【正文】 電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì) ............................................................................................. 20 滅火風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)電路 ................................................................................................. 20 滅火風(fēng)扇的安裝 .................................................................................................... 21 測(cè)速計(jì)程模塊的安裝 ............................................................................................. 22 ............................................................................................ 23 無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊的實(shí)現(xiàn) ............................................................................................ 23 第四章 軟件實(shí)現(xiàn) ............................................................................................................... 25 滅火子程序流程圖 ................................................................................................. 25 傳感器數(shù)據(jù)處理及尋跡程序流程 ............................................................................ 27 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 V 第五章 系統(tǒng)功能測(cè)試 ........................................................................................................ 28 測(cè)試儀器及設(shè)備 .................................................................................................... 28 5． 2 發(fā)揮功能及其他功能測(cè)試 .................................................................................... 30 第六章 結(jié)論 ...................................................................................................................... 32 謝辭 .................................................................................................................................. 33 參考文獻(xiàn) ........................................................................................................................... 34 附錄 .................................................................................................................................. 35 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 1 消防智能電動(dòng)車(chē)設(shè)計(jì) 摘要 本設(shè)計(jì) 以鋁合金為車(chē)架， AT89S52 單片機(jī)為控制核心，加以直流電機(jī)、舵機(jī)、光電傳感器、火焰?zhèn)鞲衅骱碗娫措娐芬约捌渌娐窐?gòu)成。舵機(jī)帶動(dòng)滅火風(fēng)扇左右轉(zhuǎn)向擺動(dòng)進(jìn)行滅火。同時(shí)本系統(tǒng)用凌陽(yáng)單片機(jī)進(jìn)行語(yǔ)音的播報(bào)，以提示當(dāng)前狀態(tài)。顯示臺(tái)由 OCMJ4X8C 液晶屏和 2 個(gè)按鍵進(jìn)行 實(shí)時(shí)狀態(tài)顯示和啟動(dòng)控制。 從事消防裝備生產(chǎn)，是現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展中一個(gè)奪目的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)，是發(fā)展社會(huì)公益事業(yè)的大好事 。其用途是將滅火指戰(zhàn)員及滅火劑、 器材裝備安全迅速地運(yùn)到火場(chǎng)，以搶救人員，撲救火災(zāi)。遠(yuǎn)程顯示臺(tái)的應(yīng)用，為實(shí)際生活中的滅火機(jī)器人的模擬遠(yuǎn)程顯示。我們的遠(yuǎn)程顯示監(jiān)控只是應(yīng)用了無(wú)線(xiàn)傳輸，并沒(méi)有用攝像頭就實(shí)現(xiàn)了機(jī)器人位置及狀態(tài)的顯示，節(jié)約了成本，且減少了人力的損耗及傷亡。 硬件實(shí)現(xiàn)及單元電路設(shè)計(jì)：微控制器模塊和光電對(duì)管電路的設(shè)計(jì)、尋跡光電對(duì)管的安裝、火焰?zhèn)鞲衅骷捌湔{(diào)理電路的設(shè)、火焰?zhèn)鞲衅鞯陌惭b、電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)、滅火風(fēng)扇的驅(qū)動(dòng)電路及安裝、測(cè)速計(jì)程模塊的安裝、語(yǔ)音識(shí)別電路的設(shè)計(jì)、無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊的實(shí)現(xiàn)。 系統(tǒng)功能測(cè)試：基本功能測(cè)試，發(fā)揮功能及其他功能測(cè)試。 （ 2） 采用 AT89S52 單片機(jī)作為主控制器。 （ 4） 用 RPR220 型光電對(duì)管進(jìn)行尋跡。 （ 6） L298N 作為直流電機(jī)的驅(qū)動(dòng)芯片。 （ 8） DF無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊用來(lái)遠(yuǎn)程傳輸數(shù)據(jù)。 我們 得出結(jié)論：小車(chē)能夠較好的完成題目要求的基本要求和發(fā)揮部分。 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 4 第二章 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)要求 設(shè)計(jì)任務(wù) 設(shè)計(jì)制作一個(gè)消防智能小車(chē)模型，能到制定區(qū)域進(jìn)行搶險(xiǎn)滅火工作。 （ 2）除安全區(qū)外，場(chǎng)地隨機(jī)出現(xiàn) 2個(gè)火源，要求智能小車(chē)能夠發(fā)現(xiàn)其中一個(gè)火焰并將其完全撲滅。 （ 4）撲滅二個(gè)火焰的總時(shí)間不超過(guò) 5分鐘。 發(fā)揮部分 （ 1）搶險(xiǎn)完畢后智能小車(chē)能夠 返回到安全區(qū)域（原位）。 （ 3）能夠用不同聲音對(duì)不同的狀態(tài)進(jìn)行報(bào)警。 （ 2）控制電機(jī)類(lèi)型不限，其安裝位置及安裝方式自定。 （ 4）小車(chē)不能完全離開(kāi)場(chǎng)地。 （ 6）蠟燭高度： 15— 20 厘米。 （ 7）障礙物尺寸 15cm 15cm 15cm，且位置固定。 2. 2 模塊方案比較與論證 根據(jù)題目要求，本系統(tǒng)主要由控制器模塊、電源模塊、尋跡傳感器模塊、火焰?zhèn)鞲衅?、直流電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)模塊、滅火風(fēng)扇及其驅(qū)動(dòng)模塊、舵機(jī)模塊、語(yǔ)音模塊、車(chē)載顯示模塊、無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊以及液晶顯示模塊等模塊構(gòu)成。 車(chē)體設(shè)計(jì) 方案 1：購(gòu)買(mǎi)玩具電動(dòng)車(chē)。但是一般的說(shuō)來(lái)，玩具電動(dòng)車(chē)具有如下缺點(diǎn)：首先，這種玩具電動(dòng)車(chē)由于裝配緊湊，使得各種所需傳感器的安裝十分不方便。再次，玩具電動(dòng)車(chē)的電機(jī)多為玩具直流電機(jī)，力矩小，空載轉(zhuǎn)速快，負(fù)載性能差，不易調(diào)速。因此我們放棄了此方案。經(jīng)過(guò)反復(fù)考慮論證， 我們制定了左右兩輪分別驅(qū)動(dòng)，前后萬(wàn)向輪轉(zhuǎn)向的方案。這樣，當(dāng)兩個(gè)直流電機(jī)轉(zhuǎn)向相反同時(shí)轉(zhuǎn)速相同時(shí)就可以實(shí)現(xiàn)電動(dòng)車(chē)的原地旋轉(zhuǎn)，由此可以輕松的實(shí)現(xiàn)小車(chē)坐標(biāo)不變的 90度和 180度的轉(zhuǎn)彎。當(dāng)小車(chē)前進(jìn)時(shí)，左右兩驅(qū)動(dòng)輪與前萬(wàn)向輪形成了三點(diǎn)結(jié)構(gòu)。為了防止小車(chē)重心的偏移，后萬(wàn)向輪起支撐作用。用鋁合金做的車(chē)架比塑料車(chē)架更加牢固，比鐵制小車(chē)更輕便，美觀(guān)。實(shí)物圖如圖 23 所示： 圖 23 車(chē)體底盤(pán)實(shí)物圖 控制器模塊 方案 1：采用可編程邏輯期間 CPLD 作為控制器。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。且從使用及經(jīng)濟(jì)的角度考慮我 們放棄了此方案。處理速度高，尤其適用于語(yǔ)音處理和識(shí)別等領(lǐng)域。 本系統(tǒng)主要是進(jìn)行尋跡和火焰?zhèn)鞲衅鞯臋z測(cè)以及電機(jī)的控制，兼有語(yǔ)音的播報(bào)。從系統(tǒng)的穩(wěn)定性和編程的簡(jiǎn)潔性考慮，我們放棄了 單純使用凌陽(yáng)單片機(jī)而考慮其它的方案。 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。 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(chē)上不會(huì)占用太多的空間。 61B 板上配有喇叭插座、麥克風(fēng)等。該精簡(jiǎn)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(guò)于龐大，在小型電動(dòng)車(chē)上使用極 為不方便。 方案 2：采用 3 節(jié) 可充電式鋰電池串聯(lián)共 給直流電機(jī)供電，經(jīng)過(guò)7805 的電壓變換后為單片機(jī)，傳感器和舵機(jī)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(jī)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?chē)h(huán)境光線(xiàn)的變化而變化。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。 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(duì)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(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，因此我們放棄了這個(gè)方案。 RPR220 是一種一體化反射型光電探測(cè)器，其發(fā)射器是一個(gè)砷化鎵紅外發(fā)光二極管，而接收器是一個(gè)高靈敏度，硅平面光電三極管。 （ 2） 內(nèi)置可見(jiàn)光過(guò)濾器能減小離散光的影響。 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 9 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。 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?chē)鷾囟壬愿咔曳秶^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(méi)有太大的煙霧，因此用煙霧傳感器作為此小型電動(dòng)車(chē)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(chǎng)所，用來(lái)監(jiān)測(cè)火焰的產(chǎn)生。但是紫外傳感器檢測(cè)的范圍太大，不適用于本系統(tǒng)。用 CCD 圖像傳感器可以檢測(cè)各種被檢測(cè)量，適用于各種量的檢測(cè)。 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(jì)中，我們?cè)谲?chē)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(gè)。經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，這樣處理過(guò)的火焰?zhèn)鞲衅髦荒軝z測(cè)到一個(gè)方格距離的火焰，而對(duì)遠(yuǎn)距離 的火焰沒(méi)有反應(yīng)?！敖暋眰鞲衅骱汀斑h(yuǎn)視”傳感器配合交替使用，可以更好的完成計(jì)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(lái)，再被超聲波傳感器接收。超聲波傳感器在避障的設(shè)計(jì)中被廣泛應(yīng)用。而用單片機(jī)來(lái)作方波發(fā)生器未免有些浪費(fèi)資源。 方案 2：用紅外光電開(kāi)關(guān)進(jìn)行避障。光電開(kāi)關(guān) E3FDS10C4 操作簡(jiǎn)單，使用方便。當(dāng)沒(méi)有光線(xiàn)反射回來(lái)時(shí)，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(chǎng)中時(shí)，在其兩端將產(chǎn)生電位差?；舳絺鞲衅骼玫木褪腔舳?yīng)。 霍耳傳感器是非接觸式測(cè)量，而且對(duì)灰塵、濕度、振動(dòng)等環(huán)境條件不敏感。 雖然霍耳傳感器具有眾多優(yōu)點(diǎn)。因此我 們嘗試著尋找其它的方案。在車(chē)輪的內(nèi)側(cè)貼上一個(gè)光電碼盤(pán)，用光電對(duì)管對(duì)碼盤(pán)進(jìn)行檢測(cè)。將 跳變的輸出信號(hào)送給單片機(jī)進(jìn)行檢測(cè)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(shí)現(xiàn)對(duì)路徑的準(zhǔn)確定位和 精確測(cè)量，我們綜合考慮了一下兩種方案。由于其轉(zhuǎn)過(guò)的角度可以精確的定位，可以實(shí)現(xiàn)小車(chē)前進(jìn)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(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)力矩大，體積小，重量輕，裝配簡(jiǎn)單，使用方便。 我們所選用的直 流電機(jī)減速比為 1： 74，減速后電機(jī)的轉(zhuǎn)速為 100r/min。 v=2***100/60=能夠較好的滿(mǎn)足系統(tǒng)的要求，因此我們選擇了此方案。 L298N 是一個(gè)具有高電壓大電流的全橋驅(qū)動(dòng)芯片，它相應(yīng)頻率高，一片 L298N 可以分別控制兩個(gè)直流電機(jī)，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 11 而且還帶有控制使能端。 方案 2：對(duì)于直流電機(jī)用 分立元件構(gòu)成驅(qū)動(dòng)電路。但是這種電路工作性能不夠穩(wěn)定。 車(chē)載語(yǔ)音模塊和控制臺(tái)語(yǔ)音模塊 方案 1：選擇專(zhuān)門(mén)的語(yǔ)音存儲(chǔ)芯片 ISD1420，通過(guò)單片機(jī)進(jìn)行錄放音的控制。且存儲(chǔ)空間較小，只能存儲(chǔ)總計(jì) 20s 的語(yǔ)音，無(wú)法進(jìn)行語(yǔ)音識(shí)別。 方案 2：選擇 DSP 進(jìn)行 語(yǔ)音識(shí)別， DSP具有很強(qiáng)的信息處理能力，能夠進(jìn)行語(yǔ)音的存儲(chǔ)錄放和語(yǔ)音的辨識(shí)，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(yáng) 61單片機(jī)是 16 位單片機(jī)，具有 DSP 功能，有很強(qiáng)的信息處理能力，最高時(shí)鐘頻率可達(dá)49MHz，具有運(yùn)算速度高等優(yōu)勢(shì)。 因此我們選用了方案 3。 方案 1：用 DF無(wú)線(xiàn)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