【正文】 家人的理解與支持給予了我莫大的安慰和鼓勵(lì)。在此謹(jǐn)向?qū)熤乱猿绺叩木匆夂蜕钌畹母兄x ! 感謝機(jī)電系的全體老師 !他們?cè)趯?shí)驗(yàn)過(guò)程中都提供了不少的建議和幫助。一個(gè)月來(lái)，從設(shè)計(jì)題目的選擇到研究課題的確定，從課題綱要的制定到論文寫(xiě)作的完成，無(wú)不凝聚著老師的心血。 常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告 33 謝辭 本文是在恩師鄧志輝 的悉心關(guān)懷與指導(dǎo)下完成的。當(dāng)機(jī)器人在無(wú)法靠近的火場(chǎng)工作時(shí)，人可以遠(yuǎn)程看到機(jī)器人所處位置及完成任務(wù)的情況。我們的遠(yuǎn)程顯示臺(tái)只是起到遠(yuǎn)程顯示監(jiān)控的作用，而并沒(méi)有遙控滅火電動(dòng)車(chē)。同時(shí)作為我們的特色的遠(yuǎn)程顯示臺(tái)的工作正常，繪圖顯示清楚，語(yǔ)音播報(bào)清晰，遠(yuǎn)程顯示效果良好。顯示臺(tái)由 OCMJ4X8C 液晶屏和 2 個(gè)按鍵進(jìn)行實(shí)時(shí)狀態(tài)顯示和啟動(dòng)控制。 同時(shí)本系統(tǒng)用凌陽(yáng)單片機(jī)進(jìn)行語(yǔ)音的播報(bào)，以提示當(dāng)前狀態(tài)。舵機(jī)帶動(dòng)滅火風(fēng)扇左右轉(zhuǎn)向擺動(dòng)進(jìn)行滅火。 啟動(dòng)區(qū) 滅火 滅火 常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告 32 第六章 結(jié)論 本設(shè)計(jì) 以鋁合金為車(chē)架， AT89S52 單片機(jī)為控制核心，加以直流電機(jī)、舵機(jī)、光電傳感器、火焰?zhèn)鞲衅骱碗娫措娐芬约捌渌娐窐?gòu)成。遠(yuǎn)程顯示臺(tái)液晶屏可以繪圖顯示小車(chē)回到初始位置。遠(yuǎn)程顯示臺(tái)液 晶屏可以實(shí)時(shí)顯示整個(gè)過(guò)程，遠(yuǎn)程顯示臺(tái)語(yǔ)音播報(bào)：熄滅火源 2?；鹪次恢眉靶≤?chē)當(dāng)前位置在液晶屏上能夠繪圖顯示。遠(yuǎn)程顯示臺(tái)液晶屏可以實(shí)時(shí)顯示整個(gè)過(guò)程，遠(yuǎn)程顯示臺(tái)語(yǔ)音播報(bào)：熄滅火源 1?；鹪次恢眉靶≤?chē)當(dāng)前位置在液晶屏上能夠繪圖顯示。同時(shí)遠(yuǎn)程顯示臺(tái)的液晶屏上繪圖顯示整個(gè)場(chǎng)地地圖以及小車(chē)當(dāng)前在地圖上的位置。 小車(chē)完成此過(guò)程的路線示意圖如圖 53 所示： 啟動(dòng)區(qū) 滅火 常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告 30 圖 53小車(chē)路線示意圖（測(cè)試 3） 5． 2 發(fā)揮功能及其他功能測(cè)試 我們?cè)趫?chǎng)地上隨即放置兩個(gè)蠟燭，蠟燭擺放位置及場(chǎng)地示意圖如圖 54 所示： 啟動(dòng)區(qū) 滅火 滅火 常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告 31 圖 54小車(chē)發(fā)揮功能及其它功能測(cè)試 測(cè)試步驟如下： （ 1）遠(yuǎn)程復(fù)位啟動(dòng)電動(dòng)車(chē)。同時(shí)小車(chē)語(yǔ)音播報(bào)：熄滅火源 2。同時(shí)小車(chē)語(yǔ)音播報(bào)：發(fā)現(xiàn)火源 2。完成這些動(dòng)作所用時(shí)間為 秒。將第一根蠟燭熄滅后，遠(yuǎn)程顯示臺(tái)能夠顯示并語(yǔ)音播報(bào)：已熄滅火源 1。 找到第一根蠟燭時(shí)，遠(yuǎn)程液晶顯示并語(yǔ)音報(bào)警：找到火源 1。完成此過(guò)程所用時(shí)間為 秒。小車(chē)按照預(yù)定路線將蠟燭熄滅后，遠(yuǎn)程顯示臺(tái)液晶屏顯示并語(yǔ)音播報(bào)：已熄滅火源。 小車(chē)從啟動(dòng)區(qū)啟動(dòng)后能夠找到蠟燭，此時(shí)，遠(yuǎn)程顯示臺(tái)的液晶屏顯示并語(yǔ)音啟動(dòng)區(qū) 常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告 29 報(bào)警：找到火源 1。返回啟動(dòng)區(qū)后，遠(yuǎn)程顯示臺(tái)的液晶屏顯示并同時(shí)語(yǔ)音播報(bào)：沒(méi)有發(fā)現(xiàn)火源。走到第一列后豎直到底，然后返回場(chǎng)地中間的橫向白線處，按照橫向白線走到場(chǎng)地的盡頭后轉(zhuǎn)彎 180 度 ，返回啟動(dòng)區(qū)。 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(cè)到對(duì)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。這樣通過(guò)一級(jí)或者二級(jí)加速就可以調(diào)節(jié)小車(chē)回到白線的上方。此時(shí)給右輪加速也分為兩種情況：權(quán)值為 1 時(shí)啟動(dòng)一級(jí)加速；權(quán)值為 2 時(shí)啟動(dòng)二級(jí)加速。 當(dāng)?shù)玫降脵?quán)值大于 0 時(shí)就可以知道小車(chē)現(xiàn)在在白線的偏右側(cè)。由均值的值就可以得到小車(chē)的當(dāng)前狀態(tài)，進(jìn)而可以根據(jù)狀態(tài) 控制電機(jī)從而實(shí)現(xiàn)小車(chē)的尋跡。對(duì)于同一列的三個(gè)傳感器來(lái)說(shuō)，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。用每一個(gè)位來(lái)代表當(dāng)前傳感器的檢測(cè)狀態(tài)。 無(wú)線發(fā)射模塊的電路圖如圖 313 所示： 常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告 24 圖 313無(wú)線發(fā)射模塊 常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告 25 第四章 軟件實(shí)現(xiàn) 滅火子程序流程圖 當(dāng)小車(chē)檢測(cè)到火焰時(shí)，由于有障礙物的存在，需要對(duì)不同坐標(biāo)上的火焰分別進(jìn)行判斷。這樣的無(wú)線收發(fā)模塊具有發(fā)射距離遠(yuǎn)，抗干擾性強(qiáng)的特點(diǎn)。 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(gè)無(wú)線模塊之間的干擾。 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(jī)音頻接口 圖 312語(yǔ)音播放與辨識(shí)電路 無(wú)線收發(fā)模塊的實(shí)現(xiàn) PT2262/2272 是一對(duì)帶地址、數(shù)據(jù)編碼功能的無(wú)線遙控發(fā)射 /接收芯片。 車(chē)輪的直徑為 6cm，車(chē)輪的周長(zhǎng)為 L＝ 2*π *R＝ 2**＝ 光電碼盤(pán)被平均分成了 36 份，每一份的弧長(zhǎng)為 L’ =L/36=假設(shè)單片機(jī)檢測(cè)到黑白信號(hào)的變化為 n，則 小車(chē) 走過(guò)的路程為 S＝ n* 語(yǔ)音識(shí)別電路的設(shè)計(jì) 我們采用的語(yǔ)音播放和語(yǔ)音辨識(shí)的電路與凌陽(yáng)單片機(jī)的接口電路如圖 312所示。在鋁合金車(chē)架上常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告 23 打一個(gè)圓孔， RPR220 型光電對(duì)管通過(guò)圓孔對(duì)光電碼盤(pán)進(jìn)行檢測(cè)就可以得到車(chē)輪轉(zhuǎn)過(guò)的圈數(shù)。 滅火風(fēng)扇的安裝實(shí)物圖如圖 39和圖 310所示： 圖 39滅火風(fēng)扇安裝實(shí)物圖 常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告 22 圖 310 滅火風(fēng)扇前視圖 測(cè)速計(jì)程模塊的安裝 小 車(chē)的速度的測(cè)量是通過(guò)光電對(duì)管檢測(cè)碼盤(pán)實(shí)現(xiàn)。 滅火風(fēng)扇的安裝 滅火風(fēng)扇固定在舵機(jī)的舵盤(pán)上，這樣可以通過(guò)控制舵機(jī)的旋轉(zhuǎn)而實(shí)現(xiàn)風(fēng)扇的左右 90度擺動(dòng)。 滅火風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)電路 滅火風(fēng)扇的驅(qū)動(dòng)電壓為＋ 5V，為了增 強(qiáng)驅(qū)動(dòng)能力，我們用三極管 8550 做驅(qū)動(dòng)常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告 21 電路以加大驅(qū)動(dòng)電流。經(jīng)過(guò)這樣的改裝，“近視”傳感器可以只檢測(cè)到一個(gè)方格而遠(yuǎn)視傳感器可以檢測(cè)到 3個(gè)以上的方格。 在傳感器上面加上鋁合金的小管可以增加傳感器的準(zhǔn) 確度。這樣“遠(yuǎn)視”傳感器和“近視”傳感器的配合使用可以防止小車(chē)錯(cuò)誤檢測(cè)到火焰的情況的出現(xiàn)。因此我們選擇此電路作為我們的傳感器檢測(cè)與調(diào)理電路。 當(dāng)檢測(cè)到火焰時(shí)，火焰?zhèn)鞲衅鲗?dǎo)通，比較器輸出低電平。我們?cè)O(shè)計(jì)制作的火焰?zhèn)鞲衅骷捌湔{(diào)理電路如圖 35所示。 車(chē)體中間傳感器安裝在直流電機(jī)下面，離地 距離適中。具體的安裝位置實(shí)物圖如圖33所示： 圖 33車(chē)體前端尋跡傳感器實(shí)物圖 常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告 19 車(chē)體中間的傳感器可以實(shí)現(xiàn)小車(chē)的轉(zhuǎn)彎和 小車(chē)走過(guò)的方格的計(jì)數(shù)。后端裝有三個(gè)傳感器，在場(chǎng)地邊界檢測(cè)，這樣可以防止小車(chē)沖出場(chǎng)地。因此我們選擇此電路作為我們的傳感器檢測(cè)與調(diào)理電路。 常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告 18 圖 32光電對(duì)管檢測(cè)電路 2 在圖 32中，可 調(diào)電阻 R3 可以調(diào)節(jié)比較器的門(mén)限電壓，經(jīng)示波器觀察，輸出波形相當(dāng)規(guī)則，可以直接夠單片機(jī)查詢(xún)使用。究其原因，是因?yàn)楣饷羧龢O管和三極管 VT1 導(dǎo)通時(shí)的導(dǎo)通電流較大。如果輸出加施密特觸發(fā)器就可以實(shí)現(xiàn)良好的輸出波形。 VT1 在該電路中起到濾波整形的作用。 光電對(duì)管電路的設(shè)計(jì) 我們?cè)O(shè)計(jì)并論證了兩種光電對(duì)管檢測(cè)及調(diào)理電路，電路原理圖分別如 圖 31和圖 32所示： 圖 31光電對(duì)管檢測(cè)電路 1 圖 31 所示電路中， R1 起限流電阻的作用，當(dāng)有光反射回來(lái)時(shí)，光電對(duì)管中的三極管導(dǎo)通 ， R2 的上端變?yōu)楦唠娖?，此時(shí) VT1 飽和導(dǎo)通，三極管集電極輸出低電平。我們的自制下載線可以將并口轉(zhuǎn)化為 7線下載口。不用燒寫(xiě)器而只用串口或者并口就可以往單片機(jī)中下載程序。 因此我們選擇方案 4 作為本系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方案。 我們用一個(gè)“遠(yuǎn)視”傳感器和一個(gè)“近視”傳感器是出于如下的考慮：小車(chē)轉(zhuǎn)彎后火焰?zhèn)鞲衅骺梢詸z測(cè)到遠(yuǎn)列的火焰而停下滅火，使用這種“遠(yuǎn)近視”傳感器交替使用可以較好的避免這種情況的出現(xiàn)。 由于障礙 物的存在，當(dāng)檢測(cè)到偶數(shù)列上有火焰時(shí)，小車(chē)需要后退半個(gè)黑格的距離拐彎去滅火。 在小車(chē)橫向掃描時(shí)用“遠(yuǎn)視”傳感器進(jìn)行掃描。每組火焰?zhèn)鞲衅鞫加幸粋€(gè)報(bào)上了一層黑塑料薄膜以縮短其檢測(cè)范圍。走到邊界后原地轉(zhuǎn)彎 180 度后走到場(chǎng)地的中間再向右掃描，在向右的過(guò)程中檢測(cè)路徑的兩側(cè)是否有火焰。 考慮到本方案的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)有一定難度，因此我們放棄了此方案。因此要想讓小車(chē)實(shí)現(xiàn)題目的要求，還要加上避障傳感器。因此用此種方案實(shí)現(xiàn)時(shí)，火焰的坐標(biāo)難以確定。然后根據(jù)火焰的坐標(biāo)確定滅火路線。由于火焰?zhèn)鞲衅鞯姆较蛐蕴貏e好，我們可以設(shè)計(jì)遙望掃描方案。 因此我們放棄了這種方案，而去尋找其他的方法。這在無(wú)形 中為系統(tǒng)硬件和軟件的設(shè)計(jì)增加了難度。坐標(biāo)與坐標(biāo)之間的連接方式有很多，因此有很多條路徑，而且小車(chē)在走每條路徑的同時(shí)又需要檢測(cè)前方是否有障礙物。 但是這種方案也有如下幾個(gè)缺點(diǎn)： （ 1） 小車(chē)所處的位置坐標(biāo)以及火焰的坐標(biāo)不容易確定。小車(chē)的路線示意圖如圖 25 所示： X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X 啟動(dòng)區(qū) 常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告 14 圖 25小車(chē)行進(jìn)路線示意圖（方案 2） 這樣在小車(chē)走完一遍橫向和縱向的路程后，就可以知道任意位置的火焰的坐標(biāo)。然后小車(chē)返回到場(chǎng)地中間在順向走一遍，同時(shí)檢測(cè)兩側(cè)是否有火焰，如果有火焰的話記下火焰的行坐標(biāo)。 （ 3） 這種檢測(cè)方法走的路程較多，小車(chē)略顯不夠智能。 （ 2） 由于傳感器可以檢測(cè)到較遠(yuǎn)的距離，所以不容易實(shí)現(xiàn)小車(chē)只檢測(cè)兩側(cè)的6個(gè)黑方格。小車(chē)行進(jìn)路線的示意圖如圖 24所示： 圖 24小車(chē)行進(jìn)路線示意圖（方案 1） 這樣小車(chē)可以掃描到所有的黑方格來(lái)檢測(cè)有沒(méi)有火源。如此這樣每走半列就檢測(cè) 6 個(gè)黑方格，一直掃描完所有的黑方格，圖中標(biāo)有 X 的黑方格即為每條路徑掃描到的方格。然后返回到場(chǎng)地中間處徑直往右走到場(chǎng)地的中間，在這個(gè)過(guò)程中并不檢測(cè)小車(chē)的火焰?zhèn)鞲衅鳌；诖?，我們共設(shè)想了如下幾種方常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告 13 案，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證而最終選中一種最終方案。由于場(chǎng)地為方格型場(chǎng)地，而我們的光電對(duì)管可以順利的實(shí)現(xiàn)尋跡，轉(zhuǎn)彎與方格的計(jì)數(shù)。 （ 18） 4X8 的 LCD 在遠(yuǎn)程控制臺(tái)實(shí)時(shí)顯示小車(chē)當(dāng)前狀態(tài)。 （ 16） 凌陽(yáng) 61B 板作為語(yǔ)音控制模塊。 （ 14） 遠(yuǎn)紅外火焰?zhèn)鞲衅髯鳛楸鞠到y(tǒng)的火焰 傳感器。 （ 12） 用 3 節(jié)鋰電池為直流電機(jī)供電，用兩組每組兩節(jié)電池分別為單片機(jī)傳感器和舵機(jī)供電。 最終方案 經(jīng)過(guò)反復(fù)論證，我們最終確定了如下方案： （ 10） 車(chē)體用鋁合金車(chē)架手工制作。實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證 CH451能夠很好的實(shí)現(xiàn)數(shù)碼管和 LED 點(diǎn)陣的驅(qū)動(dòng)。 CH451 內(nèi)置 RC振蕩電路，可以動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)8 位 數(shù)碼管或者 64位 LED，具有 BCD 譯碼、閃爍、移位等功能。 數(shù)碼管的驅(qū) 動(dòng)是用 CH451 實(shí)現(xiàn)的。 使用高亮度 LED 發(fā)光管構(gòu)成點(diǎn)陣，通過(guò)編程控制可以顯示中英文字符、圖形及視頻動(dòng)態(tài)圖形。 由于車(chē)載顯示模塊只是用來(lái)顯示路程、時(shí)間和滅火數(shù)目，都為一些數(shù)字，這就為數(shù)碼管的使用變成了可能。 方案 2：用 8位數(shù)碼管進(jìn)行顯示小車(chē)走過(guò)的 路程，滅火時(shí)間和數(shù)目。但是由于小車(chē)是在不停的運(yùn)動(dòng)中，使用液晶屏在遠(yuǎn)距離觀測(cè)時(shí)顯示不易觀察。顯示清晰。 方案 1：用 OCM2X8C 液晶屏。 車(chē)載顯示模塊 為滿足題目要求，需要在車(chē)上顯示小車(chē)走過(guò)的路程，滅火時(shí)間、數(shù)目以及當(dāng)前的滅火狀態(tài)。 LCD 由于其顯示清晰，顯示內(nèi)容豐富、清晰，常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告 12 顯示信息量大，使用方便，顯示快速而 得到了廣泛的應(yīng)用。用數(shù)碼管無(wú)法顯示如此豐富的內(nèi)容，因此我們放棄了此方案。數(shù)碼管由于顯示速度快，使用簡(jiǎn)單，顯示效果簡(jiǎn)潔明了而得到了廣 泛應(yīng)用。 DF 無(wú)線收發(fā)模塊由于其優(yōu)良的特性和低廉的價(jià)格而被廣泛應(yīng)用于工業(yè)及日常商品中，因此我們選擇了此方案。系統(tǒng)中為保證穩(wěn)定，采用芯片 PT2262,PT2272M4 進(jìn)行數(shù)據(jù)編解碼，由于數(shù)據(jù)傳輸量較小，經(jīng)過(guò)測(cè)試，方案可行。 DF無(wú)線發(fā)射模塊通訊方式為調(diào)頻 AM，工作頻率為 315MHz，為 ISM頻段，發(fā)射頻率 500mW。 無(wú)線收發(fā)模塊 無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸被廣泛應(yīng)用在車(chē)輛監(jiān)控、 遙控、遙測(cè)、小型無(wú)線網(wǎng)絡(luò)、無(wú)線數(shù)據(jù)通信、機(jī)器人控制、數(shù)字音頻、數(shù)字圖像的傳輸?shù)阮I(lǐng)域中。這些都為語(yǔ)音處理和辨識(shí)準(zhǔn)