【正文】 程序效率高，占用的存儲空間小，運行速度快，因此用匯編語言能編寫出最優(yōu)化的程序。 3 軟件系統(tǒng)設計 編譯語言及編譯環(huán)境 匯編語言的概述 為了克服機器語言的缺點，用英文字條來代替機器語言，這些英文字符被稱為助記符，用助記符表示的指令稱為符號語言或匯編語言。當單片機給低電平時，風扇開始轉動吹滅火焰，否則不轉。 滅火模塊設計 如圖 28 所示，滅火風扇的驅動由 5v 電源供電。 ENA與 ENB 直接接入 6V邏輯電源也就是說兩個電機時刻都工作在使能狀態(tài)，控制電機的運行狀態(tài)只有通過 J1 與 J2 兩個接口。 海南軟件職業(yè)技術學院綜合實訓報告 12 圖 26 L298N 管腳 圖 27 電機驅動原理圖 L298 有兩路電源分別為邏輯電源和動力電源，上圖中 6V為邏輯電源， 12V為動力電源。 L298N 是 SGS 公司的產品，內部包含 4 通道邏輯驅動電路。 電機驅動電路的設計 直流電機里邊固定有環(huán)狀永磁體，電流通過轉子上的線圈產生安培力，當轉子上的線圈與磁場平行時，再繼續(xù)轉受到的磁場方向將改變，因此此時轉子末端的電刷跟轉換片交替接觸，從而線圈上的電流方向也改變，產生的洛倫茲力方向不變，所以電機能保持一個方向轉動。當遠視傳感器檢測到火焰信號，執(zhí)行滅火程序，小車向檢測到火源的方向前行。這四個傳感器分別兩兩置于小車兩側距離地面約 10cm（相當于火焰的高度），一遠一近配合使用。外界紅外光越強，數值越小；反之則越大。 火焰?zhèn)鞲衅髂軌蛱綔y到波長在 700 納米～ 1000 納米范圍內的紅外光，探測角度為 60，其中紅外光波長在 880納米附近時候的靈敏度達到最大。 火焰?zhèn)鞲衅骷皯? 海南軟件職業(yè)技術學院綜合實訓報告 11 火焰?zhèn)鞲衅鞯暮脡膶τ谠撓到y(tǒng)的功能能否實現(xiàn)十分重要，火焰?zhèn)鞲衅骷捌湔{理電路如圖231 所示。當小車右轉時，位于小車最右端傳感器會由黑線轉到白色區(qū)域，這時會產生一個下降沿，將下降沿接至單片機外部中斷用于判斷是否已經完成轉向，左轉原理同上。 因為地圖為方格，所當小車轉向時會出現(xiàn)四個傳感器中不定時離開黑線，為保證能準確轉彎。 在尋跡傳感器的設計中，我們在車體底盤的前端裝有四個傳感器，用來起到尋跡的作用。 而且經 實 驗驗證給此電路供電的電池的壓降較小。 因此考慮用比較器的方案。 但是這種電路用電量比較大，給此種傳感器調理電路供電的電池壓降較快。 經 實 驗和示波器驗證，該電路工作性能一般，輸出還有雜散干擾波的成分。 當沒有光反射回來時，光電對管中的三極管不導通， VT1 截至，其集電極輸出高電平。 表 22 STC89C51RC/RD+引腳示意圖 海南軟件職業(yè)技術學院綜合實訓報告 9 光電對管電路的設計 實驗中設計并論證了兩種光電對管檢測及調理電路，電路原理圖分別如圖 23 和圖 24所示。 (7)ISP（在系統(tǒng)可編程） /IAP（在應用可編程），無需專用編程器，無 需專用仿真器，可通過串口（ RxD/,TxD/）直接下載用戶程 序，數秒即可完成一片 (8)具有 EEPROM 功能 (9)具有看門狗功能 (10)共 3 個 16 位定時器 /計數器。最高運作頻率 35MHz，6T/12T 可選。 空閑模式下， CPU 停止工作，允許 RAM、定時器 /計數器、串口、中斷繼續(xù)工作。 具有以下標準功能： 8k字節(jié) Flash，512 字節(jié) RAM， 32 位 I/O 口線，看門狗定時器，內置 4KB EEPROM， MAX810 復位電路，三個 16 位 定時器 /計數器，一個 6 向量 2 級中斷結構，全雙工串行口。 2 硬件實現(xiàn)及單元電路設計 STC89C52 單片機系統(tǒng)概述及其引腳功能介紹 STC89C52 單片機系統(tǒng)概述 STC89C52 是一 種低功耗、高性能 CMOS8 位微控制器，具有 8K 在系統(tǒng)可編程 Flash 存儲器。 （ 7） L298N 作為直流電機的驅動芯片。 （ 5）用 RPR220 型光電對管進行尋跡。 （ 3）用直流電機實現(xiàn)小車行駛與滅火。 最終方案 經過反復論證，最終確定了如下方案： （ 1）手工制作車體。適合應用。經實驗確定當采用 5V 電源給風扇電機供電時，火源在 20cm 以內都可被吹滅。為了使用方便，便于操作和調試，最終選擇了方案二。當沒有光線反射回來時，輸出高電平。光電開關 E3FDS10C4 操作簡單，使用方便。 方案二：用紅外光電開關進行避障。而用單片機來作方波發(fā)生器未免有些浪費資源。超聲波傳感器在避障的設計中被廣泛應用。超聲波傳感器的原理是：超聲波由壓電陶瓷超聲波傳感器發(fā)出后，遇到障礙物便反射回來，再被超聲波傳感器接收。 綜上考慮，采用了方案二。蓄電池具有較強的電流驅動能 力以及穩(wěn)定的電壓輸出性能。 電源模塊 由于本系統(tǒng)需要電池供電，我們考慮了如下集中方案為系統(tǒng)供電。很適用于本題目的要求。 方案五：用遠紅外傳感器。用 CCD 圖像傳感器可以檢測各種被檢測量，適用于各種量的檢測。但是紫外傳感器檢測的范圍太大，不適用于本系統(tǒng)。紫外火焰?zhèn)鞲衅髦饕獞糜诨馂南老到y(tǒng)，尤其是一些易燃易爆場所，用來監(jiān)測火焰的產生。但是由于此題目的火源是用蠟燭模擬的，沒有太大的煙霧，因此用煙霧傳感器作為此小型電動車的火焰?zhèn)鞲衅饕膊粔驅嵱?，因此放棄了此方案? 方案二：用煙霧傳感器。但是熱電偶感應的范圍太廣，而且由于火焰只是周圍溫度稍高且范圍較窄。綜合論證了這幾種傳感器，制定了如下幾種方案。 因此本設計采用了方案三。當發(fā)光二極管發(fā)出的光反射回來時，三極管導通輸出低電平。 RPR220 是一種一體化 反射型光電探測器，其發(fā)射器是一個砷化鎵紅外發(fā)光二極管，而接收器是一個高靈敏度，硅平面光電三極管。 這樣自己制作組裝的尋跡傳感器基本能夠滿足要求，但是工作不夠穩(wěn)定，且容易受外界光線的影響，所以也放棄了這個方案。 方案二：用紅外發(fā)射管和接收管自己制作光電對管尋跡傳感器。但是這種方案受光照影響很大，不能夠穩(wěn)定的工作。因此光敏電阻在白線和黑線上方時，阻值會發(fā)生明顯的變化。光敏電阻的阻值可以跟隨周圍環(huán)境光線的變化而變化。 通過比較，使用 L298N 芯片充分發(fā)揮了它的功能，能穩(wěn)定地驅動步進電機，且價格不高，采用方案一。由分立元件構成電機驅動電路，結構簡單，價格低廉，在實際應用中應用廣泛。 L298N 是一個具有高電壓大電流的全橋驅動芯片，它相應頻率高， L298N 芯片可以驅動兩個二相電機，也可以驅動一個四相電機，輸出電壓最高可達 50V，可以直接通過電源來調節(jié)輸出電壓；可以直接用單片機的IO 口提供信號；電路簡單， 使用比較方便。 由于本系統(tǒng)對電機速度控制要求不 高 ，采用方案一。 海南軟件職業(yè)技術學院綜合實訓報告 4 電機的選擇與分析 方案一：采用直流電機 直流電機速度快，價格便宜，通過調節(jié)電流來改變速度，驅動電路簡單，調速范圍廣，調速特性平滑。用硬塑板做的車架比塑料車架更加牢固，比鐵制小車更輕便，美觀。這樣，當兩個電機轉向相反同時轉速相同時就可以實現(xiàn)電動車的原地旋轉，由此可以輕松的實現(xiàn)小車坐標不變的 90 度和 180 度的轉彎。經過反復考 慮論證，我們制定了左右兩輪分別驅動，后方萬向輪轉向的方案。因此放棄了此方案。其次，這種電動車一般都是前輪轉向后輪驅動，不能適應該題目的方格地圖，不能方便迅速的實現(xiàn)原地保持坐標轉 90 度甚至 180 度的彎角。購買的玩具電動車具有組裝完整的車架車輪、電機及其驅動電路。 從方便使用和綜合性能的角度考慮，選擇了方案二。 STC89C52 是一個低功耗，高性能的 51內核的 CMOS 8位單片機，片內含 8k 空間的可反復擦寫 1000次以上的 Flash 只讀存儲器，具有 256 bytes 的隨機存取數據存儲器（ RAM）， 32 個 IO口， 2 個 16位可編程定時計數器。但是當凌陽單片機應用語音處理和辨識時，由于其占用的 CPU 資源較多而使得凌陽單片機同時處理其它任務的速度和能力降低。 海南軟件職業(yè)技術學院綜合實訓報告 3 圖 12 方案設計框圖 方案選擇與分析 控制器分析與比較 方案一：采用凌陽公司的 16位單片機，它是 16 位控制器，具有體積小、驅動能力高、集成度高、易擴展、可靠性高、功耗低、結構 簡單、中斷處理能力強等特點。 首先利用紅外對路面信號進行探測，利用火源傳感器檢測火源信號，兩種信號經過處理之后，送給單片機控制模塊進行實時運算，輸出相應的信號給驅動電機模塊驅動電機轉動，從而控制整個小車的運動。 (4)若有則繼續(xù)滅火，若無則停止工作。 (2)智能滅火小車必須按照固定的路線行進（黑白線）。以蠟燭模擬火源，隨機分布在場地中，模擬滅火場地如圖 11所示。所以本設計與實際相聯(lián)系，具有重要的現(xiàn)實意 義。 本設計通過采用 STC89C52單片機為控制核心，實現(xiàn)對小車的智能控制。小車由主控制板、傳感系統(tǒng)、風扇系統(tǒng)和車身四部分組成。 根據題目的要求，智能尋跡滅火小車控制系統(tǒng)采用一片 STC89C52單片機作為本控制系統(tǒng)的主控芯片，硬件包括以下幾個模塊：驅動電機模塊、尋跡傳感器模塊、單片機控制模塊、火源傳感器模塊、風扇模塊、電源模塊。目錄 緒論 ................................................................................................................................. 1 1 系統(tǒng)方案選擇 ................................................................................................................ 2 任務要求 .........................