并通過液晶顯示。 滅火機(jī)器人整體設(shè)計 整體結(jié)構(gòu)滅火小車的第一層擴(kuò)展板結(jié)構(gòu)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(jī)驅(qū)動電路，光耦驅(qū)動電路，電源檢測電路，電源端口等。滅火小車的第二層擴(kuò)展板結(jié)構(gòu)主要有：避障電路，單片機(jī)控制電路等。滅火小車的第三層擴(kuò)展板結(jié)構(gòu)主要有：盛水器及其噴頭、液晶顯示器等。 CPU 引腳的設(shè)定、 ，； 輸出PWM信號，控制小車電機(jī)的轉(zhuǎn)速；、 、分別為左、中、右側(cè)的火焰?zhèn)鞲衅鞯男盘?，?為光電開關(guān)輸入信號。具體接口如圖 ：圖 單片機(jī)接口示意圖第 4 章 系統(tǒng)的軟件設(shè)計在進(jìn)行微機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計時，我們根據(jù)單片機(jī)的具體情況使用 Silicon Laboratories IDE 軟件，采用主流設(shè)計語言 C 語言對單片機(jī)進(jìn)行編程實現(xiàn)各項功能。C 語言功能豐富，表達(dá)能力強(qiáng)，目標(biāo)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(yīng)用十分廣泛。 滅火機(jī)器人系統(tǒng)總體流程圖此部分是小車運(yùn)行的核心部分，起著控制小車所有運(yùn)行狀態(tài)的作用，具有導(dǎo)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(jié)束開始調(diào)整方向否是滅火繼續(xù)前進(jìn)圖 控制流程圖系統(tǒng)總體流程是：小車進(jìn)入驅(qū)動后，由入口進(jìn)入場地，能夠避開障礙物前進(jìn)，一旦檢測到有火源，就由單片機(jī)控制啟動水泵電機(jī)，進(jìn)行滅火。滅火完成后，繼續(xù)前進(jìn)，重復(fù)剛才的過程，直至小車由出口出來結(jié)束本次任務(wù) [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(jìn)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(jìn)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(jìn)，前進(jìn)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(jìn)，調(diào)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(jīng)熄滅，則小車?yán)^續(xù)前進(jìn)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(jié)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(guān)傳回的信號，判斷當(dāng)前小車周圍是否有障礙物，通過車頭的兩個光電開關(guān)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(jié)束開始否是左側(cè)檢測到 ？右側(cè)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(jìn)直線前進(jìn)右轉(zhuǎn)左轉(zhuǎn)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?yán)^續(xù)前進(jìn)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(zhuǎn) 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(zhuǎn) 90 度，啟動水泵，滅火。若沒有檢測到火源則繼續(xù)前進(jìn)?；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(jié)束開始是前左右否滅火前進(jìn)左轉(zhuǎn) 9 0 度右轉(zhuǎn) 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(shù)模轉(zhuǎn)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(shù)據(jù)傳輸都由 SPI 主器件啟動。通過將主允許標(biāo)志（MSTEN，）置 1 將 SPI0 置于主方式。當(dāng)處于主方式時，向 SPI0 數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)字節(jié)被傳送到移位寄存器，數(shù)據(jù)傳輸開始。SPI0 主器件立即在 MOSI 線上串行移出數(shù)據(jù)，同時在 SCK 上提供串行時鐘。在傳輸結(jié)束后 SPIF（）標(biāo)志被置為邏輯 1。如果中斷被允許，在 SPIF 標(biāo)志置位時將產(chǎn)生一個中斷請求。在全雙工操作中，當(dāng) SPI 主器件在 MOSI 線向從器件發(fā)送數(shù)據(jù)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(nèi)容。因此，SPIF 標(biāo)志既作為發(fā)送完成標(biāo)志又作為接收數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好標(biāo)志。從從器件接收的數(shù)據(jù)字節(jié)以 MSB 在先的形式傳送到主器件的移位寄存器。當(dāng)一個數(shù)據(jù)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(yīng)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(shè)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(shè)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(shù)字均為 16 進(jìn)制數(shù)，如果相對 LCD 進(jìn)行操作，只需對相應(yīng)控制字進(jìn)行更改即可，讀取數(shù)字亦是如此。MzLH04 模塊有一個復(fù)位引腳，可以對該引腳輸入一個低電平的脈沖使模組復(fù)位，復(fù)位需要低電平輸入持續(xù)至少 2ms，在恢復(fù)高電平后需要等待 10ms 后方可以對模組進(jìn)行顯示的控制操作。如果模組復(fù)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(xiàn)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(xiàn)火源(蠟燭)，并讓小車自動將火滅掉。共進(jìn)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(yùn)動到了死角。1次由于水泵角度不合適導(dǎo)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(yùn)行過程中，小車會出現(xiàn)左右搖擺的現(xiàn)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(yùn)行中就越穩(wěn)定。（2）通過用 PWM 調(diào)速，結(jié)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(diào)節(jié)小車的角度：方案 1，偏離側(cè)車輪停止，偏移側(cè)車輪前進(jìn)；方案 2，偏離側(cè)車輪后退，偏移側(cè)車輪前進(jìn)。小車還出現(xiàn)了滅火時水泵噴水位置不準(zhǔn)確的情況。這時就需要調(diào)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(jìn)路線的觀察，調(diào)試程序，調(diào)整光電開關(guān)角度，調(diào)整蓄水池水量，調(diào)整水泵噴頭角度，使小車能夠按設(shè)計要求避障、找火、滅火，從而實現(xiàn)整體功能。在調(diào)試過程中需要細(xì)心、耐心的調(diào)整硬件，不斷調(diào)整角度，從而達(dá)到預(yù)期的效果。第 6 章 總結(jié)歷經(jīng)幾個月的畢業(yè)設(shè)計，從最初的資料查找、方案設(shè)計，經(jīng)過最基本的電路設(shè)計、調(diào)試過程，再到軟件設(shè)計、測試，我學(xué)習(xí)了單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計的整個過程。從傳感器信號的處理，到單片機(jī)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(shè)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(jī)的中斷和定時器的控制，掌握了大功率驅(qū)動芯片 LM339 的使用，程序中對各種任務(wù)的合理安排，使整體系統(tǒng)能夠更好的協(xié)同工作，增強(qiáng)了自己的動手能力，更好的熟悉的了解了一個單片機(jī)系統(tǒng)的開發(fā)過程。測試結(jié)果表明，本系統(tǒng)實現(xiàn)了設(shè)計任務(wù)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(jù)單片機(jī)控制模塊的分析結(jié)果決策和控制下一步的運(yùn)動形式。該控制系統(tǒng)運(yùn)用了單片機(jī)、紅外尋跡傳感器，直流電機(jī)，PWM 調(diào)速，遠(yuǎn)紅外火焰?zhèn)鞲衅鞯燃夹g(shù)，基本實現(xiàn)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(jìn)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(zhuǎn)彎，我認(rèn)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(guān)。學(xué)習(xí)的過程中雖然遇到很多困難，但經(jīng)過努力克服了困難解決了問題，最終完成了設(shè)計。通過這次課程設(shè)計，使我深刻地認(rèn)識到學(xué)好專業(yè)知識的重要性，也理解了理論聯(lián)系實際的含義，同時也是對大學(xué)四年的學(xué)習(xí)成果的一個綜合檢驗。這幾個月的設(shè)計是對過去所學(xué)知識的系統(tǒng)提高和擴(kuò)充的過程，為今后的發(fā)展打下了良好的基礎(chǔ)。參考文獻(xiàn)[1]楊瑩，丁堃，[J].2022(3):3.[2[3]楊廣映，凌斯，[J].江西科學(xué)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(xué)出版社，～42.[7] [8] 陳寅．多傳感器信息融合技術(shù)及其在智能機(jī)器人系統(tǒng)中的應(yīng)用研究[D]．學(xué)位論文(博士)，上海交通大學(xué)，2022．42～50.[9]高國富，謝少榮，羅均編著．機(jī)器人傳感器及其應(yīng)用[M].北京：化學(xué)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(guān)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(jī)應(yīng)用設(shè)計[M].哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，～51.[17] 12864液晶使用手冊[M].12～27. [18]機(jī)器人競技系列叢書[J]．北京：科學(xué)出版社2022:9．[19]徐春梅，楊平，曾婧婧，蔣式勤，彭道剛．機(jī)器人直賽道賽跑方案和走直線控制策略的設(shè)計與實現(xiàn)[J]．計算機(jī)信息，2022(3)：153156．致謝歷時三個月的畢業(yè)設(shè)計已經(jīng)告一段落。經(jīng)過自己不斷的努力以及郭老師的耐心指導(dǎo)和熱情幫助，本設(shè)計已經(jīng)基本完成。在這段時間里，郭老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度和熱忱的工作作風(fēng)令我十分欽佩，他的指導(dǎo)使我對整個畢業(yè)設(shè)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(dǎo)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(shè)計中所有幫助過我的人。通過這次畢業(yè)設(shè)計，我深刻地認(rèn)識到了學(xué)好專業(yè)知識的重要性，也理解了理論聯(lián)系實際的含義，并且檢驗了大學(xué)四年的學(xué)習(xí)成果。這三個月的設(shè)計是對過去所學(xué)知識的系統(tǒng)提高和擴(kuò)充過程，為今后的發(fā)展打下了良好的基礎(chǔ)。雖然在這次設(shè)計中對于知識的運(yùn)用和銜接還不夠熟練，但是我將在以后的工作和學(xué)習(xí)中繼續(xù)努力、不斷完善。由于自身水平有限，設(shè)計中一定存在很多不足之處，敬請各位老師批評