【正文】 方案二：對于直流電機用分立元件構(gòu)成驅(qū)動電路。 電機驅(qū)動電路方案選擇 方案一：采用專用芯片 L293D作為電機驅(qū)動芯片。 考慮到本系統(tǒng)只需要檢測簡單障礙物，沒有十分復(fù)雜的環(huán)境。任何物質(zhì)，只要它本身具有一定的溫度（高于絕對零度），都能輻射紅外線。超聲波傳感器的原理是：紅外傳感器是利用物體產(chǎn)生紅外輻射的特性，實現(xiàn)自動檢測的傳感器。因此本論文考慮其他的方案。當有光線反射回來時，輸出低電平。光電開關(guān)的工作原理是根據(jù)投光器發(fā) 出的光束，被物體阻斷或部分反射，受光器最終據(jù)此做出判斷反應(yīng)，是利用被檢測物體對紅外光束的遮光或反射，當檢測到有障礙物的時候，光電對管就能夠接收到物體反射的紅外光，其物體不限于金屬，對所有能反射光線的物體均能檢測。 電路板輸出開關(guān)量 (可直接接單片機 )。 用于檢測波長在 760 納米～ 1100納米范圍內(nèi)的熱源。 單路信號輸出。工作電壓：直流 35V。由于它是非接觸式測溫，用于測量火焰溫度非常方便。但是用 CCD 圖像傳感器需要處理的信號量太大，且體積較大，不適合 用于本系統(tǒng)。 方案 4： 用 CCD 圖像 傳感器。光敏電阻在光照條件下電阻值隨外界光照強弱（明暗）變化而變化的組件，光越強阻值越小，光越弱阻 單片機暑期培訓(xùn) (實訓(xùn)項目 )報告紙 11 / 56 值越大。 方案 3： 用光敏電阻作為傳感器。紫外線火焰?zhèn)鞲衅鞯撵`敏度高，相應(yīng)速度 快，抗干擾能力強，對明火特別敏感，能對火災(zāi)立即做出反應(yīng)。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? 也不夠?qū)嵱?，因此本論文放棄了此方? 方案 2： 用紫外傳感器檢測火焰。 方案 1： 用煙霧傳感器。 故本系統(tǒng)采用方案一 傳感器的選擇 （ 1）火焰?zhèn)鞲衅鞯倪x擇 火焰檢測有紫外傳感器、煙霧傳感器、溫度傳感器、紅外傳感器以及 CCD圖像傳感器。由于其轉(zhuǎn)過的角度可以精確的計數(shù)，實現(xiàn)小車前進路程和位置的精確定位，也能準確引導(dǎo)小車駛向火源。由于其內(nèi)部由高速電動機提供原始動力，帶動變速（減速）齒輪組，可以產(chǎn)生大扭力。 方案一：采用直流減速電機。 電機選擇 下面我們分析了幾種常見電機： 本系統(tǒng)為智能電動車，對于電動車來說，其驅(qū)動輪的驅(qū)動電機的選擇就顯得十分重要。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(shù)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(nèi)置 4KB EEPROM， MAX810復(fù)位電路 ， 3 個 16 位定時器 /計數(shù)器， 4個外部中斷，一個 7 向量 4 級中斷結(jié)構(gòu)（兼容傳統(tǒng) 51 的 5向量 2級中斷結(jié)構(gòu)）， 全雙工 串行口。 STC89C52使用經(jīng)典的 MCS51內(nèi)核，但做了很多的改進使得芯片具有傳統(tǒng) 51 單片機不具備的功能。 方案 4： 采用深圳宏晶公司的 STC89C52 高端單片機作為主控制器。但是 單片機暑期培訓(xùn) (實訓(xùn)項目 )報告紙 9 / 56 考慮到 本系統(tǒng)要進行避障和火焰?zhèn)鞲衅鞯臋z測以及電機的控制、聲音報警，若使用 ATMEGA128可能在數(shù)據(jù)處理方面有一些不足。 ATMEGA128是一個低功耗，高性能的 51 內(nèi)核的 CMOS 8 位單片機，片內(nèi)含 8k空間的可反復(fù)擦些1000 次的 Flash只讀存儲器，具有 256 bytes 的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器（ RAM）， 32個 IO口， 2 個 16 位可編程定時計數(shù)器。從系統(tǒng)的穩(wěn)定性和編程的簡潔性考慮，本論文放棄了單純使用凌陽單片機而考慮其它的方案。本系統(tǒng)主要是進行避障和火焰?zhèn)鞲衅鞯臋z測以及電機的控制，兼有聲音報警。處理速度高，尤其適用于語音處理和識別等領(lǐng)域。且從使用及經(jīng)濟的角度考慮本論文放棄了此方案。采用并行的輸入輸出方式，提高了系統(tǒng)的處理速度，適合作為大規(guī)?？刂葡到y(tǒng)的控制核心。 方案 1： 采用可編程邏輯器件 CPLD(Complex Programmable Logic Device)作為控制器。 單片機暑期培訓(xùn) (實訓(xùn)項目 )報告紙 8 / 56 MCU的選擇 近年來，單片機應(yīng)用技術(shù)發(fā)展迅速，為智能裝置的開發(fā)設(shè)計帶來了很大的便利。小車必須通過內(nèi)部設(shè)備采集現(xiàn)場環(huán)境情況進行分析并做出相應(yīng)的動作，以達到小車智能滅火的目的。最終確定手工制作小車，采用STC89C52 單片機作為主控制器，用 HCSR04 超聲波傳感器進行避障，普通火焰?zhèn)鞲衅髯鳛楸鞠到y(tǒng)的火焰?zhèn)鞲衅鳎?L298D 作為直流電機的驅(qū)動芯片的設(shè)計方案。 完成主要功能模塊的程序設(shè)計，分別完成對各個功能模塊的程序進行調(diào)試工作。 本論文設(shè)計了以 STC89C52RC 單片機作為主控制器，光敏電阻作為本系統(tǒng)的火焰?zhèn)鞲衅?，用紅外傳感器進行尋跡和避障， L293D作為直流電機的驅(qū)動 芯片。根據(jù)本設(shè)計的要求，將采用深圳宏晶公司生產(chǎn)的STC89C52RC型單片機 制造一個自主控制的機器人小車能在循跡過程中找到一根蠟燭 并盡快將它熄滅，這個工作受地面摩擦、機器人慣性、機器人電機的轉(zhuǎn)數(shù)差、齒輪箱與輪子的摩擦、電壓變化等多個因素影響，它模擬了現(xiàn)實家庭中機器人處理火警的過程，蠟燭代表家里燃起的火源，機器人必須找到并熄滅它。無論在安全防護領(lǐng)域、工業(yè)控制領(lǐng)域、醫(yī)療衛(wèi)生領(lǐng)域、還是在國防軍事領(lǐng)域、航天航空領(lǐng)域，微控制器都起著舉足輕重的作用。在智能尋跡滅火系統(tǒng)中應(yīng)用單片機來代替人的思考，還可以實現(xiàn)自動化控制，簡化了滅 火的工作流程，使單片機代替多余的消防人員，節(jié)省了國家不必要的支出，減低了危險。 基于人工智能的不斷發(fā)展，各項高興技術(shù)的不斷成熟，在可預(yù)見的將來，滅火機器人在功能上會更具多樣特點，在較多危險區(qū)域可以完全代替消防員，避免消防員生命傷亡。比如，高層建筑發(fā)生火災(zāi)時，消防人員不可能在都 短時間內(nèi)到達高處的火災(zāi)發(fā)生地點，在地下建筑中，由于環(huán)境比較潮濕，煙氣不易擴散，消防人員不容易快速的判定火源位置；而在石化企業(yè)發(fā)生火災(zāi)時，將產(chǎn)生大量的毒氣，消防人員在滅火時極易中毒。 我國從八十年代末期開始滅火機器人的研究，公安部上海消防研究所等單位在滅火機器人的研究中取得了大量成果，“自行式消防炮”已經(jīng)投入市場，“履帶輪式滅火偵查機器人”也于 2020年 6月通過了國家驗收。而機器人技術(shù)的發(fā)展也為這一要求的實現(xiàn)提供了技術(shù)上的保證，使得滅火機器人應(yīng)運而生?；馂?zāi)在現(xiàn)實生活中是非常普遍的，它被稱為三大自然災(zāi)害之一。t transmit the collected data through STC89C52RC MCU processing to dedicated motor driver chip drive motor 單片機暑期培訓(xùn) (實訓(xùn)項目 )報告紙 4 / 56 control the car forward back and turned, extinguishing fire fans finally started. The overall hardware design in this paper, and write the software program diagram, extinguishing the car has simple extinguishing function, to achieve the purpose of the site firefighting, design better pleted the task goal. 1. Assemble the car look for fire automatic obstacle avoidance 2. The equipment can enable the implementation of the fire fighting action 3. The patrol, if there is a fire detection . In this paper the design is given priority to with STC89C52RC controller of simple intelligent fire extinguishing the car. Determine the work and results are as follows: 1, STC89C52RC MCU as the core system of scheme is worked out, pleted the overall design of system hardware circuit including power supply module, MCU system, tracing system, motor drive systems, fire detection system and fire extinguishing system and each module indirect mouth. 2, to plete the design of each functional module of hardware. 3, finish the adjustment of the main function module software design, pleted the debugging of each function design of intelligent fire vehicles, have the general function of smart technology ( smart tracing), able to independently plete some action, find the fire , to put out the fire. 單片機暑期培訓(xùn) (實訓(xùn)項目 )報告紙 5 / 56 緒論 近幾十年中，大量的高層、地下建筑與大型的石化企業(yè)不斷涌現(xiàn)。 本設(shè)計制作的智能滅火小車，具備智能技術(shù)的一般功能（“智能”尋跡）行走，能夠自主完成一些動作，找到“火源”，進行滅火。 完成了各個功能模塊硬件的設(shè)計。 單片機暑期培訓(xùn) (實訓(xùn)項目 )報告紙 2 / 56 三 .成果 四 .結(jié)論 本論文設(shè)計了以 STC89C52RC 為主控制器的簡易智能滅火小車。電源電路提供系統(tǒng)所需的工作電源，紅外傳感器循跡，火焰?zhèn)鞲衅髯R別火源，單片機控制小車停下，最終啟動滅火風(fēng)扇進行滅火。該小車能夠在火源產(chǎn)生后作出反應(yīng)，能利用超聲波傳感避障，利用火焰?zhèn)鞲凶R別火源并作出滅火動作。 一．工作目的 8 位中央處理單元 ，使得傳送距離大大縮 短、可靠性更高，運算速度更快 、功耗低、控制功能強、擴展靈活、微型化和使用方便等特點，廣泛應(yīng)用與儀器儀表中，且功能比起電子或數(shù)字電路更加強大 因此，基于單片機的滅火機器人設(shè)計也具有重要的理論和實踐意義，能夠使自己在完成過程中學(xué)到許多 知識和實踐能力。 單片機暑期培訓(xùn) (實訓(xùn)項目 ) 論文 基于 STC89C52RC的智能避障滅火小車 單片機暑期培訓(xùn) (實訓(xùn)項目 )報告紙 1 / 56 目錄 目錄 ................................................................... 1 中文摘要 ................................................................... 1 一．工作目的 ........................................................... 1 二 .研究方法 ............................................................ 1 三 .成果 ................................................................ 2 四 .結(jié)論 ................................................................ 2 English Abstract ........................................................... 2 A. Work purposes ....................................................... 3 research