【正文】 51單片機實現(xiàn)，單片機軟件編程自由度大，可用編程實現(xiàn)各種控制算法和邏輯控制。另外，51單片機在線操作不易掌握，需要用仿真器來實現(xiàn)軟硬件調(diào)試，較為繁瑣?；谏鲜龇治?，我們擬選擇方案二。FPGA可以實現(xiàn)各種復(fù)雜的邏輯功能，規(guī)模大，集成度高，體積小，穩(wěn)定性好，并且可利用EDA軟件進行仿真和調(diào)試。在本設(shè)計中小車速度不能過快，故FPGA的高速處理能力得不到充分發(fā)揮 方案三：采用PHILIPS公司的LPC213X—ARM系列為控制器核心。并可以進行JTAG在線仿真，內(nèi)置USB接口，具有良好的控制與通信功能。用于較高的系統(tǒng)及操作系統(tǒng)，適用于32 位ARM嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)。方案四:采用16位單片機SPCE061A作為小車運動的控制中心。易于編寫和調(diào)試等優(yōu)點。采用凌陽16位SPCE061A單片機。通過采樣取樣，結(jié)合內(nèi)部A/D、D/A，構(gòu)成閉環(huán)反饋調(diào)整控制?！　“凑疹}目要求，控制器主要接收和辨識紅外傳感器傳來的信號，處理尋線。兩個電機的動作控制，滅火風(fēng)扇電機的控制，以及躲避障礙物到達火源處滅火且小車速度，同時系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)比較穩(wěn)定?；鹪刺綔y模塊是本設(shè)計中比較重要的一部分，因為要實現(xiàn)消防車滅火，必須先找到火源，這樣才能決定小車的滅火路線。方案一：采用日本HAMAMATSU公司生產(chǎn)的R2868火焰?zhèn)鞲衅鳎ㄗ贤猓┘癈3704探測模塊R2868 是利用紫外線 TRON 通過金屬的光電效果和瓦斯乘法效果來發(fā)現(xiàn)火星源，它具有很小的體積和很寬敏感角度(擇向性),并能快速準確地發(fā)現(xiàn)從火焰被發(fā)出的弱紫外線，但其工作電壓為325177。方案二：采用納英特公司的火焰?zhèn)鞲衅鳎t外）用一個火焰?zhèn)鞲衅?，安裝在小車前方，從火焰?zhèn)鞲衅鞯玫降男盘柦?jīng)整流放大，再通過AD轉(zhuǎn)換接單片機由程序?qū)⒒鹧婢嚯x分為遠近兩檔，遠距離測到火焰可確定小車的基本行進方向，進入近距離檔后調(diào)整方向?qū)驶鹪?，開啟風(fēng)扇將其吹滅。方案三：采用納英特公司的火焰?zhèn)鞲衅鳎t外），及相關(guān)外圍電路。所需器件相對價廉，方向精確度可以利用圓筒小孔定位，使方向精度提高，準確尋找到火源。綜上所述，我們采用方案三，雙火焰?zhèn)鞲衅鬟h近精確定位系統(tǒng)。周圍場地是黑色膠皮，可以利用傳感器來感知軌跡方案一：可見光發(fā)光二極管與光敏二極管組成的發(fā)射接收電路。一旦外界光亮條件改變，很可能造成誤判和漏判，即使是采用超高亮發(fā)光二極管可以降低一定的干擾，但這將增加額外的功率損耗，因此沒有采用否定這個方案。在該電路中，加比較器LM311的目的，是使模擬量轉(zhuǎn)化為開關(guān)量，便于處理。根據(jù)公式故可選擇R1=150Ω。兩個紅外發(fā)射接收對管，安裝在小車兩側(cè)，輸出為低電壓，當(dāng)小車走偏，偏離白線時，輸出為高電壓。方案三：采用顏色傳感器。但幾百元的價格及相對復(fù)雜的處理電路，并且還需要光源，對環(huán)境光源有要求，如果環(huán)境光源有變化，會造成一定的影響。方案四：采用光電傳感器檢測。使用六個集成的反射式光電傳感器，其中四個傳感器位于小車的四個角上，呈矩形分布，中間兩傳感器左右距離大一些，前后四個傳感器主要是用來為前進和后退導(dǎo)向的，而中間兩個則是為了精確定位的，看小車中心是否到達路口，根據(jù)傳感器狀態(tài)的變化來判斷小車偏離膠紙的情況以及路口的不同情況，從而調(diào)整小車的運動。障礙物檢測模塊是用來判斷小車前方是否有障礙物并確定小車與障礙物之間的距離、障礙物的位置。躲避障礙物的模塊有以下幾種方案。但價格比較高，處理過程復(fù)雜，所以不符合我們的要求。也有一些較簡單的超聲傳感器及處理電路，能輸出開關(guān)量信息，價格也不貴，是一個好的選擇，單片機發(fā)出40kMhz的脈沖信號,通過驅(qū)動電路由超聲波的發(fā)射器發(fā)射出去,連續(xù)發(fā)十個,同時定時器開始計時,如果接收器在發(fā)完十個脈沖后未接收到反饋信號,則判斷無障礙物,延時后單片機再發(fā)十個脈沖信號。 方案三：采用左右兩個紅外傳感器。但電路比較復(fù)雜，不易實現(xiàn)，而且環(huán)境里的其他熱源比如人、煙頭、電源等能熱源都能影響到其工作的穩(wěn)定性，故排除了這種方案。這樣很容易實現(xiàn)避障功能，造價比較低，精度也比較高，（光電開關(guān)的距離也可以根據(jù)實際要求進行優(yōu)化調(diào)節(jié)，根據(jù)題目的要求我們將最小距離定在10cm以內(nèi)）故實現(xiàn)起來比較簡單，容易方便穩(wěn)定，滿足各方面的要求。我們選擇了方案四。這種測量方法的測量數(shù)據(jù)只能是車輪周長的整數(shù)倍，路程短誤差還比較小，一旦走的路程長，拐彎、避障倒車等因素比較多的時候誤差就會累積起來，不精確。不符合題目的要求，因此在最大限度提高精度方面暫不采用此方案。在小汽車的車輪上鉆若干小孔，設(shè)小孔的個數(shù)為n。在有小孔的地方，發(fā)光二極管發(fā)射的光就會透過小孔照射到光敏三極管上，使光敏三極管導(dǎo)通，此時光敏三極管的集電極輸出為低電平。單片機定時器就會準確記錄下這種高低電平的變化的次數(shù)，即通過的小孔的個數(shù)。并且可以進行誤差控制，因為孔的個數(shù)與誤差成反比，要想提高準確度只要增加小孔的個數(shù)就可以。另外不到整格數(shù)的部分可通過透光式光電傳感器來計算，其計算公式為s2=N*L/n則最后總的路程可表示為S=s1+s2= n1*30+ N*L/n通過對以上方案的對比，綜合考慮路程計算的精度和實現(xiàn)的難易程度，我們采用了方案三。因為本系統(tǒng)中未設(shè)置位置傳感器，系統(tǒng)對位置的定位完全靠軟件來實現(xiàn)，這就要求電機的控制精度必須要高。如果單片機控制口輸出高電平，9012截止，2SC8050截止，電機停止運轉(zhuǎn)。該電路比較簡單，輸出功率足夠大，足以推動電機工作，并且電機工作時三極管性能非常穩(wěn)定。故沒有使用該方案。通過使用不同的放大電路和不同參數(shù)的器件，可以達到不同的放大要求，放大后能夠得到較大的功率。因此也沒有選擇這種方案。首先在外部小車前后各放一個萬向輪，兩側(cè)為雙動力輪。 電機轉(zhuǎn)動狀態(tài)編碼：左電機右電機左電機右電機電動車運行狀態(tài)B0B1B2B30101正轉(zhuǎn)正轉(zhuǎn)前行0110正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)右轉(zhuǎn)0111正轉(zhuǎn)停以右電機為中心原地右轉(zhuǎn)1001反轉(zhuǎn)正轉(zhuǎn)左轉(zhuǎn)1101停正轉(zhuǎn)以左電機為中心原地左轉(zhuǎn)1010反轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)后退由上表可知，只要通過軟件編程設(shè)定61板的四個控制端口B0、BBB3的不同編碼，就可得到電動車的前進，后退，旋轉(zhuǎn)等不同的運行狀態(tài)。故基于上述分析，我們采用了方案三。減速直流電機控制精度很低，雖不能準確控制電機轉(zhuǎn)速，但可控制電機正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、不轉(zhuǎn)等動作，速度均勻性好?！　》桨付翰捎脤Ｓ貌竭M電機驅(qū)動器及與其配套的步進電機。通過以上對比，我們選擇使用普通直流電機。　　方案二：采用步進電機控制懸掛物體的準確運動，步進電機不需要使用傳感器就能精確定位，而且通過給定的脈沖周期，能夠以任意速度轉(zhuǎn)動，定距運動較精確。　　基于上述理論分析，我們擬選擇方案二。經(jīng)實驗確定當(dāng)采用6V電源給風(fēng)扇電機供電時，火源在30cm以內(nèi)都可被吹滅。適合應(yīng)用。在本設(shè)計中有兩個需要顯示的部分，即吹滅火源的數(shù)目和小車的路程　　　　方案一：使用16位字符型液晶（LCD）顯示。液晶動態(tài)顯示功能強大，可以實現(xiàn)歡迎信息的顯示，并提供了一個友好的用戶界面，使系統(tǒng)更加直觀，更趨智能化和人性化?！　》桨付菏褂脗鹘y(tǒng)的數(shù)碼管顯示，采用動態(tài)掃描的方式。缺點是顯示的內(nèi)容不夠豐富，但能準確顯示數(shù)據(jù)，能很好地達到我們所需要的顯示路程，滅火數(shù)量的數(shù)據(jù)。　　綜上所述，本設(shè)計采用了方案二，使用凌陽公司的61板實現(xiàn)數(shù)碼管顯示?！　》桨付河肔CD液晶顯示器顯示，優(yōu)點是能顯示更多的字符，有著良好的人機界面，缺點是控制比較復(fù)雜。　　基于上述考慮，所以我們選擇方案二。61單片機具有豐富的音樂庫函數(shù)，我們只需要錄制我們所要的音樂然后放在FLASH存儲器里面進行調(diào)用，或者直接調(diào)用其音樂函數(shù)庫里的不同聲音就能出色地完成任務(wù)。風(fēng)扇使用9V和小車電機用6V電源是為了增加驅(qū)動能力，而小車的兩個電機使用一個電源是為了使兩電機的轉(zhuǎn)速相同。這樣供電雖然比較簡單，但是由于電動機啟動瞬間電流很大，而且給定脈沖信號驅(qū)動的電機電流波動較大，會造成電壓不穩(wěn)、有毛刺等干擾，對單片機系統(tǒng)造成嚴重的干擾，缺點十分明顯。將電機驅(qū)動電源（12V）和單片機的供電電源（5V）完全隔開，這樣設(shè)計可以徹底消除電機驅(qū)動所造成的干擾，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。經(jīng)過仔細分析和論證，我們決定系統(tǒng)10個模塊的最終方案如下：（1）控制器模塊：選擇兩塊凌陽61單片機SPCE061A作為小車運動的控制中心（2）火源探測模塊：采用雙火焰?zhèn)鞲衅骶_定位系統(tǒng)。系統(tǒng)硬件可以分為控制部分、檢測部分和功能實現(xiàn)部分。如原地左轉(zhuǎn)則可通過控制左側(cè)電機反轉(zhuǎn)，右側(cè)電機正傳來實現(xiàn)。一塊單片機用來接收火焰探測和路面檢測的信號以及紅外探障信號并進行分析后通過控制電機轉(zhuǎn)動來控制小車的運動，最終避開障礙物到達火源處滅火，作為主要控制模塊，另一塊單片機負責(zé)語音播報、數(shù)碼管顯示和路程測量，分擔(dān)第一塊單片機的部分功能任務(wù)。火焰探測我們利用了溫度變化對紅外傳感器電流的影響，同時距離遠近對傳感器輸出也有明顯的影響，再通過比較器與參考電壓相比較，就可以判斷火源的方向和大體距離。原理與尋線傳感器相仿，我們采用的是集成模塊，直接