【正文】 系統(tǒng)中。兩個(gè)傳感器微微向兩邊傾斜一點(diǎn)，防止有障礙物時(shí)擦邊。 123P13PORT123P23PORT5V5VGNDGNDP20P21避障模塊 圖 17 避障模塊接口電路 當(dāng)有光線反射回來時(shí) E18D50NK 信號(hào)腳輸出 低電平 [11]。 圖 15 E18D50NK 紅外傳感器 光電開關(guān) E18D50NK 的技術(shù)參數(shù) : 輸出電流 DC/SCR/繼電器 Control output： 100mA/5V 供電 消耗電流 DC25mA 響應(yīng)時(shí)間 2ms 指向角：≤ 15176。輸出信號(hào)為數(shù)字量，不需要進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換，可直接與單片機(jī)的 I/O 口相連，檢測(cè)到目標(biāo)時(shí)信號(hào)線輸出是低電平，正常狀態(tài)時(shí)為高電平。 避障模塊 如圖 15 所示，本設(shè)計(jì)對(duì)障礙物的檢測(cè)采用 E18D50NK 型號(hào)的紅外傳感器。經(jīng)試驗(yàn)驗(yàn)證，本電路工作性能穩(wěn)定，能耗較低，能夠較好的滿足題目的需要。 表 2 火焰?zhèn)鞲衅鲗?shí)測(cè)結(jié)果 無火源時(shí)，對(duì)著日光燈 10cm 20cm 30cm 40cm 50cm 60cm 70cm 80cm 90cm 100cm 常州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 11 頁 共 45 頁 10KR6D2hwjs5mmVCCGNDGNDVCCGNDOUT1ADCJ1by1D1LED 貼片10kR42kR2104C1CAPT452123U1ALM3395V5V火源檢測(cè)模塊 圖 14 火焰測(cè)量電路原理圖 在該電路中，當(dāng)火焰?zhèn)鞲衅鳑]有檢測(cè)到火焰時(shí)，火焰?zhèn)鞲衅鞑粚?dǎo)通而使得火焰?zhèn)鞲衅鞯年枠O上 拉電阻 R4 上拉為高電平，經(jīng)電壓器比較器比較后輸出低電平， LED 燈亮。最近幾年不論是業(yè)余制作還是正式產(chǎn)品，大多都采用成品 紅外接收頭 。 由于紅外發(fā)光二極管的發(fā)射功率一般都較?。?100mW 左右），所以 紅外接收二極管 接收到的信號(hào)比較微弱，因此就要增加高增益放大電路。在實(shí)際應(yīng)用中要給紅外接收二極管加反向偏壓，它才能正常工作，亦即紅外接收二極管在電路中應(yīng)用時(shí)是反向運(yùn)用，這樣才能獲得較高的靈敏度。最常用的型號(hào)為 RPM301B。因而保證了接收的準(zhǔn)確性和靈敏度 [12]。 它廣泛用于各種家用電器的遙控接收器中，如 音響 、彩色電視機(jī)、空調(diào)器、 VCD視盤機(jī)、 DVD視盤機(jī)以及錄像機(jī)等。 紅外接收二極管結(jié) 構(gòu)如圖 13所示： 常州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 10 頁 共 45 頁 圖 13 紅外接收二極管 紅外接收二極管又叫紅外光電二極管 ， 也可稱紅外光敏二極管 ,英文名 Infrared receiverdiode。 紅外接收二極管 將外界紅外光的強(qiáng)弱變化轉(zhuǎn)化 為電流的變化，通過電壓反應(yīng) 數(shù)值的變化。滅火風(fēng)扇的安裝 滅火風(fēng)扇固定一根彎曲的鋁合金長(zhǎng)條上，可以上下搬動(dòng)控制滅火風(fēng)扇的角度。 滅火驅(qū)動(dòng)電路 如圖 10 所示， 滅火電機(jī)驅(qū)動(dòng)采用 B772 三極管 驅(qū)動(dòng)，單片機(jī) 口接三極管 Q1基極，當(dāng)單片機(jī)給低電平信號(hào)時(shí)，三 極管導(dǎo)通，接通滅火電機(jī)的電源 ，開啟風(fēng)扇滅火 。 PWM 配合橋式驅(qū)動(dòng)電路 L298N 實(shí)現(xiàn)直流電機(jī)調(diào)速，非常簡(jiǎn)單，且調(diào)速范圍大。其中， a=t/T（占空比）， Vcc 是電源電壓，電機(jī)的轉(zhuǎn)速與電機(jī)兩端的電壓成正比例，而電機(jī)兩端的電壓與控制波形的占空比成正比，因此電機(jī)的速度與占空比成比例，占空比越大，電機(jī)轉(zhuǎn)的越快。 圖 8 L298 驅(qū)動(dòng)芯片 L298N 是 SGS 公司的產(chǎn)品，內(nèi)部包含 4 通道邏輯驅(qū)動(dòng)電路，是一種二相和四相電機(jī)的專用驅(qū)動(dòng)器，即內(nèi)含二個(gè) H 橋的高電壓大電流雙全橋式驅(qū)動(dòng)器，接受標(biāo)準(zhǔn) TTL 邏輯電平信號(hào)，即可驅(qū)動(dòng) 46V、 2A 以下的電機(jī)。 電機(jī)控制電路 電機(jī)控制電路由 L298 電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片、 7805 芯片、電機(jī)等組成。我們的車輪直徑為 6cm，因此我們的小車的最大速度可以達(dá)到 V=2πr由于其內(nèi)部由高速電動(dòng)機(jī)提供原始動(dòng)力，帶動(dòng)變速（減速）齒輪組，可以產(chǎn)生大扭力。 紅外接收二極管與電阻分壓電路電位器比較電壓 單片機(jī)常州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 7 頁 共 45 頁 3 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì) 控制電路 本設(shè)計(jì) 要實(shí)現(xiàn)對(duì)路徑的準(zhǔn)確定位和精確測(cè)量采用直流減速電機(jī)。只有當(dāng)這路檢測(cè)到火焰，滅火電機(jī)才啟動(dòng)。 同時(shí) 在火焰?zhèn)鞲衅髂K的設(shè)計(jì)中，在車體的前頭離地大約 15－ 20cm（相當(dāng)于火焰高度）處安裝 5 個(gè)遠(yuǎn)紅外火焰?zhèn)鞲衅?，各個(gè)傳感器之間呈 45 度角隔開。利用它可以制作滅火機(jī)器人、足球機(jī)器人等 。外界紅外光越強(qiáng)，數(shù)值越小；紅外光越弱，數(shù)值越大。 ；，其中紅外線波長(zhǎng)在 880nm 附近時(shí)，其靈敏度達(dá)到最大 。主要缺點(diǎn)是價(jià)格是紅外傳感器的 810 倍。 ? 使用紫外傳感器識(shí)別火焰方案 1 u F1 M ΩU VA / D轉(zhuǎn) 換器顯示 圖 6 紫外線傳感器識(shí)別方案 紫外線傳感器只對(duì) 185～ 260nm 狹窄范圍內(nèi)的紫外線進(jìn)行響應(yīng)，而對(duì)其它頻譜范圍的光線不敏感，利用它可以對(duì)火焰中的紫外線進(jìn)行檢測(cè)。 實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)在 一定距離范圍內(nèi)，空氣溫度變化非常小，熱敏電阻幾乎不發(fā)生任何變化?？紤]到易用性，排除了 CCD 傳感器，從而主要考慮以下三種方案。 紅 外 光 電對(duì) 管 電 路電 位 比 器比 較 電 壓?jiǎn)?片 機(jī) 圖 4 紅外光電對(duì)管測(cè)量系統(tǒng)圖 超聲波傳感器障礙物發(fā)射波回波單片機(jī)常州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 5 頁 共 45 頁 火焰檢測(cè)方案 火焰檢測(cè)有溫度傳感器、煙霧傳感器、紅外傳感器、紫外傳感器以及 CCD傳感器。 考慮到本系統(tǒng)只需要檢測(cè)簡(jiǎn)單障礙物，沒有十分復(fù)雜的環(huán)境。當(dāng)有光線反射回來時(shí)，輸出低電平。光電開關(guān)的工作原理如圖 4 所示：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)此作出判斷反應(yīng)，是利用被檢測(cè)物體對(duì)紅外光束的遮光或反射，由 同步回路選通而檢測(cè)物體的有無，其物體不限于金屬，對(duì)所有能反射光線的物體均能檢測(cè)。因此我們考慮其他的方案。但是超聲波傳感器需要40KHz 的方波信 號(hào)來工作，因?yàn)槌暡▊鞲衅鲗?duì)工作頻率要求較高，偏差在 1％內(nèi)，所以用模擬電路來做方波發(fā)生器比較難以實(shí)現(xiàn)。然后將這信號(hào)放大后送入單片機(jī)。 避障模塊 方案 1： 用超聲波傳感器進(jìn)行避障。按鍵用于用戶啟動(dòng) 滅火機(jī)器人。 圖 2 滅火機(jī)器人系統(tǒng)框圖 圖 2 中，數(shù)據(jù)采集模塊對(duì)障礙物 方位 、火焰數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，并將數(shù)據(jù)送給 MCU 進(jìn)常州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 4 頁 共 45 頁 行數(shù)據(jù)處理。按鍵實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互；顯示采用 LCD1602液晶模塊，可以提供豐富、直觀、友好的信息界面。 信息處理單元，用單片機(jī)作為信息處理 單元，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的采樣及數(shù)據(jù)分析運(yùn)算，并發(fā)出控制指令。單片機(jī)采集火焰檢測(cè)模塊和避障模塊的信號(hào) ， 通過控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊使小車避障行駛?cè)フ覍せ鹪?，在找到火源之后，單片機(jī)控制電機(jī)停止，開啟風(fēng)扇滅火，液晶顯示小車行進(jìn)狀態(tài)和總撲滅火源個(gè)數(shù)，從 而 實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)火災(zāi)點(diǎn)滅火的過程。 系統(tǒng)具體設(shè)計(jì)要求如下： 1. 實(shí)現(xiàn)直流減速電機(jī)的啟、停、正、反控制； 2. 利用直流減速電機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)小車的運(yùn)動(dòng)控制； 3. 利用穩(wěn)壓芯片為單片機(jī)電路系統(tǒng)提供穩(wěn)定電壓； 4. 利用紅外線光電開關(guān)對(duì)障礙物的檢測(cè)； 5. 利用光敏晶體管對(duì)火源的檢測(cè) 。滅火通過火焰檢測(cè)傳感器找到蠟燭， 控制電機(jī) 引導(dǎo)小車走向蠟燭附近并吹滅蠟燭。與普遍意義上的機(jī)器人相比 該 智能小車制作成本低廉，電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，程序調(diào)試方便， 此設(shè)計(jì)在前人研究的基礎(chǔ)上，通過不斷地學(xué)習(xí)相關(guān)的知識(shí)，力求對(duì)消防機(jī)器人設(shè)計(jì)達(dá)到更深的了解和研究，促進(jìn)消防機(jī)器人在火災(zāi)中的應(yīng)用并推廣在相關(guān)領(lǐng)域的研究，使消防研究工作不斷向前發(fā)展，具有很大的學(xué)術(shù)價(jià)值。在智能滅火系統(tǒng)中應(yīng)用單片機(jī)來代替人的思考，還可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制，簡(jiǎn)化了滅火的工作流程，使單片機(jī)代替多余的消防人員，節(jié)省了國(guó)家不必要的支出，降低了危險(xiǎn)。目前正研究利用計(jì)算機(jī)技術(shù)，探索高效的控制驅(qū)動(dòng)算法，提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度和控制精度；同時(shí)利用現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)，實(shí)現(xiàn)的分布式控制 [1]。同時(shí)機(jī)器人的控制器的標(biāo)準(zhǔn)化和網(wǎng)絡(luò)化以及基于 PC機(jī)網(wǎng)絡(luò)式控制器已成為研究熱點(diǎn)。機(jī)器人控制技術(shù)現(xiàn)已實(shí)現(xiàn)了機(jī)器人的全數(shù)字化控制，基于傳感器的控制技術(shù)已取得了重大進(jìn)展。目前研究重點(diǎn)是機(jī)器人新的結(jié)構(gòu)、功能及可實(shí)現(xiàn)性，其目的是使機(jī)器功能更強(qiáng)、柔性更大、滿足不同目的的需求。智能汽車作為一種智能化的交通工具，體現(xiàn)了車輛工程、人工智能、自動(dòng)控制、計(jì)算機(jī)等多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域理論技術(shù)的交叉和 綜合，是未來汽車發(fā)展的趨勢(shì)。尤其是在高溫、有毒、易燃易爆等復(fù)雜環(huán)境中，為切實(shí)增強(qiáng)消防部隊(duì)撲救大火的能力，也為更好地保護(hù)廣大官兵的生命安全，配備消防機(jī)器人已勢(shì)在必行 。尤其是當(dāng)新消防法出臺(tái)后，搶險(xiǎn)救援已成為公安消防部隊(duì)的法定任務(wù)，面對(duì)新時(shí)期面臨的新情況新任務(wù)， 也為了更好地解決前述難題，消防機(jī)器人的配備顯得日益重要。隨著經(jīng)濟(jì)的迅速增長(zhǎng)，各種危險(xiǎn)場(chǎng)所不可避免的火災(zāi)頻繁出現(xiàn)，給社會(huì)安全造成了很多隱患 。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該設(shè)計(jì)具有成本低、可靠性高、滅火速度快、安裝調(diào)試方便等 特征，非常適用于危險(xiǎn)系數(shù)較大的火場(chǎng)，具有較好的應(yīng)用前景。 此設(shè)計(jì)以數(shù)字集成電路技術(shù)為基礎(chǔ)并以單片機(jī)技術(shù)為核心 ， 依據(jù)傳感器的信號(hào)傳入單片機(jī)實(shí)現(xiàn)各種指令處理。 該系統(tǒng)火焰 探測(cè)采用自制六路火焰?zhèn)鞲衅?，是由五路遠(yuǎn)紅外接收二極管和一路近紅外接收二極管構(gòu)成，它相對(duì)于目前其他火焰探測(cè)器，具有火焰探測(cè)精確度高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，性能可靠等優(yōu)點(diǎn)。 常 州 大 學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） （ 20xx 屆） 題 目 基于單片機(jī)的滅火機(jī)器人模型的設(shè)計(jì) 學(xué) 生 學(xué) 院 信 息科學(xué)與工程學(xué)院 專 業(yè) 班 級(jí) 校 內(nèi)指導(dǎo)教師 專 業(yè)技術(shù)職務(wù) 校 外指導(dǎo)老師 專 業(yè)技術(shù)職務(wù) 二 ○ 一三 年 六 月 I 基于單片機(jī)的滅火機(jī)器人模型的設(shè)計(jì) 摘 要 :該文設(shè)計(jì)了一款基于單片機(jī)的滅火機(jī)器人模型的設(shè)計(jì) 。系統(tǒng)以 STC89C52 單片機(jī)為控制核心，創(chuàng)新自制火焰?zhèn)鞲衅饔糜诨鹧嫣綔y(cè)，紅外光電傳感器用于探測(cè)障礙物， L298驅(qū)動(dòng)電機(jī)前后轉(zhuǎn)動(dòng) ， LCD1602 液晶顯示器用于顯示滅火個(gè)數(shù)。避障采用 E18D50NK 型號(hào)的光電傳感器，該傳感器具有探測(cè)距離遠(yuǎn)、受可見光干擾小、價(jià)格便宜、易于裝配、使用方便等特點(diǎn)。系統(tǒng)加入液晶顯示器，使得系統(tǒng) 具有可 查看滅火的次數(shù)的人性化特點(diǎn)。 關(guān)鍵詞 ： STC89C52 單片機(jī)、光敏晶體管、紅外光電開關(guān)、 1602 液晶模塊、 L298N II DESIGN OF THE FIREFIGHTING ROBOT BASED ON THE MICROCONTROLLER ABSTRACT :In this paper, the design model for the design of a microcontrollerbased firefighting robot. System to STC89C52RC microcontroller for control core, innovation homemade flame sensor is used to measure the source of fire, use infrared receiverdiode to detect the roadblock ,the L298 drive motor rotation LCD1602 display the number of fires which are put out. The system use six innovation homemade flame sensors which consist of five remote Infrared receiverdiodes and one close Infrared receiverdiod