【正文】 RAM），32個IO口，2個16位可編程定時計數(shù)器。我們自己制作51最小系統(tǒng)板，體積很小，下載程序方便，放在車上不會占用太多的空間。61B板上配有喇叭插座、麥克風(fēng)等。該精簡系統(tǒng)板體積小，功能齊全，資源豐富。從方便使用的角度考慮，我們選擇了方案3。方案1：采用12V蓄電池為系統(tǒng)供電。但是蓄電池的體積過于龐大，在小型電動車上使用極為不方便。方案2：，經(jīng)過7805的電壓變換后為單片機，傳感器和舵機供電。因此我們放棄了此方案。再用2節(jié)鋰電池經(jīng)另一套7805電壓變換電路為舵機供電。綜上考慮，我們選擇了方案3。光敏電阻的阻值可以跟隨周圍環(huán)境光線的變化而變化。因此光敏電阻在白線和黑線上方時，阻值會發(fā)生明顯的變化。但是這種方案受光照影響很大，不能夠穩(wěn)定的工作。方案2：用紅外發(fā)射管和接收管自己制作光電對管尋跡傳感器。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，因此我們放棄了這個方案。RPR220是一種一體化反射型光電探測器，其發(fā)射器是一個砷化鎵紅外發(fā)光二極管，而接收器是一個高靈敏度，硅平面光電三極管。（2） 內(nèi)置可見光過濾器能減小離散光的影響。當(dāng)發(fā)光二極管發(fā)出的光反射回來時，三極管導(dǎo)通輸出低電平。因此我們選擇了方案3。我們綜合論證了這幾種傳感器，制定了如下幾種方案。但是熱電偶感應(yīng)的范圍太廣，而且由于火焰只是周圍溫度稍高且范圍較窄。方案2：用煙霧傳感器。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)鞲衅饕膊粔驅(qū)嵱?，因此我們放棄了此方案。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。但是紫外傳感器檢測的范圍太大，不適用于本系統(tǒng)。用CCD圖像傳感器可以檢測各種被檢測量，適用于各種量的檢測。方案5：用遠(yuǎn)紅外傳感器。很適用于本題目的要求。在火焰?zhèn)鞲衅髂K的設(shè)計中，我們在車體的前頭的兩側(cè)離地大約15－20cm（相當(dāng)于火焰高度）處安裝遠(yuǎn)紅外火焰?zhèn)鞲衅?，且每一?cè)裝有兩個。經(jīng)實驗驗證，這樣處理過的火焰?zhèn)鞲衅髦荒軝z測到一個方格距離的火焰，而對遠(yuǎn)距離的火焰沒有反應(yīng)。“近視”傳感器和“遠(yuǎn)視”傳感器配合交替使用，可以更好的完成計劃任務(wù)。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。超聲波傳感器在避障的設(shè)計中被廣泛應(yīng)用。而用單片機來作方波發(fā)生器未免有些浪費資源。方案2：用紅外光電開關(guān)進行避障。光電開關(guān)E3FDS10C4操作簡單，使用方便。當(dāng)沒有光線反射回來時，輸出高電平。為了使用方便，便于操作和調(diào)試，我們最終選擇了方案2。當(dāng)載流導(dǎo)體或半導(dǎo)體出于與電流相垂直的磁場中時，在其兩端將產(chǎn)生電位差?；舳絺鞲衅骼玫木褪腔舳?yīng)?；舳鷤鞲衅魇欠墙佑|式測量，而且對灰塵、濕度、振動等環(huán)境條件不敏感。雖然霍耳傳感器具有眾多優(yōu)點。因此我們嘗試著尋找其它的方案。在車輪的內(nèi)側(cè)貼上一個光電碼盤，用光電對管對碼盤進行檢測。將跳變的輸出信號送給單片機進行檢測就可以得到輪子的轉(zhuǎn)速。從使用的方便和靈活性考慮，我們選擇了方案2。由于本題要實現(xiàn)對路徑的準(zhǔn)確定位和精確測量，我們綜合考慮了一下兩種方案。由于其轉(zhuǎn)過的角度可以精確的定位，可以實現(xiàn)小車前進路程和位置的精確定位。經(jīng)綜合比較考慮，我們放棄了此方案。直流減速電機轉(zhuǎn)動力矩大，體積小，重量輕，裝配簡單，使用方便。我們所選用的直流電機減速比為1：74，減速后電機的轉(zhuǎn)速為100r/min。v=2***100/60=能夠較好的滿足系統(tǒng)的要求，因此我們選擇了此方案。L298N是一個具有高電壓大電流的全橋驅(qū)動芯片，它相應(yīng)頻率高，一片L298N可以分別控制兩個直流電機，而且還帶有控制使能端。方案2：對于直流電機用分立元件構(gòu)成驅(qū)動電路。但是這種電路工作性能不夠穩(wěn)定。方案1：選擇專門的語音存儲芯片ISD1420，通過單片機進行錄放音的控制。且存儲空間較小，只能存儲總計20s的語音，無法進行語音識別。方案2：選擇DSP進行語音識別，DSP具有很強的信息處理能力，能夠進行語音的存儲錄放和語音的辨識，但是考慮到系統(tǒng)的成本和使用的靈活和方便，我們放棄了此方案。凌陽61單片機是16位單片機，具有DSP功能，有很強的信息處理能力，最高時鐘頻率可達(dá)49MHz，具有運算速度高等優(yōu)勢。因此我們選用了方案3。方案1：用DF無線數(shù)據(jù)收發(fā)模塊。DF超再生式接收模塊通訊方式為調(diào)頻AM，接收靈敏度高，用示波器觀察輸出波形干凈，抗干擾能力強。方案2：其他無線數(shù)據(jù)收發(fā)模塊，如nRF40紅外線或藍(lán)牙模塊，由于其價格較昂貴，不利于調(diào)試，而且系統(tǒng)中不需傳輸大量的數(shù)據(jù)，因此我們放棄了此方案。方案1：用數(shù)碼管進行顯示。但是由于我們計劃在顯示臺顯示小車前進的路線、路程以及當(dāng)前的滅火狀態(tài)。方案2：用LCD液晶進行顯示。對于此系統(tǒng)我們選用4X8的LCD能夠很好的滿足顯示要求，因此我們選擇了此方案。因此需要在車上顯示這些數(shù)據(jù)。該液晶屏可以兩行顯示數(shù)字、漢字，也可以實現(xiàn)繪圖功能。如果用串行傳輸數(shù)據(jù)的方式，使用的數(shù)據(jù)線也較小。因此我們考慮其他的更好的方案。用8X8的LED點陣顯示當(dāng)前的滅火狀態(tài)。數(shù)碼管顯示亮度高，遠(yuǎn)程觀測也比較醒目。我們用LED點陣來動態(tài)圖形的顯示當(dāng)前的滅火狀態(tài)。CH451是一個整合了數(shù)碼管顯示驅(qū)動和鍵盤掃描控制以及uP監(jiān)控的多功能外圍芯片。CH451可以通過級聯(lián)的串行接口與單片機交換數(shù)據(jù)，因此占用單片機的IO口較少。因此我們使用數(shù)碼管和LED點陣作為車載顯示。（2） 采用AT89S52單片機作為主控制器。（4） 用RPR220型光電對管進行尋跡。（6） L298N作為直流電機的驅(qū)動芯片。（8） DF無線收發(fā)模塊用來遠(yuǎn)程傳輸數(shù)據(jù)。系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖如圖4所示：2節(jié)鋰電池AT89S52光電對管尋跡火焰?zhèn)鞲衅鱈298N驅(qū)動直流電機3節(jié)鋰電池光電開關(guān)避障模塊滅火風(fēng)扇2節(jié)鋰電池DF無線發(fā)射模塊DF無線接收模塊4X8LCD液晶屏顯示SPCE061B車載數(shù)碼管和LED點陣SPCE061B語音播報語音播報光電對管測速圖4 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖對于本系統(tǒng)來說，要實現(xiàn)的目的是能夠滅掉兩個或更多的火源，并且能夠返回啟動區(qū)。而不能判斷小車前進的方向。方案1：小車由啟動區(qū)啟動，先沿第一列走到中間，同時檢測第一列啟動區(qū)到中間的6個黑方格中的火焰。走到中間后在向上走檢測兩次的6個黑方格中是否有火焰。一旦檢測到火焰小車即停下將火吹滅。但是這種掃描方法有如下幾種缺點：（1） 這種檢測需要的時間太多。當(dāng)小車在列上進行掃描時，容易檢測到比較遠(yuǎn)的距離的火焰而產(chǎn)生錯誤的判斷。方案2：小車先走到中間的白線，然后橫向走到場地的邊界，同時檢測兩側(cè)是否有火焰，如果有火焰的話記下火焰的列坐標(biāo)。這種尋找火焰的方式可以克服火焰?zhèn)鞲衅鳈z測距離較遠(yuǎn)的問題。知道了火焰的坐標(biāo)后就可以知道區(qū)吹滅火焰。（2） 該方案最不容易克服的缺點就是即使知道了火焰的坐標(biāo)，從小車的當(dāng)前位置走到火焰的位置的路線不易確定。因此還需要避障傳感器。如果不讓小車避障的話，又要把每一條路徑的信息都編進程序里去，這么多的信息處理量是不容易實現(xiàn)的。方案3：我們還設(shè)想了一種不用固定路線的方案。即將火焰?zhèn)鞲衅餮b在舵機的舵盤上，在啟動區(qū)旋轉(zhuǎn)舵盤掃描場地，當(dāng)掃描到火焰時記下火焰的坐標(biāo)。小車在啟動區(qū)掃描場地圖7 小車行進路線示意圖（方案3）這種方案經(jīng)過認(rèn)真考慮，有如下幾個方面難以實現(xiàn)：（1） 火焰?zhèn)鞲衅麟m然可以方向性很好的檢測到火焰，但是對于火焰的不同的遠(yuǎn)近距離，火焰?zhèn)鞲衅鞑]有不同的輸出。（2） 當(dāng)火焰的坐標(biāo)確定后，小車前進的路線有很多條，而且有的路線上設(shè)有障礙物。同時還存在著最優(yōu)路徑的判斷的問題。方案4：小車出來啟