【正文】 帶 3 路 捕 獲 和 7 路 比 較 通 道 ） 。? 10 位 A/D 轉(zhuǎn) 換 器 提 供 8 路 模 擬 輸 入 （ 每 個(gè) 通 道 的 轉(zhuǎn) 換 時(shí) 間 低 至 us） ， 以 及 特 定 的 結(jié) 果 寄 存 器 來 最 大 限 度 地 減 少 中 斷 開 銷 。 128 位 寬 度接 口 /加 速 器 ， 可 實(shí) 現(xiàn) 高 達(dá) 70 MHz 工 作 頻 率 ；? 通 過 片 內(nèi) boot 裝 載 程 序 實(shí) 現(xiàn) 在 系 統(tǒng) /在 應(yīng) 用 編 程 （ ISP/IAP） 。 電源電路ARM2103 需要 直流電壓、150mA 的峰值電流，在考慮到其它外圍芯片的供電電壓和功耗，最終選擇 L7805ACV 這種專為大功率供電使用的芯片提供 5V 供電，電源電路如圖 31。TL1838A2 光電對管尋跡 滅火風(fēng)扇火焰?zhèn)鞲衅?聲音報(bào)警模塊L298 驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)ARM2103控制芯片光電開關(guān)避障模塊第 3 章 硬件單元電路設(shè)計(jì)本章主要講述了以 ARM2103 為主控制器，設(shè)計(jì)相關(guān)的硬件電路。使用蜂鳴器進(jìn)行滅火報(bào)警。光敏電阻傳感器作為本系統(tǒng)的火焰?zhèn)鞲衅?。采?ARM2103 作為主控制器。為了使用方便，便于操作和調(diào)試，我最終選擇了方案 2。當(dāng)沒有光線反射回來時(shí)，輸出高電平。光電對管TL1838A2 操作簡單，使用方便。方案 2：用紅外光電開關(guān) TL1838A2 進(jìn)行避障。而用單片機(jī)作為方波發(fā)生器未免有些浪費(fèi)資源。超聲波傳感器在避障的設(shè)計(jì)中被廣泛應(yīng)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。因此本課題選擇了方案 3。當(dāng)發(fā)光二極管發(fā)出的光反射回，三極管導(dǎo)通輸出低電平。它采用高發(fā)射功率紅外光電二極管和高靈敏度光電晶體管組成，以非接觸檢測方式，檢測距離可調(diào)整范圍大，410mm 可用。方案 3：用 TCRT5000 型光電對管。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(shí)，阻值會(huì)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。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，因此我放棄了這個(gè)方案。 尋跡傳感器方案 1：用紅外發(fā)射管和接收管自己制作光電對管尋跡傳感器。CDS 光敏電阻，靈敏度高，反應(yīng)速度快，光譜特性及 γ 值一致性好等特點(diǎn)外，在高溫、多濕的惡劣環(huán)境下，仍能保持其高度的穩(wěn)定性和可靠性，廣泛應(yīng)用于光探測和光自控領(lǐng)域中。所謂光敏，就是對光反應(yīng)敏感。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?yīng)用于火災(zāi)消防系統(tǒng)，尤其是一些易燃易爆場所，用來監(jiān)測火焰的產(chǎn)生。煙霧傳感器廣泛應(yīng)用與火警檢測。我綜合論證了這幾種傳感器，制定了如下幾種方案。本課題選用的是直流電機(jī)。直流減速電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)力矩大，體積小，重量輕，裝配簡單，使用方便。步進(jìn)電機(jī)由于其轉(zhuǎn)過的角度可以精確的定位，可以實(shí)現(xiàn)小車前進(jìn)路程和位置的精確定位。 電機(jī)選擇本系統(tǒng)為智能電動(dòng)車，對于電動(dòng)車來說，其驅(qū)動(dòng)電機(jī)的選擇就顯得十分重要。 。 128 位寬度接口/加速器 可實(shí)現(xiàn)高達(dá) 70 MHz 工作頻率； 通過片內(nèi) boot 裝載程序?qū)崿F(xiàn)在系統(tǒng)/在應(yīng)用編程（ISP/IAP） 。32/16 位定時(shí)器、增強(qiáng)型 10 位 ADC、定時(shí) 器輸出匹配 PWM 特性、多達(dá) 13 個(gè)邊沿、電平觸發(fā)的外部中斷、32 條高速 GPIO，使得 LPC2103 微控制器特別適用于工業(yè)控制和醫(yī)療系統(tǒng)中。LPC2103 是一個(gè)基于支持實(shí)時(shí)仿真的 16/32 位 ARM7 TDMIS CPU 的微控制器，并帶有 32kB 的嵌入高速 Flash 存儲器，128 位寬度的存儲器接口和獨(dú)特的加速結(jié)構(gòu)使 32 位代碼能 夠在最大時(shí)鐘速率下運(yùn)行。因此我們不選擇此方案。且該系列的 51 單片機(jī)可以不用燒寫器而直接用串口或并口就可以向單片機(jī)中下載程序。方案 1：采用單片機(jī)作為主控制器。 硬件實(shí)現(xiàn)方案 微控制器的選擇近年來，ARM 微控制器應(yīng)用技術(shù)發(fā)展迅速，為智能裝置的開發(fā)設(shè)計(jì)帶來了很大的便利。根據(jù)題目要求，本系統(tǒng)主要由控制器模塊、電源模塊、直流電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)模塊、避障傳感器模塊、避障模塊、火焰?zhèn)鞲衅?、滅火系統(tǒng)及其驅(qū)動(dòng)模塊等模塊構(gòu)成，本系統(tǒng)的方框圖如圖 21 所示。 整體方案設(shè)計(jì)課題要求設(shè)計(jì)一個(gè)簡易滅火機(jī)器人模型，能到指定區(qū)域進(jìn)行滅火工作（以蠟燭模擬火源，分布在小車行走的場地中） 。第 2 章 系統(tǒng)設(shè)計(jì)及方案比較根據(jù)課題設(shè)計(jì)的要求和課題目標(biāo)，我制定出了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，并通過比較論證，選擇合適的器件。所做工作和確定的成果如下：以 ARM2103 為核心擬定了系統(tǒng)組成方案，完成了系統(tǒng)的電路硬件總體設(shè)計(jì)，包括供電模塊、ARM2103 系統(tǒng)、尋線系統(tǒng)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、壁障系統(tǒng)、火焰檢測系統(tǒng)以及滅火系統(tǒng)和各個(gè)模塊間接口。同時(shí)也應(yīng)該看到，我國在研究消防機(jī)器人方面較國外同行已落后太多，存在技術(shù)差異和代溝，消防機(jī)器人的不斷研制、生產(chǎn)和裝備過程，應(yīng)堅(jiān)持自主研制為主，引進(jìn)為輔，提高我國消防部隊(duì)消防裝備現(xiàn)代化的水平,并及時(shí)裝備消防部隊(duì)，提高消防部隊(duì)打贏大仗、惡仗、硬仗和特殊戰(zhàn)役的能力，提高消防部隊(duì)在處置大型復(fù)雜火災(zāi)和應(yīng)急救援的作戰(zhàn)效能, 提高消防部隊(duì)的自我防護(hù)能力,減少消防指戰(zhàn)員的人身傷亡，更好地保衛(wèi)我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展。研制能夠用于這些場合的偵察滅火機(jī)器人，協(xié)助消防人員進(jìn)行火災(zāi)的定位和滅火，將有極大的社會(huì)意義。但是，我國消防機(jī)器人的研究還處在初級階段，還有許多有待研究的問題。美國和蘇聯(lián)最早進(jìn)行消防機(jī)器人的研究，而后日本、英國、法國等國家都紛紛開展了消防機(jī)器人的研究，目前已有多種不同類型的消防機(jī)器人用于各種火災(zāi)場合。而機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展也為這一要求的實(shí)現(xiàn)提供了技術(shù)上的保證，使得消防機(jī)器人應(yīng)運(yùn)而生。由于這些建筑的特殊性，發(fā)生火災(zāi)時(shí)，不能快速高效的滅火。 那么從三代機(jī)器人發(fā)展過程中，從另一個(gè)方面，我們對機(jī)器人從應(yīng)用的角度進(jìn)行了分類，比如說工業(yè)機(jī)器人，它包括點(diǎn)焊、弧焊、噴漆、搬運(yùn)、碼垛，在工業(yè)現(xiàn)場中工作的這種機(jī)器人，我們統(tǒng)稱為工業(yè)機(jī)器人，那么從不同的應(yīng)用中，到水下去作業(yè)的叫水下機(jī)器人，到空間作業(yè)的叫空間機(jī)器人，同時(shí)又存在農(nóng)業(yè)、林業(yè)、牧業(yè)，對醫(yī)療機(jī)器人叫醫(yī)用機(jī)器人，還包括娛樂機(jī)器人，建筑和居室上用的機(jī)器人，所以從應(yīng)用分類，它包括從行業(yè)、應(yīng)用角度，也可以進(jìn)行這樣簡單的分類。抓一個(gè)雞蛋，它能通過一個(gè)觸覺，知道它的力的大小和滑動(dòng)的情況。所以從這張圖可以看出機(jī)器人發(fā)展的幾個(gè)過程。人們在這種煩躁的體力勞動(dòng)中就幻想有一種能代替人完成這樣工作的想像、一種需要，這個(gè)小說在 1924 年和1927 年的時(shí)候被紛紛傳到了日本、法國和歐洲國家，還變成了一種當(dāng)時(shí)的木偶劇和一些話劇，所以這樣的一個(gè)機(jī)器人的名詞就向全世界鋪展開來，當(dāng)時(shí)人們還認(rèn)為是一個(gè)科幻小說，還沒有把它跟我們?nèi)粘５膶W(xué)習(xí)工作和生產(chǎn)結(jié)合起來。這本小說中他構(gòu)思了一個(gè)和幻想了一個(gè)機(jī)器人，它的名字叫羅伯特，也就是我們英文中的 Robot，它可以不吃飯，它能夠不知疲勞的，不知疲倦地進(jìn)行工作。但另一方面，盡管人們有各種各樣的好的想法，但是它也歸功于電子技術(shù)，計(jì)算機(jī)技術(shù)以及制造技術(shù)等相關(guān)技術(shù)的發(fā)展而產(chǎn)生了提供了強(qiáng)大的技術(shù)保證。另一方面它也是生產(chǎn)力發(fā)展的需求的必然結(jié)果，也是人類自身發(fā)展的必然結(jié)果，那么人類的發(fā)展隨著人們逐漸的這種社會(huì)發(fā)展的情況，人們越來越不斷探討自然過程中，在改造自然過程中，認(rèn)識自然過程中,來需求能夠解放人的一種奴隸。 機(jī)器人技術(shù)發(fā)展及現(xiàn)狀 機(jī)器人的發(fā)展機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展，它應(yīng)該說是一個(gè)科學(xué)技術(shù)發(fā)展共同的一個(gè)綜合性的結(jié)果，同時(shí)，為社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展產(chǎn)生了一個(gè)重大影響的一門科學(xué)技術(shù)，它的發(fā)展歸功于在第二次世界大戰(zhàn)中各國加強(qiáng)了經(jīng)濟(jì)的投入，就加強(qiáng)了本國的經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。那么這給機(jī)器人提出來更高層次的要求，展望 21 世紀(jì)，機(jī)器人將是一個(gè)與 20 世紀(jì)計(jì)算機(jī)的普及一樣，會(huì)深入地應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域，在 21 世紀(jì)的前 20 年是機(jī)器人從制造業(yè)走向非制造業(yè)的發(fā)展一個(gè)重要時(shí)期，也是智能機(jī)器人發(fā)展的一個(gè)關(guān)鍵時(shí)期。那么什么是機(jī)器人呢？人們一般的理解來看，機(jī)器人是具有一些類似人的功能的機(jī)械電子裝置，或者叫自動(dòng)化裝置，它仍然是個(gè)機(jī)器，它有三個(gè)特點(diǎn)，一個(gè)是有類人的功能，比如說作業(yè)功能，感知功能，行走功能，還能完成各種動(dòng)作，它還有一個(gè)特點(diǎn)是根據(jù)人的編程能自動(dòng)的工作，這里一個(gè)顯著的特點(diǎn)，就是它可以編程，改變它的工作、動(dòng)作、工作的對象，和工作的一些要求，它是人造的機(jī)器或機(jī)械電子裝置。 tracing第 1 章 緒論 機(jī)器人產(chǎn)生的背景 .................................................1 機(jī)器人技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀 ...............................................2 機(jī)器人的發(fā)展 ..................................................2 滅火機(jī)器人 ....................................................2 本文的主要內(nèi)容及組織 .............................................3第 2 章 整體方案設(shè)計(jì)及背景知識 整體方案設(shè)計(jì)……………………………………………………………….……...4 硬件實(shí)現(xiàn)方案……………………………………………………………………....5 MCU 的選擇…………………………………………………………….…..5 電機(jī)的選擇…………………………………………………………5 傳感器的選擇…………………………………………