【導讀】驅動電機前后轉動，LCD1602液晶顯示器用于顯示滅火個數(shù)。外接收二極管構成，它相對于目前其他火焰探測器，具有火焰探測精確度高、結構簡單，性能可靠等優(yōu)點。避障采用E18-D50NK型號的光電傳感器，該傳感器具有探測距離遠、受可見光干擾小、價格便宜、易于裝配、使用方便等特點。為基礎并以單片機技術為核心，依據(jù)傳感器的信號傳入單片機實現(xiàn)各種指令處理。加入液晶顯示器，使得系統(tǒng)具有可查看滅火的次數(shù)的人性化特點。實驗結果表明，該設計具有成本低、可靠性高、滅火速度快、安裝調試方便等特征，非常適用于危險系數(shù)較大的火場，具有較好的應用前景。

　　

【正文】 綜合設計報告 第 21 頁 共 50 頁 顯示模塊的設計 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 使能信號口，每次對液晶的操作必須先拉高 EN 信號， 和定義為 1602 的讀寫選擇口， 定義為 RS 數(shù)據(jù) /命令選擇口。開始先對液晶顯示初始化，功能主要是對液晶的背光時間，背光等級，字符顯示格式，漢字顯示格式，和界面的初始化。初始化完畢，下一步對各項參數(shù)顯 示。 圖 30 液晶顯示控制流程圖 設第一行顯示位置延時顯示第一行內容設第二行內容LCD 初始化顯示第二行內容開始武漢工程大學綜合設計報告 第 22 頁 共 50 頁 第五章 系統(tǒng)的調試 硬件的調試 硬件調試主要是對紅外接收二極管、紅外光電對管、直流電機進行調試。這一部分硬件調試主要分成兩大塊：上電前的調試和上電后的調試。 上電前的調試 在上電前，必須確保電路中不存在斷路或短路情況，這一工作是整個調試工作的第一步，也是非常重要的一個步驟。在這部分調試中主要使用的工具是萬用表，用來完成檢測電路中是否存在斷路或者短路情況等。 上電后的調試 在確保硬件電路正常，無異常情況 (斷路或短路 )方可上電調試，上 電調試的目的是檢驗電路是否接錯，還要檢驗原理是否正確。同時針對以下各部分進行特別調試。 紅外接收部分硬件調試：這一部分調試主要是檢查測量環(huán)境光線與火源的輸出電壓等一系列問題。 光電管部分硬件調試：這部分調試主要是檢查測量當光電管檢測到障礙物后的輸出信號。 電機部分硬件調試：這部分調試時檢查電機驅動部分是否正確。 軟件調試 單片機程序調試主要針對電機驅動模塊、避障模塊、尋火模塊、顯示模塊的調試，小車進行模塊化設計之后，非常容易調試，易于發(fā)現(xiàn)問題。調試各模塊主要實現(xiàn)一下各功能： （ 1）電機驅動模塊：主要用來控制兩個直流電機，實現(xiàn)前進、后退、左轉，右轉，停止等功能，這個模塊是實現(xiàn)避障和尋火模塊的基本條件； （ 2）避障模塊：通過檢測 ，實現(xiàn)小車的左避障、右避障和后退右轉避障； （ 3）尋火模塊：通過檢測 ~，單片機控制電機行進到火源的位置； （ 4） 顯示模塊：在 LCD1602上分別顯示小車的滅火次數(shù)和行進狀態(tài) 避障的 實現(xiàn) 根據(jù) 紅外 傳感器工作原理，當檢測到 前方障礙物時 信號線將 被 置為低電平 ，信號線均與單 片機相連， 提供單片機 檢測 。 本系統(tǒng)共使用 兩 個紅外傳感器，放置 在 小車車頭 ，左右各一個，用來判斷前方障礙物； 武漢工程大學綜合設計報告 第 23 頁 共 50 頁 表 5 小車運動狀態(tài)表 左避障頭 右避障頭 小車運動狀態(tài) 傳感器狀態(tài) 0 0 后退，右轉 90176。 0 1 右轉 45176。 1 0 左轉 45176。 1 1 前進 如表 5 所示，紅外傳感器檢測到障礙時，小車將根據(jù)障礙物的方向控制轉向；在無障礙的情況下， 單片機控制電機 向前走 ；當右側 光電開關 檢測到 障礙時 ，單片機控制電機向 左 轉；當 左 側 光電開關 檢測到 障礙時 ，單片機控制電機向 右 轉；當左、右兩側光電開關 都檢 測到 障礙物 時，單片機控制電動機使其 后退，再右轉 90176。 ；當兩側 光電開關都沒檢測到障礙物時 ，單片機控制電動機直走。 為了簡化算法，本系統(tǒng)對傳感器的檢測都使用軟件查詢的方式。 尋找火源的 實現(xiàn) 根據(jù) 前面介紹的火源檢測電路 工作原理 ， 當檢測到 前方火源 信號 時 將 輸出 低電平 ，這里將 6 個 信號線均與單片機相連， 提供單片機 檢測 。 本系統(tǒng)共使用 6 個 火焰 傳感器， 裝在 小車車頭 ，每隔 45 度角裝載一個 ，正前方裝有兩個，一個近距離的，一個遠距離的。近距離火焰?zhèn)鞲衅饔脕砼袛嗍欠駟訙缁痫L扇； 表 6 小車檢測到火焰運動狀態(tài)表 傳感器狀態(tài) 左 1 左 2 中近 中遠 右 2 右 1 小車運動狀態(tài) 1 1 1 1 1 1 前進 0 1 1 1 1 1 左轉 1 0 1 1 1 1 左轉 1 1 1 0 1 1 前進 1 1 0 0 1 1 停止 1 1 1 1 1 0 右轉 1 1 1 1 0 1 右轉 1 1 1 0 1 1 前進 0 0 1 1 1 1 左轉 1 1 1 1 0 0 右轉 如表 6 所示，火焰?zhèn)鞲衅鳈z測到火源時， 小車將根據(jù)火源的方向控 制轉向；在無火源的情況下， 單片機控制電機 向前走 ；當右側 火焰?zhèn)?感器 檢測到 火源時 ，單片機控制電武漢工程大學綜合設計報告 第 24 頁 共 50 頁 機向 右 轉； 直到中間火源傳感器檢測到火源，然后前進到中間近距離火源傳感器檢測到火源。 當 左 側 火源 檢測到 火源時 ，單片機控制電機向 左 轉； 直到中間火源傳感器檢測到火源，然后前進到中間近距離火源傳感器檢測到火源。 遇到的問題 電路焊接完后進行進行上電測試，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。用外用表測量電源的正負極，發(fā)現(xiàn)電阻很小。仔細檢查一看原來是單片機供電的穩(wěn)壓芯片 7805 接反了。 1 腳本來是電壓輸入端，結果接成了 1 腳輸出 端。把穩(wěn)壓芯片取下，換上新的，并且把引腳接對后，通電電源指示燈也亮了，測量電壓符合要求 ，并且芯片也不發(fā)熱。 如圖 31 所示，滅火傳感器的安裝，開始設計的時候，只設計了 4 個火焰檢測傳感器，分別是前面裝兩個，一個近距離的一個遠距離的，然后左右各裝一個。這樣做發(fā)現(xiàn)小車在尋找火源的時候很容易出現(xiàn)偏差，因為火焰?zhèn)鞲衅髦g是相隔 90 度，檢測的范圍廣但是不夠細，在 90 度中間的檢測不到，在車子行走很長一段路后才能找到，這樣導致車頭對不準蠟燭，也就不好吹滅蠟燭。最后把電路重新設計，采用 5 個遠距離的火焰檢測傳感器， 一個近距離檢測傳感器的方案。這樣就把 180 度的平面劃分為 45 度一個火焰檢測傳感器。小車在行駛過程中就很容易發(fā)現(xiàn)火源。 圖 31 火焰?zhèn)鞲衅? 在小車吹蠟燭的過程中發(fā)現(xiàn)只要滅火電機一轉動，單片機就會復位，然后小車就會碰上蠟燭，開始以為是電源電壓太低，于是把電源模塊的濾波電容加大些，防止滅火電機啟動時瞬間拉低電源，這樣處理后沒有效果，還是和之前一樣。于是用示波器測 量，滅火電機在啟動的時候，沒火電機兩端電壓有什么變化。用示波器測量發(fā)現(xiàn)滅火電機啟動的時候，有很大的雜波出來，于是懷疑是電機轉動 的時候產生的高頻電磁波干擾了電源，導致單片機復位。于是在滅火電機的電源端加了 的瓷片濾波電容，如圖32 所示。把電容接上后，發(fā)現(xiàn)雜波明顯減少。然后再測試小車，沒有出現(xiàn)復位的情況了。 避障傳感器調試，開始的時候避障傳感器只安裝了一個，發(fā)現(xiàn)一個避障時遇到障礙物不知道是左邊遇到的還是右邊遇到的，程序里無法判斷，也就沒法控制小車準確的避開障礙物。經過調試發(fā)現(xiàn)兩個避障頭可以解決這個問題，在小車車頭左右各裝一個。 武漢工程大學綜合設計報告 第 25 頁 共 50 頁 實驗現(xiàn)象與結果分析 圖 33 測試場地 在如圖 33 所示的場地內放置小車、兩個障礙物和三個 火源，總共進行了 6 次實驗，實驗結果如表 7 所示。在前三次的實驗中，小車全部實現(xiàn)無碰撞滅火，在第四次的實驗中小車在滅了第二個火源之后倒車撞倒了中間的障礙物，之后小車沒有檢測到第三個火源。在第六次實驗中，小車滅掉第二個火源倒車右轉之后就沒有找到火源。在第四次實驗中，小車缺少后面缺少避障。在第六次實驗中，小車在滅掉第二個火源之后，可能是電量不足，沒有檢測到火源。 表 7 滅火測試結果 實驗 組別 滅火個 數(shù) 未撲滅 火源位置 碰撞障礙 物個數(shù) 1 3 無 0 2 3 無 0 3 3 無 0 4 2 左上 1 5 3 無 0 6 2 左上 0 武漢工程大學綜合設計報告 第 26 頁 共 50 頁 第六章 實物展示 武漢工程大學綜合設計報告 第 27 頁 共 50 頁 圖 37 液晶顯示圖 第一行顯示已經撲滅火源個數(shù) 小車行進狀態(tài) 武漢工程大學綜合設計報告 第 28 頁 共 50 頁 結束語 本次綜合設計按照課題 “基于單片機的滅火機器人模型的設計”的要求設計了所需的硬件電路，以 STC89C52 為主控中心 L298N、 LM7805 等芯片共同組成了本系統(tǒng)的硬件電路。該機器人是使用 STC89C52 微處理器進行設計，具有容易控制、控制可靠、價格低廉等優(yōu)點；而且利用紅外光電管阻值的變化，很靈巧的使機器人自動避障。本設計的滅火機器人結構 簡單、滅火準確，具有一定的實際應用價值，并可根據(jù)用戶的不同需求對小車進行調整，使得人們能夠方便靈活地控制小車的前進、后退、停車等相應的功能。該控制 系統(tǒng)的后繼發(fā)展應該針對不同行業(yè)的需要，擴展 其遙控功能 、增加表現(xiàn)方式，從而更好的為廣大用戶服務 ，擴大 用戶群體。 此外，還能廣泛地應用于其他一些特種領域，如排爆等行業(yè)，具有很強的實用價值 。 通過寫此論文，使對各芯片的工作原理有了更深入的認識，使能夠理論聯(lián)系實際，同時也建立起了很強的思考能力，并學習到了課本以外的東西，最重要的是鍛煉了獨立思考和獨立動手的能力，這將為以后走 向工作崗位打下了堅實的基礎。 武漢工程大學綜合設計報告 第 29 頁 共 50 頁 致 謝 通過這次 對單片機的了解 ， 我知道了單片機的種種功能，雖然是一個小小的實驗報告，但是我還是 盡心盡力 的完成 首先要衷心感謝的是我 的指導教師！ 在我學習期間不僅傳授了做學問的秘訣，還傳授了做人的準則。這些都將使我終生受益。無論是在理論學習階段，還是在論文的選題、資料查詢、開題、研究和撰寫的每一個環(huán)節(jié)，都得到導師的悉心指導和幫助。我愿借此機會向導師表示衷心的感謝！ 其次要 感謝所有教育過我的老師！你們傳授給我的專業(yè)知識是我不斷成長的源 泉，也是完成本論文的基礎。 我還要向關心和支持我學習的朋友們表示真摯的謝意！感謝他們對我的關心、關注和支持！ 大學的生活讓我有了堅強的性格，冷靜的頭腦和永遠樂觀的態(tài)度。最重要的是讓我有了責任感，對自己、對家人和對社會。 我愿在未來的學習過程中，以更加豐厚的成果來答謝曾經關心、幫助和支持過我的 所有領導、老師、同學和朋友。永遠以一顆為人民服務的心來回報社會。 武漢工程大學綜合設計報告 第 30 頁 共 50 頁 參考文獻 [1] 趙德安， 單片機 原理與應用， 北京： 機械工業(yè)出版社 ， 2021． [2] 胡漢才 ， 單片機原理及其接口技術 [M]， 北京 ： 清華大學出版社 2021． [3] 朱正偉，何寶祥，數(shù)字電路邏輯設計，北京：清華大學出版社， 2021． [4] 何寶祥 ，模擬電路及其應用 ，北京：清華大學出版社， 2021． [5] 高明，單片機微機接口與系統(tǒng)設計。哈爾濱工業(yè)大學出版社 ， 1995. [6] 樓然苗，李光飛， 51 單片機設計實例 [M]，北京航空航天大學出版社， 2021,． [7] 陳黎敏，傳感器技術及其應用，機械工業(yè)出版社 [M]， 2021． [8] 姜志海，黃玉青等，單片機原理及應用 . 電子工業(yè)出版社， 2021． [9] 羅杰，電子線路設計實驗，北京：電子工業(yè)出版社， 2021． [10] 童詩白，華成英 .模擬電子技術基礎 [M]，第五版，北京：高等教育出版社 ， 2021． [11]鄧岳，周輝，譚英姿，基于 MC9S12DG128 單片機智能車設計與實現(xiàn)，實驗室研究與探索 2021． [12] . Theelen a,*, . Verschueren b, . Reyes Su_arez c, . Stevens a, A. Nunez. A scalable singlechip multiprocessor architecture with onchip RTOS kernel. [J]. 2021 [13] Jayanta Mukherjee a,*, Manfred K. Lang b, . Mitra. Demosaicing of images obtained from singlechip imaging sensors in YUV color space. [J]. 2021 [14]. Honeywell Magic Se