【正文】 Automation. 12211226. [19]Peng Yang, Yi Yang, He Chen, Xin Guo, Zhiyu Wang. A Study of Path Planning Algorithm of Mobile Robot[J].Proceedings of the 5th Word Congress on Intelligent Control and Automation, June 1519,. 49374941. 。 徐州師范大學(xué)本科畢業(yè)生論文設(shè)計(jì) 滅火機(jī)器人的設(shè)計(jì) 29 開始 讀入左右火焰?zhèn)鞲衅餍畔? 左轉(zhuǎn) 右轉(zhuǎn) 對(duì)準(zhǔn)火焰 等待 開滅火風(fēng)扇 等待 5s 讀入火焰?zhèn)鞲衅餍畔? 火焰已被滅 ？ 關(guān)風(fēng)扇并記錄時(shí)間 結(jié)束 哪邊火焰強(qiáng)？ N Y N N 圖 43 滅火子程序流程圖 徐州師范大學(xué)本科畢業(yè)生論文設(shè)計(jì) 滅火機(jī)器人的設(shè)計(jì) 30 本章小結(jié) 本章介紹主程序設(shè)計(jì)思路與流程圖，尋線程序流程圖，滅火程序的流程圖，編制了相關(guān)調(diào)試程序，為下一章做系統(tǒng)的調(diào)試工作打下基礎(chǔ)。為了提高滅火的準(zhǔn)確度，我們要讓機(jī)器人正面對(duì)準(zhǔn) 火焰，否則，可能會(huì)出現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間滅不了火的現(xiàn)象。 當(dāng) 機(jī)器人 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。電機(jī)的速度采用延時(shí)控制電機(jī)繞組電壓接通與斷開的時(shí)間，這樣即可改變電機(jī)的平均電壓達(dá)到調(diào)速的目的。通過比較三個(gè)尋線傳感器的結(jié)果，來得出 機(jī)器人 的位置狀態(tài)，從而控制 機(jī)器人 做出響應(yīng)的動(dòng)作，避免 機(jī)器人 脫離引導(dǎo)線運(yùn)動(dòng)。程序開始，先將 機(jī)器人 放在引導(dǎo)線上，測(cè)得引導(dǎo)線與地面背景的值，求出平均值作為閥值。在 機(jī)器人 行進(jìn)過程中檢測(cè)火焰，一旦發(fā)現(xiàn)火焰則切換到趨光程序，計(jì)算火焰位置，準(zhǔn)確定位并啟動(dòng)風(fēng)扇滅火，滅火后檢測(cè)火焰是否被撲滅，確定火焰被撲滅后計(jì)數(shù)并回到發(fā)現(xiàn) 火焰的位置繼續(xù)搜索房間，直至撲滅所有火焰后啟動(dòng)回家程序，回到原始位置。 主程序流程圖 主程序流程圖如圖 41所示。 181。Vision2 IDE是 Keil公司提供的用于開發(fā) MCS51系列芯片的匯編語言與 C程序的集成開發(fā)環(huán)境，是標(biāo)準(zhǔn)的 Windows 應(yīng)用程序，同其他 Windows 應(yīng)用程序一樣， 181。使用 Keil 8051開發(fā)工具套件，以工程的形式組織各種文件，工程開發(fā)周期與任何其他軟件開發(fā)工程的周期大致相同。 Keil 軟件公司提供的專用 8051 嵌入式應(yīng)用開發(fā)工具套件，可以編譯 C源文件、匯編源文件、連接定位目標(biāo)模塊和庫、生成并調(diào)試目標(biāo)程序，為實(shí)際的每一種 8051 及其派生系列產(chǎn)品生成嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)。 C51 是專為 MCS51開發(fā)的一種高性能的 C編譯器。而 C語言以其結(jié)構(gòu)化，容易維護(hù)，容易移植的優(yōu)勢(shì)滿足開發(fā)的需要。 軟件開發(fā)平臺(tái)介紹 編程語言選用 C語言。 4 軟件實(shí)現(xiàn) 本章介紹了此次畢業(yè)設(shè)計(jì)使用的編程工具 181。 本章小結(jié) 本章主要講述了以 AT89S52 為主控制器，設(shè)計(jì)相關(guān)的硬件電路。 GNDVCCD1 D2MB1MB1Q1MOSFETNQ2MOSFETN104C1104C2Port2Port1徐州師范大學(xué)本科畢業(yè)生論文設(shè)計(jì) 滅火機(jī)器人的設(shè)計(jì) 23 圖 312 滅火驅(qū)動(dòng)電路 聲音報(bào)警電路 聲音報(bào)警電路如圖 311所示 ： 圖 313 聲音報(bào)警電路 控制信號(hào)為“ SPEAK”，接至單片機(jī)的 I/O 口的 腳。由于選用的是增強(qiáng)型 MOS 管，所以，當(dāng) Port 信號(hào)為高時(shí)， MOS 管在 VGS下開始工作， MOS 導(dǎo)通，風(fēng)扇開始動(dòng)作，進(jìn)行滅火；當(dāng) Port 信號(hào)為低時(shí)，由于增強(qiáng)型 MOS管特點(diǎn)， VGS=0 時(shí)， iD=0。其中 Port1， Port2 分別接到單片機(jī)的 、 接口上。 電路圖如圖 3x 所示。 C 負(fù)載阻抗/kΩ 功率 /mW 耐溫性 /（ %） 響應(yīng)頻率/Hz 電壓 /VDC 電流 /mA 電壓靈敏度/（ V/W） 100~1200 20~60 10 0． 25 5 0． 3~100 5 20 250~400 信號(hào)采集是系統(tǒng)通過紅外測(cè)溫傳感器來測(cè)溫度 ,如圖 44 所示 ,左邊為紅外傳感器組 ,是信號(hào)的原始采集部分，它由八個(gè)紅外測(cè)溫傳感器組成。 火焰檢測(cè)電路的設(shè)計(jì) TTS1000 和 TTS2021 系列熱釋電體兩面的電極之間連接高阻抗負(fù)荷，為了將溫度變化引起的表面電荷量的變化轉(zhuǎn)換為輸出電壓的變化，內(nèi)部裝場(chǎng)效應(yīng)晶體管，同時(shí)加上阻抗匹配的電路，其結(jié)構(gòu)如 圖 ， 位置狀態(tài) =010 位置狀態(tài) =100 位置狀態(tài) =001 徐州師范大學(xué)本科畢業(yè)生論文設(shè)計(jì) 滅火機(jī)器人的設(shè)計(jì) 22 圖 311 表格 32 量程 /176。 圖 310 從上面的分析可得：在尋線時(shí)，選用 3 只反射式紅外傳感器就可以實(shí)現(xiàn) 機(jī)器人 沿曲線行走。 VCCR2R1U1ST178200R3R4GNDOUTPUT245312U2ALM339NVCCR1 R2 D VCC Vref Vout Ie 徐州師范大學(xué)本科畢業(yè)生論文設(shè)計(jì) 滅火機(jī)器人的設(shè)計(jì) 21 圖 39 尋線傳感器模塊原理圖 機(jī)器人 位置示意圖如圖 310 所示。導(dǎo)通電阻和下拉電阻對(duì) Vref 分壓之后輸出 Vout 的模擬電壓信號(hào)送至LM339 電壓比較器的輸入端實(shí)現(xiàn)模數(shù)信號(hào)的轉(zhuǎn)換。輸出電壓為： 2*RIU eout ? R1為發(fā)射管的限流電阻， R2是輸出分壓電阻， VCC是發(fā)射管供電電壓， Vref 是輸出信號(hào)的參考電壓， Vout 是輸出信號(hào)。 徐州師范大學(xué)本科畢業(yè)生論文設(shè)計(jì) 滅火機(jī)器人的設(shè)計(jì) 20 圖 37 LM339 的單相比較器電路及傳輸特性 紅外線對(duì)管 典型應(yīng)用電路如圖 38 所示。當(dāng)輸入電壓 UinUr 時(shí)，輸出為高電平 UOH。圖 a 給出了一個(gè)基本單限比較器。因?yàn)楫?dāng)輸出晶體三極管截止時(shí)，它的集電極電壓基本上取決于上拉電阻與負(fù)載的值。 LM339 引腳圖 36 LM339 的輸出 端相當(dāng)于一只不接集電極電阻的晶體管，在使用時(shí)輸出端到正電源一般需接一只上拉電阻。兩個(gè)輸入端電壓差別超過 10mV 就可確保輸出能夠從一種狀態(tài)可靠地轉(zhuǎn)換到另一種狀態(tài)。當(dāng) “+”端電壓高于 “”端時(shí)，輸 出管截止，相當(dāng)于輸出端開路。一個(gè)稱為同相輸入端（ +），另一個(gè)稱為反相輸入端（ ）。 LM339 類似于增益不可調(diào)的運(yùn)算放大器。1V 177。 徐州師范大學(xué)本科畢業(yè)生論文設(shè)計(jì) 滅火機(jī)器人的設(shè)計(jì) 18 圖（ 36） L298 電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路 尋線電路的設(shè)計(jì) 在實(shí)際設(shè)計(jì)中，我并沒有選用 ADC 而是選用 LM339 電壓比較器的方案，設(shè)計(jì)出來的電路緊湊且穩(wěn)定性好。引腳 6， 9 可用于 PWM 控制。 if(t=100) t=0。 else en1=0。 } } } void timer0() interrupt 1 /* T0 中斷服務(wù)程序 */ { if(t==0) /* 1 個(gè) PWM 周期完成后才會(huì)接受新數(shù)值 */ { tmp1=m1。i) /* 反轉(zhuǎn)減速 */ { motor(1,i)。 } 徐州師范大學(xué)本科畢業(yè)生論文設(shè)計(jì) 滅火機(jī)器人的設(shè)計(jì) 17 for(i=100。i++) /* 反轉(zhuǎn)加速 */ { motor(1,i)。 } for(i=0。i) /* 正轉(zhuǎn)減速 */ { motor(1,i)。 } for(i=100。i++) /* 正轉(zhuǎn)加速 */ { motor(1,i)。 /* 啟動(dòng)定時(shí)器 0 */ while(1) /* 電機(jī)實(shí)際控制演示 */ { for(i=0。 /* 開中斷 */ ET0=1。 /* 裝入定時(shí)器的初值 */ TL0=0x9B。 TMOD=0x02。j)。 } } } } void delay(uint j) /* 簡(jiǎn)易延時(shí)函數(shù) */ { for(j。 徐州師范大學(xué)本科畢業(yè)生論文設(shè)計(jì) 滅火機(jī)器人的設(shè)計(jì) 16 } else /* 不為負(fù)數(shù)則正轉(zhuǎn) */ { s1=1。 /* 取速度的絕對(duì)值 */ if(speed0) /* 速度值為負(fù)則反轉(zhuǎn) */ { s1=0。amp。 /* 電機(jī)當(dāng)前速度值 */ /* 電機(jī)控制函數(shù) index電機(jī)號(hào) (1,2)。 /* 中斷計(jì)數(shù)器 */ uchar m1=0。 /* L298 的 Input 1 */ sbit s2=P3^3。 L298 控制直流電機(jī)加減速的 89c51 單片機(jī) C 程序 ： include include define uchar unsigned char define uint unsigned int sbit en1=P3^0。 對(duì)電機(jī)的控制信號(hào)由 Atmega128直接輸入， M1_DIR 與 M1_PWM 為 M1 電機(jī)的控制信號(hào)，徐州師范大學(xué)本科畢業(yè)生論文設(shè)計(jì) 滅火機(jī)器人的設(shè)計(jì) 15 （ 34） M2_DIR 與 M2_PWM 為 M2 電機(jī)的控制信號(hào) ,其中 INPUT 2 與 INPUT 4 的信號(hào)是由輸入INPUT INPUT 3 的信號(hào)反向后輸入。電池由 VIN 接入，通過 轉(zhuǎn)化為 5v 作為信 號(hào)電源 VCC。當(dāng) IN1 和 IN2 電平相同時(shí)，電機(jī)停轉(zhuǎn)。 EnA 是控制使能端，控制 OUTl 和 OUT2 之間電機(jī)的停轉(zhuǎn)， IN IN2 腳接入控制電平，控制 OUTl 和 OUT2 之間電機(jī)的轉(zhuǎn)向。 它相應(yīng)頻率高，一片L298 可以分別控制兩個(gè)直流電機(jī)，而且還帶有控制使能端。主要包括復(fù)位電路、 晶振電路 、低通濾波器電路以及各種濾波電容 徐州師范大學(xué)本科畢業(yè)生論文設(shè)計(jì) 滅火機(jī)器人的設(shè)計(jì) 13 電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì) 用 L298 芯片作為電機(jī)驅(qū) 動(dòng)，操作方便，穩(wěn)定性好，性能優(yōu)良，從穩(wěn)定性方面考慮，采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片 L298 作為電機(jī)驅(qū)動(dòng)。 工作電壓 – ATmega128L – ATmega128 特殊的處理器特點(diǎn) – 上電復(fù)位以及可編程的掉電檢測(cè) – 片內(nèi)經(jīng)過標(biāo)定的 RC 振蕩器 – 片內(nèi) / 片外中斷源