【正文】 – 6 種睡眠模式 : 空閑模式、 ADC 噪聲抑制模式、省電模式、掉電模式、 Standby 模式以及 擴(kuò)展的 Standby 模式 – 可以通過(guò)軟件進(jìn)行選擇的時(shí)鐘頻率 – 通過(guò)熔絲位可以選擇 ATmega103 兼容模式 – 全局上拉禁止功能 JTAG 接口 ( 與 IEEE 標(biāo)準(zhǔn)兼容 ) – 遵循 JTAG 標(biāo)準(zhǔn)的邊界掃描功能 – 支持?jǐn)U展的片內(nèi)調(diào)試 – 通過(guò) JTAG 接口實(shí)現(xiàn)對(duì) Flash, EEPROM, 熔絲位和鎖定位的編程 先進(jìn)的 RISC 結(jié)構(gòu) – 133 條指令 – 大多數(shù)可以在一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)完 成 – 32 x 8 通用工作寄存器 + 外設(shè)控制寄存器 – 全靜態(tài)工作 – 工作于 16 MHz 時(shí)性能高達(dá) 16 MIPS – 只需兩個(gè)時(shí)鐘周期的硬件乘法器 （ 31） 圖 31 微控制器模塊的設(shè) 計(jì) ATmega128 單片機(jī)介紹 ATMEL 公司的 8 位系列單片機(jī)的最高配置的一款單片機(jī)，應(yīng)用極其廣泛 ATmega128 主要特性如下： 主要硬件電路有：尋線(xiàn)與控制電路、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、火焰檢測(cè)電路、滅火風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)電路以及聲音報(bào)警電路。具體的方位可以通過(guò)相應(yīng)的公式計(jì)算出來(lái)，調(diào)整 機(jī)器人 方向并通過(guò)避障傳感器避障前進(jìn)到火源位置驅(qū)動(dòng)滅火風(fēng)扇進(jìn)行滅火。 使用蜂鳴器進(jìn)行滅火報(bào)警。 熱釋電紅外 測(cè)溫 傳感器 作為本系統(tǒng)的火焰?zhèn)鞲衅鳌? 采用 Atmega128 單片機(jī)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(méi)有光線(xiàn)反射回來(lái)時(shí)，輸出高電平。光電對(duì)管 ST178 操作簡(jiǎn)單，使用方便。 方案 2：用紅外光電開(kāi)關(guān) ST178 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(lái)， 再被超聲波傳感器接收。因此我選擇了方案 3。當(dāng)發(fā)光二極管發(fā)出的光反射回來(lái)時(shí)，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(cè)方式，檢測(cè)距離可調(diào)整范圍 大， 410mm 可用。 方案 3：用 ST178 型光電對(duì)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(xiàn)和黑線(xiàn)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?chē)h(huán)境光線(xiàn)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(mǎn)足要求，但是工作不夠 穩(wěn)定，且容易受外界光線(xiàn)的影響，因此我放棄了這個(gè)方案 。 尋跡傳感器 的選擇 方案 1：用紅外發(fā)射管和接收管自己制作光電對(duì)管尋跡傳感器。 由于它是非接觸式測(cè)溫，用于測(cè)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(hào)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。 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(cè)和光自控領(lǐng)域中。所 謂 光敏， 就 是 對(duì) 光反 應(yīng) 敏感。但是紫外傳感器檢測(cè)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(chǎng)所，用來(lái)監(jiān)測(cè)火焰的產(chǎn)生。煙霧傳感器廣泛應(yīng)用與火警檢測(cè)。我綜合論證了這幾種傳感器，制定了如下幾種方案。 直流電機(jī)能夠較好的滿(mǎn)足系統(tǒng)的要求，控制方便，因此我選擇 以直流電機(jī)做為 機(jī)器人 行進(jìn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)，用 舵機(jī) 來(lái)做 機(jī)器人 的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向電機(jī)。舵機(jī)是一種位置伺服的驅(qū)動(dòng)器，轉(zhuǎn)動(dòng)范圍一般不能超過(guò) 180 度，適用于那些需要角度不斷變化并可以保 持的驅(qū)動(dòng)當(dāng)中。 舵機(jī)，顧名思義是控制舵面的電動(dòng)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(jiǎn)單，使用方便。 步進(jìn)電機(jī)由于其轉(zhuǎn)過(guò)的角度可以精確的定位，可以實(shí)現(xiàn) 機(jī)器人 前進(jìn)路程和位置的精確定位。 電機(jī)選擇 徐州師范大學(xué)本科畢業(yè)生論文設(shè)計(jì) 滅火機(jī)器人的設(shè)計(jì) 6 本系統(tǒng)為智能 機(jī)器人 ，對(duì)于 機(jī)器人 來(lái)說(shuō)，其驅(qū)動(dòng)電機(jī)的選擇就顯得十分重要。具有獨(dú)立預(yù)分頻器的實(shí)時(shí)時(shí)鐘計(jì)數(shù)器，兩路 8 位 PWM， 6 路分辨率可編程（ 2 到 16 位）的 PWM， 8 路 10 位 ADC，可以方便的進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換。支持 JTAG 接口同時(shí)與IEEE 標(biāo)準(zhǔn)兼容。先進(jìn)的 RISC 結(jié)構(gòu) ,133 條指令且大多數(shù)可以在一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)完成 。 方案 4： 采用 Atmel 公司的 Atmega128 高端 單片機(jī)作為主控制器 。 但是考慮到本系統(tǒng) 要進(jìn)行 避障 和火焰?zhèn)鞲衅鞯臋z測(cè)以 及電機(jī)的控制 、聲音報(bào)警，若使用 AT89S52 可能在數(shù)據(jù)處理方面有一些不足。 AT89S52 是一個(gè)低功耗，高性能的 51 內(nèi)核的 CMOS 8 位單片機(jī)，片內(nèi)含 8k 空間的可反復(fù)擦些 1000 次的 Flash只讀存儲(chǔ)器，具有 256 bytes 的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（ RAM）， 32 個(gè) IO 口， 2 個(gè) 16 位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器。從系統(tǒng)的穩(wěn)定性和編程的簡(jiǎn)潔性考慮，我放棄了單純使用凌陽(yáng)單片機(jī)而考慮其它的方案。 本系統(tǒng)主要是進(jìn)行 避障 和火焰?zhèn)鞲衅鞯臋z測(cè)以及電機(jī)的控制，兼有 聲音報(bào)警 。處理速度高，尤其適用于語(yǔ)音處理和識(shí)別等領(lǐng)域。且從使用及經(jīng)濟(jì)的角度考慮我放棄了此方案。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 作為控制器。 硬件實(shí)現(xiàn)方案 MCU 的選擇 徐州師范大學(xué)本科畢業(yè)生論文設(shè)計(jì) 滅火機(jī)器人的設(shè)計(jì) 5 近年來(lái)，單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)發(fā)展迅速，為智能裝置的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)帶來(lái)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(jiǎn)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 機(jī)器人 行走的場(chǎng)地中）。 2 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(guò)比較論證，選擇合適的器件。所做工作和確定的成果如下： 以單片機(jī) ATMEGA128 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、單片機(jī)系統(tǒng)、尋線(xiàn)系統(tǒng)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、壁障系統(tǒng)、火焰檢測(cè)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(guó)在研究消防機(jī)器人方面較國(guó)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(guò)程，應(yīng)堅(jiān)持自主研制為主，引進(jìn)為輔，提高我國(guó)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(yíng)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(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。研制能夠用于這些場(chǎng)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(guó)消防機(jī)器人的研究還處在初級(jí)階段，還有許多有待研究的問(wèn)題。美國(guó)和蘇聯(lián)最早進(jìn)行消防機(jī)器人的研究，而后日本、英國(guó)、法國(guó)等國(guó)家都紛紛開(kāi)展了消防機(jī)器人的研究，目前已有多種不同類(lèi)型的消防機(jī)器人用于各種火災(zāi)場(chǎng)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。 徐州師范大學(xué)本科畢業(yè)生論文設(shè)計(jì) 滅火機(jī)器人的設(shè)計(jì) 3 那么從三代機(jī)器人發(fā)展過(guò)程中，從另一個(gè)方面，我們對(duì)機(jī)器人從應(yīng)用的角度進(jìn)行了分類(lèi)，比如說(shuō)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(chǎng)中工作的這種機(jī)器人，我們統(tǒng)稱(chēng)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(duì)醫(yī)療機(jī)器人叫醫(yī)用機(jī)器人，還包括娛樂(lè)機(jī)器人，建筑和居室上用的機(jī)器人，所以從應(yīng)用分類(lèi)，它包括從行業(yè)、應(yīng)用角度，也可以進(jìn)行這樣簡(jiǎn)單的分類(lèi) 。抓一個(gè)雞蛋，它能通過(guò)一個(gè)觸覺(jué)，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(guò)程。人們?cè)谶@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(shuō)在 1924 年和 1927 年的時(shí)候被紛紛傳到了日本、法國(guó)和歐洲國(guó)家，還變成了一種當(dāng)時(shí)的木偶劇和一些話(huà)劇，所以這樣的一個(gè)機(jī)器人的名詞就向全世界鋪展開(kāi)來(lái)，當(dāng)時(shí)人們還認(rèn)為是一個(gè)科幻小說(shuō)，還沒(méi)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(lái)。這本小說(shuō)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(lèi)自身發(fā)展的必然結(jié)果，那么人類(lèi)的發(fā)展隨著人們逐漸的這種社會(huì)發(fā)展的情況，人們?cè)絹?lái)越不斷探討自然過(guò)程中，在改造自然過(guò)程中，認(rèn)識(shí)自然過(guò)程中 ,來(lái)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(shuō)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(mén)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(guó)加強(qiáng)了經(jīng)濟(jì)的投入，就加強(qiáng)了本國(guó)的經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。但從完整的更為深遠(yuǎn)的機(jī)器人定義來(lái)看，應(yīng)該更強(qiáng)調(diào)機(jī)器人智能，所以人們又提出來(lái)機(jī)器人的定義是能夠感知環(huán)境，能夠有學(xué)習(xí)、情感和對(duì)外界一種邏輯判斷思維的這種 機(jī)器。 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(lèi)自身發(fā)展的必然結(jié)果，那么人類(lèi)的發(fā)展隨著人們這種社會(huì)發(fā)展的情況，人們?cè)絹?lái)越不斷探討自然過(guò)程中，在改造自然過(guò)程中，認(rèn)識(shí)自然過(guò)程中，實(shí)現(xiàn)人們對(duì)不可達(dá)世界的認(rèn)識(shí)和改造，這也是人們?cè)诳萍及l(fā)展過(guò)程中的一個(gè)客觀(guān)需要。 硬件總體設(shè)計(jì)方案 ……………………………………………… 8 軟件實(shí)現(xiàn)方案 …………………………………………………………… 9 3 硬件電路設(shè)計(jì) ?????? ?????????? 9 電源電路 ………………………………………………………………… 10 微控制器模塊設(shè)計(jì) ……………………………………………… ……… 10 ATmega128 單片機(jī)介紹 ……………………………………… … 10 ATmega128 單片機(jī)最小系統(tǒng)電路 ………………… …………… 12 電機(jī)驅(qū)動(dòng) 電路 的設(shè)計(jì) ………………………… ………………………… 13 LM298 內(nèi)部 H 橋原理 L298 控制直流電機(jī)加減速的 89c51 單片機(jī) C 程序 ???? 15 L298N 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)集成電路 尋線(xiàn)電路的設(shè)計(jì) ………………………………………………………… .錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。 or different tasks and can change and programmable action of special system. Along with the development of society and the state, in rapid economic growth, at the same time, various dangerous places inevitably occur frequently, and give the fire caused many hidden danger of social security, and has bee a modern fire timely remedial urgent needs to solve the problem of fire, as a moment, fire crews loss rate is fast, but also needs to have a period of time, and enter the fire scene and dangerous life may be, so fire robot concept was born, stupid design is mainly for the production and research fire robot, robot with AT89S52 SCM as control core and power circuit, motor drive, photoelectric sensor circuit, flame detection circuit, fan and ot