【正文】 備了很好的條件。 方案 3：使用凌陽(yáng)精簡(jiǎn)板開(kāi)發(fā)板 61B 板，該精簡(jiǎn)開(kāi)發(fā)板體積小，使用方便，且具有凌陽(yáng)系列的很強(qiáng)的語(yǔ)音處理功能，且具有語(yǔ)音播報(bào)和辨識(shí)的模塊。為了能更好的使用語(yǔ)音播放和語(yǔ)音辨識(shí)，我們放棄了此方案。用這種方法雖然比較簡(jiǎn)介方便，但是在地址模式所占 IO 口較多 ,在操作模式下進(jìn)行隨機(jī)播放又需快進(jìn) ,較適合于順序播放。 因此我們選用了方案 1。由分立元件構(gòu)成電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉，在實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)用廣泛。用該芯片作為電機(jī)驅(qū)動(dòng)，操作方便，穩(wěn)定性好，性能優(yōu)良。 電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊 方案 1：采用專用芯片 L298N 作為電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片。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=2π r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。 方案 2：采用直流減速電機(jī)。雖然采用步進(jìn)電機(jī)有諸多優(yōu)點(diǎn)，步進(jìn)電機(jī)的輸出力矩較低，隨轉(zhuǎn)速的升高而下降，且在較高轉(zhuǎn)速時(shí)會(huì)急劇下降，其轉(zhuǎn)速較低，不適用于小車等有一定速度要求的系統(tǒng)。 方案 1：采用步進(jìn)電機(jī)作為該系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)。 電機(jī)模塊 本系統(tǒng)為智能電動(dòng)車，對(duì)于電動(dòng)車來(lái)說(shuō)，其驅(qū)動(dòng)輪的驅(qū)動(dòng)電機(jī)的選擇就顯得十分重要。 由于我們電動(dòng)車的尋跡都是用的 RPR220 型光電對(duì)管，所以用該型號(hào)光電對(duì)管進(jìn)行測(cè)速時(shí)可以使用同樣的調(diào)理電路。光電對(duì)管照射到黑色和白色的邊界時(shí)輸出信號(hào)會(huì)有跳變。 方案 2：用 RPR220 型光電對(duì)管進(jìn)行測(cè)速。但是由于我們的電動(dòng)車較小，比較細(xì)小的磁鐵不易尋找。特性也不隨時(shí)間而變化。 如果在車輪的內(nèi)側(cè)裝上一條細(xì)磁鐵，把霍耳傳感器同樣裝在車輪的內(nèi)側(cè)，測(cè)量火焰?zhèn)鞲衅鞯妮敵鼍涂梢灾儡囕嗈D(zhuǎn)過(guò)的圈數(shù)。這一現(xiàn)象稱為霍耳效應(yīng)。 測(cè)速計(jì)程模塊 方案 1：用霍耳傳感器進(jìn)行測(cè)速。 考慮到本系統(tǒng)只需要檢測(cè)簡(jiǎn)單障礙物，沒(méi)有十分復(fù)雜的環(huán)境。當(dāng)有光線反射回來(lái)時(shí)，輸出低電平。光電開(kāi)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(wú)，其物體不限于常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告 10 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(lái)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(lái)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。 我們把用黑塑料包住的傳感器稱為“近視”傳感器，把沒(méi)有處理過(guò)的稱為“遠(yuǎn)視”傳感器。由于火焰?zhèn)鞲衅鞯臋z測(cè)距離很遠(yuǎn)，為了避免錯(cuò)誤檢測(cè)遠(yuǎn)處火焰的情況的出現(xiàn)，我們把每一側(cè)的較低的傳感器用黑色塑料紙包住。 因此我們選擇了方案 5。經(jīng)試驗(yàn)驗(yàn)證，遠(yuǎn)紅外火焰?zhèn)鞲衅鳈z測(cè)距離遠(yuǎn)，線性度好，檢測(cè)準(zhǔn)確 ，且體積較小。但是用 CCD 圖像傳感器 需要處理的信號(hào)量太大，且體積較大，不使用與本系統(tǒng)。 方案 4：用 CCD 圖像傳感器。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(qiáng)，對(duì)明火特別敏感，能對(duì)火災(zāi)立即作出反應(yīng)。 方案 3：用紫外傳感器檢測(cè)火焰。煙霧傳感器廣 泛應(yīng)用與火警檢測(cè)。試驗(yàn)驗(yàn)證用熱電偶檢測(cè)火焰精度不高，因此我們放棄了此方案。 方案 1：用溫度傳感器如熱電偶，熱電偶在工業(yè)應(yīng)用上十分廣泛。 火焰?zhèn)鞲衅髂K 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 圖像傳感器。此光電對(duì)管調(diào)理電路簡(jiǎn)單，工作性能穩(wěn)定。 （ 3） 體積小，結(jié)構(gòu)緊湊。 RPR220 采用 DIP4 封裝，其具有如下特點(diǎn)： （ 1） 塑料透鏡可以提高靈敏度。 方案 3：用 RPR220 型光電對(duì)管。紅外發(fā)射管發(fā)出紅外線，當(dāng)發(fā)出的紅外線照射到 白色的平面后反射，若紅外接收管能接收到反射回的光線則檢測(cè)出白線繼而輸出低電平，若接收不到發(fā)射管發(fā)出的光線則檢測(cè)出黑線繼而輸出高電平。因此我們考慮其他更加穩(wěn)定的方案。將阻值的變化值經(jīng)過(guò)比較器就可以輸出高低電平。當(dāng)光線照射到白線上面時(shí)，光線發(fā)射強(qiáng)烈，光線照射到黑線上面時(shí)，光線發(fā)射較弱。 尋跡傳感器模塊 方案 1：用光敏電阻組成光敏探測(cè)器。采用此種供電方式后，單片機(jī)和傳感器工作穩(wěn)定，舵機(jī)直流電機(jī)工作互不影響，且電池的體積較小， 能夠滿足系統(tǒng)的要求。 方案 3：采用 3 節(jié) 可充電式鋰電池為直流電機(jī)供電，用 2 節(jié)鋰電池經(jīng)過(guò)7805 的電壓變換為單片機(jī)和傳感器供電。經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，當(dāng)電池為直流電機(jī)供電時(shí)，單片機(jī)、傳感器的工作電壓不夠，性能不穩(wěn)定。因此我們放棄了此方案。蓄電池具有較強(qiáng)的電流驅(qū)動(dòng)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。能夠滿足系統(tǒng)的要求。用戶只需使用在線調(diào)試器，不用再外接任何器件即可以完成語(yǔ)音錄放等功能。 為了同時(shí)方便使用語(yǔ)音的播報(bào)和識(shí)別，我們選擇了凌陽(yáng)公司的 SPCE061A 精簡(jiǎn)開(kāi)發(fā)板 61B 板。且該系列的 51常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告 8 單片機(jī)可以不用燒寫(xiě)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 3：采用 ATMEL 公司的 AT89S52 單片機(jī)作為主控制器而用凌陽(yáng)單片機(jī)作為輔助控制器。如果單純的使用凌陽(yáng)單片機(jī)，在語(yǔ)音播報(bào)的同時(shí)小車的控制容易出現(xiàn)不穩(wěn)定的情 況。但是當(dāng)凌陽(yáng)單片機(jī)應(yīng)用語(yǔ)音處理和辨識(shí)時(shí)，由于其占用的 CPU 資源較多而使得凌陽(yáng)單片機(jī)同時(shí)處理其它任務(wù)的速度和能力降低。 方案 2：采用凌陽(yáng)公司的 16位單片機(jī)，它是 16位控制器，具有體積小、驅(qū)動(dòng)能力高、集成度高、易擴(kuò)展、可靠性高、功耗低、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、中斷處理能力強(qiáng)等特點(diǎn)。但本系統(tǒng)不需要復(fù)雜的邏輯功能，對(duì)數(shù)據(jù)的處理速度的要求也不是非常高。 CPLD 可以實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜的邏輯功能、規(guī)模大、密度高、體積小、穩(wěn)定性高、 IO資源豐富、易于進(jìn)行功能擴(kuò)展。 綜上考慮，我們選擇了方案 2。 對(duì)于車架材料的選擇，我 們經(jīng)過(guò)比較選擇了鋁合金。這種結(jié)構(gòu)使得小車在前進(jìn)時(shí)比較平穩(wěn)，可以避免出現(xiàn)前后兩輪過(guò)低而使左右兩驅(qū)動(dòng)輪驅(qū)動(dòng)力不夠的情況。 電源模塊 控制器模塊 尋跡傳感器模塊 火焰?zhèn)鞲衅髂K 電機(jī)驅(qū)動(dòng)前進(jìn)轉(zhuǎn)向模塊 滅火風(fēng)扇及其驅(qū)動(dòng)模塊 語(yǔ)音模塊 無(wú)線發(fā)射模塊 無(wú)線接收 模塊 語(yǔ)音模塊 顯示臺(tái)顯示模塊 避障模塊 車載顯示模塊 測(cè)速計(jì)程模塊 常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告 7 在安裝時(shí)我們并不把兩個(gè)萬(wàn)向輪裝在一個(gè)平面上。即左右輪分別用兩個(gè)轉(zhuǎn)速和力矩基本完全相同的直流電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，前后裝兩個(gè)萬(wàn)向輪。 方案 2：自己制作電動(dòng)車。而且這種電動(dòng)車一般都價(jià)格不扉。其次，這種電動(dòng)車一般都是前輪轉(zhuǎn)向后輪驅(qū)動(dòng)，不能適應(yīng)該題目的方格地圖，不能方便迅速的實(shí)現(xiàn)原地保持坐標(biāo)轉(zhuǎn) 90 度甚至 180 度的彎角。購(gòu)買的玩具電動(dòng)車具有組裝完整的車架車輪、電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)電路。本系統(tǒng)的方框圖如圖 22所示： 常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告 6 圖 22 系統(tǒng)方框圖 為較好的實(shí)現(xiàn)各模塊的功能，我們分別設(shè)計(jì)了幾種方案并分別進(jìn)行了論證。 （ 8）試驗(yàn)場(chǎng)地可采用黑膠皮，網(wǎng)格線可采用寬度為 — 的白色單面膠紙，測(cè)試時(shí)可自帶。蠟燭置于方框的中間位置。 （ 5）允許一次重啟動(dòng)機(jī)會(huì)。 （ 3）滅火方式不限，但不允許碰倒蠟燭。 （ 4）其他 說(shuō)明 （ 1）小車尺寸小于 30cm 30cm，所用電源電壓小于等于 24V。 常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告 5 （ 2）能夠自動(dòng)計(jì)算和顯示路程。 （ 5）能夠自動(dòng)計(jì)算和顯示撲滅的火源數(shù)。 （ 3）能夠發(fā)現(xiàn)并撲滅第二個(gè)火焰。以蠟燭模擬火源，隨機(jī)分布在場(chǎng)地中，場(chǎng)地如圖 21所示： 圖 21 場(chǎng)地示意圖 設(shè)計(jì)要求 基本要求 （ 1）智能小車從安全區(qū)域啟動(dòng)，自動(dòng)尋找到火源并顯示。同時(shí)作為我們的特色的遠(yuǎn)程顯示臺(tái)的工作正常，繪圖顯示清楚，語(yǔ)音播報(bào)清晰，遠(yuǎn)程顯示效果良好。 （ 9） 4X8 的 LCD 在遠(yuǎn)程控制臺(tái)實(shí)時(shí)顯示小車當(dāng)前狀態(tài)。 （ 7） 凌陽(yáng) 61B 板作為語(yǔ)音控制模塊。 （ 5） 遠(yuǎn)紅外火焰?zhèn)鞲衅髯鳛楸鞠到y(tǒng)的火焰?zhèn)鞲衅鳌? （ 3） 用 3 節(jié)鋰電池為直流電機(jī)供電，用兩組每組兩節(jié)電池分別為單片機(jī)傳感器和舵機(jī)供電。 經(jīng)過(guò)反復(fù)論證，我們 確定了如下方案： （ 1） 車體用鋁合金車架手工制作。 軟件實(shí)現(xiàn)：主程序流程圖，滅火子程序流程圖，傳感器數(shù)據(jù)處理及尋跡程序流程。 課題研究的主要內(nèi)容 ： 系統(tǒng)設(shè)計(jì)：需要完成的設(shè)計(jì)任務(wù)及要求，以及關(guān) 于模塊方案比較與論證從而得出最終方案進(jìn)行系統(tǒng)整體方案的設(shè)計(jì)。當(dāng)機(jī)器人在無(wú)法靠近的火場(chǎng)工作時(shí)，人可以遠(yuǎn)程看到機(jī)器人所處位置及完成任務(wù)的情況。 而我設(shè)計(jì)的消防智能電動(dòng)車可通過(guò)遠(yuǎn)程顯示臺(tái)的液晶繪圖實(shí)時(shí)顯示，我們的遠(yuǎn)程顯示臺(tái)只是起到遠(yuǎn)程顯示監(jiān)控的作用，而并沒(méi)有遙控滅火電動(dòng)車。 消防車是消防隊(duì)的主要裝備。 關(guān)鍵詞 ： AT89S52 直流電機(jī) 、 舵機(jī) 、 光電傳感器 、 火焰?zhèn)鞲衅?、 消防智能電動(dòng)車 、DF 無(wú)線收發(fā) 常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告 2 Fire intelligence electric car design Abstract The smart car is aluminum alloy for the chassis, AT89S52 MCU as its core, including motor and servo, plus photoelectric sensors, as well as other flame sensor and power circuit. MCU controls the car turning back forward or running on the white line. RPR220 reflective photo sensor seeks the trace. Far infrared flame sensor tracks the flame. In addition, the SCM system with Sunplus for voice broadcast can remind current status. The system transmits information through DF module. The car’s status will be transmitted to the Remote Console. OCMJ4X8C LCD display and 2 keys for start control. Keywords: AT89S52 Motor， Servo， Photo sensor， Flame sensor， Electrical fire engines，DF wireless transmission 常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告 3 第一章 緒論 選題研究的背景和意義 隨著中國(guó)政府公共管理和公共服務(wù)職能的加強(qiáng)，消防事業(yè)呈現(xiàn)快速發(fā)展的大好形勢(shì)，搶險(xiǎn)救援已經(jīng)成為社會(huì)矚目的公共服務(wù)事項(xiàng) 。本系統(tǒng)同時(shí)通過(guò) DF 無(wú)線數(shù)據(jù)收發(fā)模塊進(jìn)行無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸，將該車當(dāng)前的狀態(tài)遠(yuǎn)程傳送給顯示臺(tái)。尋跡由 RPR220 型光電對(duì)管完成，遠(yuǎn)紅外火焰?zhèn)鞲衅鬟M(jìn)行火焰掃描。系統(tǒng)由 89S52 通過(guò) IO口控制小車的前進(jìn)后退以及轉(zhuǎn)向。 ~ 經(jīng)過(guò)指導(dǎo)老師的指導(dǎo)與修改，不斷完善畢業(yè)設(shè)計(jì)，準(zhǔn)備答辯。 ~ 對(duì)消防智能電動(dòng)車進(jìn)行系統(tǒng)功能測(cè)試，從而得出結(jié)論。 ~ 擬寫(xiě)“ 消防智能電動(dòng)車的設(shè)計(jì) ”的相關(guān)內(nèi)容，行進(jìn)一步的分析與思考。 常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告 III 四、設(shè)計(jì)（論文）進(jìn)度安排： 時(shí)間（迄止日期） 工 作 內(nèi) 容 ~ 熟悉 消防智能電動(dòng)車的設(shè)計(jì)思路，查尋有關(guān)方面的資料，進(jìn)行系統(tǒng)的思路整理。 對(duì) 消防智能電動(dòng)車 進(jìn)行簡(jiǎn)單淺顯的分析，辯證 地 對(duì) 消防智能電動(dòng)車的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行探討 。 三、 主要研究（設(shè)計(jì)）方法論述： 通過(guò)上網(wǎng)，翻閱書(shū)本，找出相關(guān)的資料，進(jìn)行整理，了解基本的原理。 得出結(jié)論： 小車能夠較好 的完成題目要求的基本要求和發(fā)揮部分。 軟件實(shí)現(xiàn)：主程序流程圖，滅火子程序流程圖，傳感器數(shù)據(jù)處理及尋跡程序流程。 二、 課題研究的主要內(nèi) 容： 系統(tǒng)設(shè)計(jì)：需要完成的設(shè)計(jì)任務(wù)及要求，以及關(guān)于模塊方案比較與論證從而得出最終方案進(jìn)行系統(tǒng)整體方案的設(shè)計(jì)。當(dāng)機(jī)器人在無(wú)法靠近的火場(chǎng)工作時(shí)，人可以遠(yuǎn)程看到機(jī)器人所處位置及完成任務(wù)的情況。 而我設(shè)計(jì)的消防智能電動(dòng)車可 通過(guò)遠(yuǎn)程 顯示臺(tái)的液晶繪圖實(shí)時(shí)顯示，我們的遠(yuǎn)