【導(dǎo)讀】學(xué)生；四、五兩項(xiàng)由學(xué)生在完成綜合設(shè)計(jì)后填寫。完成情況、報(bào)告的質(zhì)量及答辯等方面，給出客觀、全面的評(píng)價(jià)。凡不參加答辯者，其成績(jī)一律。答辯小組成員應(yīng)由2人及以上教師組成。計(jì)的情況另行規(guī)定。適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，并上報(bào)學(xué)院批準(zhǔn)?；卮鸾處熕岢龅膯栴}。務(wù)，無曠課、遲到、早退等情況。按照要求完成設(shè)計(jì)內(nèi)容，方案合理，功能完善，與解決實(shí)際問題。踐能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力和創(chuàng)新意識(shí)。報(bào)告格式規(guī)范，表述清晰，章節(jié)內(nèi)容組織恰當(dāng)。符號(hào)統(tǒng)一，圖表完備，符合規(guī)范要求。數(shù)量在5篇以上，格式及引用符合要求。設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)等主要過程完整，論。10設(shè)計(jì)報(bào)告對(duì)整個(gè)設(shè)計(jì)過程進(jìn)行了全面總結(jié)，體現(xiàn)了收獲，得出了有價(jià)值的結(jié)論或結(jié)果。意明，重點(diǎn)突出，論點(diǎn)正確，條理清晰。系統(tǒng)以STC89C52單片機(jī)為。驅(qū)動(dòng)電機(jī)前后轉(zhuǎn)動(dòng)，LCD1602液晶顯示器用于顯示滅火個(gè)數(shù)。

　　

【正文】 的內(nèi)容。 P2 口在 FLASH 編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。 P3 口： P3 口管腳是 8 個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 I/O 口，可接收輸出 4 個(gè) TTL門電流。當(dāng) P3 口寫入 “1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平， 并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平， P3 口將輸出電流（ ILL）這是由于上拉的緣故。 P3 口也可作為 STC89C52 的一些特殊功能口，如下表 4 所示： 表 4 P3 口的第二功能 引 腳 第二功能 信 號(hào) 名 稱 RXD 串行數(shù)據(jù)接收 TXD 串行數(shù)據(jù)發(fā)送 INT0 外部中斷 0 請(qǐng)求 INT1 外部中斷 1 請(qǐng)求 T0 定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 0 計(jì)數(shù)輸入 T1 定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 1 計(jì)數(shù)輸入 WR 外部 RAM 寫選通 RD 外部 RAM 讀 選通 P3 口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。 RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持 RST 腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。 ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在 FLASH 編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時(shí)， ALE 端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的 1/6。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過一個(gè) ALE脈沖。如想禁止 ALE 的輸出可在 SFR8EH 地址上置 0。此時(shí) ， ALE 只有在執(zhí)行 MOVX，MOVC 指令是 ALE 才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài) ALE 禁止，置位無效。 /PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器武漢工程大學(xué)綜合設(shè)計(jì)報(bào)告 第 18 頁 共 51 頁 周期兩次 /PSEN 有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的 /PSEN 信號(hào)將不出現(xiàn)。 /EA/VPP：當(dāng) /EA 保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（ 0000HFFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。注意加密方式 1 時(shí)， /EA 將內(nèi)部鎖定為 RESET；當(dāng) /EA 端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器 。在 FLASH 編程期間，此引腳也用于施加 12V 編程電源（ VPP）。 1 XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。 1 XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。 單片機(jī)晶振電路和復(fù)位電路 （ 1） 晶振電路 晶振用一種能把電能和機(jī)械能相互轉(zhuǎn)化的晶體在共振的狀態(tài)下工作，給單片機(jī)提供工作所需要的時(shí)鐘信號(hào)， 本 設(shè)計(jì)中采用了 12 MHZ 的晶振。 如圖 24 所示。 （ 2） 復(fù)位電路 系統(tǒng)采用硬件復(fù)位， STC89C52RC 復(fù)位高電平有效，有效復(fù)位要保證 RST 端至少100 ms 的高電平，電容的作用就是緩沖 使 RST 端保持高電平一段時(shí)間，以達(dá)到有效復(fù)位，電容越大，保持的時(shí)間就越久。 12XTAL30pFC130pFC2GND10uFCRST10KR1VCC GNDResX1X2 圖 24 時(shí)鐘電路 圖 25 復(fù)位電路 單片機(jī)的復(fù)位需要至少持續(xù)兩個(gè)機(jī)器周期以上的高電平的時(shí)間，所以在剛開始上電的時(shí)候圖 25 中的電容充電，所以在單片的復(fù)位引腳 RST 上會(huì)出現(xiàn)大于 2 個(gè)機(jī)器周期的高電平，給單片機(jī)復(fù)位，在單片機(jī)的運(yùn)行過程中上電單片機(jī)就會(huì)自動(dòng)復(fù)位。 武漢工程大學(xué)綜合設(shè)計(jì)報(bào)告 第 19 頁 共 51 頁 第四章 軟件設(shè)計(jì) 一個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)要完成各項(xiàng)功能，首先必須有較完善的硬件作保證。同時(shí)還必須得到相應(yīng)設(shè)計(jì)合理的軟件的支持，尤其是微機(jī)應(yīng)用高速 發(fā)展的今天，許多由硬件完成的工作，都可通過軟件編程而代替。甚至有些必須采用很復(fù)雜的硬件電路才能完成的工作，用軟件編程有時(shí)會(huì)變得很簡(jiǎn)單，如數(shù)字濾波，信號(hào)處理等。因此需充分利用其內(nèi)部豐富的硬件資源和軟件資源，采用與 S51 系列單片機(jī)相對(duì)應(yīng)的程序設(shè)計(jì)語言和結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)方法進(jìn)行軟件編程。 程序設(shè)計(jì)語言有三種：機(jī)器語言、匯編語言和高級(jí)語言。機(jī)器語言是機(jī)器唯一能“懂”的語言，用匯編語言或高級(jí)語言編寫的程序（稱為源程序）最終都必須翻譯成機(jī)器語言的程序（成為目標(biāo)程序），計(jì)算機(jī)才能“看懂”，然后逐一執(zhí)行。高級(jí)語言是面向問題和計(jì)算過程的語言，它可通過于各種不同的計(jì)算機(jī)，用戶編程時(shí)不必仔細(xì)了解所用的計(jì)算機(jī)的具體性能與指令系統(tǒng)，而且語句的功能強(qiáng)，常常一個(gè)語句已相當(dāng)于很多條計(jì)算機(jī)指令，于是用高級(jí)語言編制程序的速度比較快，也便于學(xué)習(xí)和交流。 [13] 本系統(tǒng)就選用了 C 語言來編制本設(shè)計(jì)的程序。使用 C 語言，大大減少程序的指令，可以快速地完成本設(shè)計(jì)的程序。 滅火機(jī)器人的軟件部分可以分成主程序設(shè)計(jì)、尋火模塊、避障模塊、液晶顯示模塊、控制模塊等。 系統(tǒng)主程序設(shè)計(jì) 該方案的編程思路是先確定主程序，之后根據(jù)各硬件電路功能來設(shè)計(jì)子程序模塊，最后 再將各模塊嵌入主程序中。這樣編程結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，由于子程序模塊與硬件電路一一對(duì)應(yīng)，所以調(diào)試起來十分方便。本設(shè)計(jì)軟件方框圖如圖 27 所示，小車初始化后主程序開始判斷是否有火源，若沒有火，小車直線行駛，進(jìn)行避障，繼續(xù)尋找火源；若有火就調(diào)用尋火程序模塊，找到火源并滅火。 開 始小 車 初 始 化是 否 有火 源避 障 模 塊 程 序滅 火結(jié) 束YN直 線 行 駛是 否 有 障 礙 物尋 找 火 源YN 圖 27 滅火小車系統(tǒng)總體流程圖 武漢工程大學(xué)綜合設(shè)計(jì)報(bào)告 第 20 頁 共 51 頁 尋火模塊的設(shè)計(jì) 開 始采 集 火 焰 傳感 器 的 信 號(hào)判 斷 火 源 位 置直 走左 轉(zhuǎn)左 中中 遠(yuǎn)左右右 中中 近右 轉(zhuǎn)滅 火結(jié) 束無 火有 火 圖 28 尋火模塊程序框圖 如圖 28 所示，單片機(jī)不斷讀火焰?zhèn)鞲衅鞯男盘?hào) ,當(dāng)有火時(shí)，單片機(jī)判斷火源位置。當(dāng)左邊的兩個(gè)傳感器有信號(hào)時(shí)，單片機(jī)控制電機(jī)左轉(zhuǎn)；當(dāng)右邊的兩個(gè)傳感器有信號(hào)時(shí)，單片機(jī)控制直流電機(jī)右轉(zhuǎn)；當(dāng)中間的遠(yuǎn)紅外接收二極管有信號(hào)時(shí)，單片機(jī)控制電機(jī)直行；當(dāng)中間的近紅外接收二極管有信號(hào)時(shí)，主程序調(diào)用滅火模塊熄滅火焰。 避障模塊設(shè)計(jì) 有左右都 有否有無開 始采 集 紅 外 電對(duì) 管 信 號(hào)判 斷 障 礙 位 置右 轉(zhuǎn) 4 5 176。尋 火判 斷 前 面 火 源左 轉(zhuǎn) 4 5 176。后 退 ， 右 轉(zhuǎn) 9 0 176。 圖 29 避障模塊流程圖 如圖 29 所示，單片機(jī)采集紅外光電對(duì)管的信號(hào)，判斷障礙的位置。沒有障礙，小車就直行尋光。有障礙時(shí)，首先判 斷前面有無火源，如果有火源就進(jìn)行避障，會(huì)影響滅火。在判定沒有火源時(shí)，（ 1）兩個(gè)傳感器都有信號(hào)，小車停止，后退之后右轉(zhuǎn) 90176。；（ 2）右邊傳感器有信號(hào)時(shí)，就停下來再左轉(zhuǎn) 45176。；（ 3）當(dāng)左邊傳感器有信號(hào)時(shí)，小車停下并右轉(zhuǎn) 45176。 武漢工程大學(xué)綜合設(shè)計(jì)報(bào)告 第 21 頁 共 51 頁 顯示模塊的設(shè)計(jì) 1602 顯示控制程序框圖如圖 30 所示，液晶的數(shù)據(jù)接口是 P0， 定義為 EN 使能信號(hào)口，每次對(duì)液晶的操作必須先拉高 EN 信號(hào)， 和定義為 1602 的讀寫選擇口， 定義為 RS 數(shù)據(jù) /命令選擇口。開始先對(duì)液晶顯示初始化，功能主要是對(duì)液晶的背光時(shí)間，背光等級(jí) ，字符顯示格式，漢字顯示格式，和界面的初始化。初始化完畢，下一步對(duì)各項(xiàng)參數(shù)顯示。 圖 30 液晶顯示控制流程圖 設(shè)第一行顯示位置延時(shí)顯示第一行內(nèi)容設(shè)第二行內(nèi)容LCD 初始化顯示第二行內(nèi)容開始武漢工程大學(xué)綜合設(shè)計(jì)報(bào)告 第 22 頁 共 51 頁 第五章 系統(tǒng)的調(diào)試 硬件的調(diào)試 硬件調(diào)試主要是對(duì)紅外接收二極管、紅外光電對(duì)管、直流電機(jī)進(jìn)行調(diào)試。這一部分硬件調(diào)試主要分成兩大塊：上電前的調(diào)試和上電后的調(diào)試。 上電前的調(diào)試 在上電前，必須確保電路中不存在斷路或短路情況，這一工作是整個(gè)調(diào)試工作的第一步，也是非常重要的一個(gè)步驟。在這部分調(diào)試中主要使用的工具是萬用表，用來完成檢測(cè)電路中是否存在斷路或者短路情況等。 上電后的調(diào)試 在確保硬件電路正常，無異常情況 (斷路或短路 )方可上電調(diào)試，上電調(diào)試的目的是檢驗(yàn)電路是否接錯(cuò)，還要檢驗(yàn)原理是否正確。同時(shí)針對(duì)以下各部分進(jìn)行特別調(diào)試。 紅外接收部分硬件調(diào)試：這一部分調(diào)試主要是檢查測(cè)量環(huán)境光線與火源的輸出電壓等一系列問題。 光電管部分硬件調(diào)試：這部分調(diào)試主要是檢查測(cè)量當(dāng)光電管檢測(cè)到障礙物后的輸出信號(hào)。 電機(jī)部分硬件調(diào)試：這部分調(diào)試時(shí)檢查電機(jī)驅(qū)動(dòng)部分是否正確。 軟件調(diào)試 單片機(jī)程序調(diào)試主要針對(duì)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、避障模塊、尋火模塊、顯示模塊的調(diào)試，小車進(jìn)行模 塊化設(shè)計(jì)之后，非常容易調(diào)試，易于發(fā)現(xiàn)問題。調(diào)試各模塊主要實(shí)現(xiàn)一下各功能： （ 1）電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊：主要用來控制兩個(gè)直流電機(jī)，實(shí)現(xiàn)前進(jìn)、后退、左轉(zhuǎn)，右轉(zhuǎn)，停止等功能，這個(gè)模塊是實(shí)現(xiàn)避障和尋火模塊的基本條件； （ 2）避障模塊：通過檢測(cè) ，實(shí)現(xiàn)小車的左避障、右避障和后退右轉(zhuǎn)避障； （ 3）尋火模塊：通過檢測(cè) ~，單片機(jī)控制電機(jī)行進(jìn)到火源的位置； （ 4） 顯示模塊：在 LCD1602上分別顯示小車的滅火次數(shù)和行進(jìn)狀態(tài) 避障的 實(shí)現(xiàn) 根 據(jù) 紅外 傳感器工作原理，當(dāng)檢測(cè)到 前方障礙物時(shí) 信號(hào)線將 被 置為低電平 ，信號(hào)線均與單片機(jī)相連， 提供單片機(jī) 檢測(cè) 。 本系統(tǒng)共使用 兩 個(gè)紅外傳感器，放置 在 小車車頭 ，左右各一個(gè)，用來判斷前方障礙物； 武漢工程大學(xué)綜合設(shè)計(jì)報(bào)告 第 23 頁 共 51 頁 表 5 小車運(yùn)動(dòng)狀態(tài)表 左避障頭 右避障頭 小車運(yùn)動(dòng)狀態(tài) 傳感器狀態(tài) 0 0 后退，右轉(zhuǎn) 90176。 0 1 右轉(zhuǎn) 45176。 1 0 左轉(zhuǎn) 45176。 1 1 前進(jìn) 如表 5 所示，紅外傳感器檢測(cè)到障礙時(shí)，小車將根據(jù)障礙物的方向控制轉(zhuǎn)向；在無障礙的情況下， 單片機(jī)控制電機(jī) 向前走 ；當(dāng)右側(cè) 光電開關(guān) 檢測(cè)到 障礙時(shí) ，單片機(jī)控制電機(jī)向 左 轉(zhuǎn) ；當(dāng) 左 側(cè) 光電開關(guān) 檢測(cè)到 障礙時(shí) ，單片機(jī)控制電機(jī)向 右 轉(zhuǎn)；當(dāng)左、右兩側(cè)光電開關(guān) 都檢測(cè)到 障礙物 時(shí)，單片機(jī)控制電動(dòng)機(jī)使其 后退，再右轉(zhuǎn) 90176。 ；當(dāng)兩側(cè) 光電開關(guān)都沒檢測(cè)到障礙物時(shí) ，單片機(jī)控制電動(dòng)機(jī)直走。 為了簡(jiǎn)化算法，本系統(tǒng)對(duì)傳感器的檢測(cè)都使用軟件查詢的方式。 尋找火源的 實(shí)現(xiàn) 根據(jù) 前面介紹的火源檢測(cè)電路 工作原理 ， 當(dāng)檢測(cè)到 前方火源 信號(hào) 時(shí) 將 輸出 低電平 ，這里將 6 個(gè) 信號(hào)線均與單片機(jī)相連， 提供單片機(jī) 檢測(cè) 。 本系統(tǒng)共使用 6 個(gè) 火焰 傳感器， 裝在 小車車頭 ，每隔 45 度角裝載一個(gè) ，正前方裝有兩個(gè)，一個(gè)近距離的，一個(gè)遠(yuǎn)距離的。近距離火焰 傳感器用來判斷是否啟動(dòng)滅火風(fēng)扇； 表 6 小車檢測(cè)到火焰運(yùn)動(dòng)狀態(tài)表 傳感器狀態(tài) 左 1 左 2 中近 中遠(yuǎn) 右 2 右 1 小車運(yùn)動(dòng)狀態(tài) 1 1 1 1 1 1 前進(jìn) 0 1 1 1 1 1 左轉(zhuǎn) 1 0 1 1 1 1 左轉(zhuǎn) 1 1 1 0 1 1 前進(jìn) 1 1 0 0 1 1 停止 1 1 1 1 1 0 右轉(zhuǎn) 1 1 1 1 0 1 右轉(zhuǎn) 1 1 1 0 1 1 前進(jìn) 0 0 1 1 1 1 左轉(zhuǎn) 1 1 1 1 0 0 右轉(zhuǎn) 如表 6 所示，火焰?zhèn)鞲衅鳈z測(cè)到火源時(shí)， 小車將 根據(jù)火源的方向控 制轉(zhuǎn)向；在無火源的情況下， 單片機(jī)控制電機(jī) 向前走 ；當(dāng)右側(cè) 火焰?zhèn)鞲衅?檢測(cè)到 火源時(shí) ，單片機(jī)控制電武漢工程大學(xué)綜合設(shè)計(jì)報(bào)告 第 24 頁 共 51 頁 機(jī)向 右 轉(zhuǎn)； 直到中間火源傳感器檢測(cè)到火源，然后前進(jìn)到中間近距離火源傳感器檢測(cè)到火源。 當(dāng) 左 側(cè) 火源 檢測(cè)到 火源時(shí) ，單片機(jī)控制電機(jī)向 左 轉(zhuǎn)； 直到中間火源傳感器檢測(cè)到火源，然后前進(jìn)到中間近距離火源傳感器檢測(cè)到火源。 遇到的問題 電路焊接完后進(jìn)行進(jìn)行上電測(cè)試，發(fā)現(xiàn)電源指示燈都沒有亮，然后就聞到一股焦味，用手一摸穩(wěn)壓電源芯片發(fā)現(xiàn)很燙，于是趕緊拔掉電源。用外用表測(cè)量電源的正負(fù)極，發(fā)現(xiàn)電阻很小。仔細(xì)檢查一看原來是 單片機(jī)供電的穩(wěn)壓芯片 7805 接反了。 1 腳本來是電壓輸入端，結(jié)果接成了 1 腳輸出端。把穩(wěn)壓芯片取下，換上新的，并且把引腳接對(duì)后，通電電源指示燈也亮了，測(cè)量電壓符合要求 ，并且芯片也不發(fā)熱。 如圖 31 所示，滅火傳感器的安裝，開始設(shè)計(jì)的時(shí)候，只設(shè)計(jì)了 4 個(gè)火焰檢測(cè)傳感器，分別是前面裝兩個(gè)，一個(gè)近距離的一個(gè)遠(yuǎn)距離的，然后左右各裝一個(gè)。這樣做發(fā)現(xiàn)小車在尋找火源的時(shí)候很容易出現(xiàn)偏差，因?yàn)榛鹧鎮(zhèn)鞲衅髦g是相隔 90 度，檢測(cè)的范圍廣但是不夠細(xì)，在 90 度中間的檢測(cè)不到，在車子行走很長一