【正文】 在研究消防機器人方面較國外同行已落后太多，存在技術差異和代溝，消防機器人的不斷研制、生產(chǎn)和裝備過程，應堅持自主研制為主，引進為輔，提高我國消防部隊消防裝備現(xiàn)代化的水平,并及時裝備消防部隊，提高消防部隊打贏大仗、惡仗、硬仗和特殊戰(zhàn)役的能力，提高消防部隊在處置大型復雜火災和應急救援的作戰(zhàn)效能, 提高消防部隊的自我防護能力,減少消防指戰(zhàn)員的人身傷亡，更好地保衛(wèi)我國經(jīng)濟發(fā)展。最終確定手工制作小車，采用 ATMEGA128 單片機作為主控制器，用 ST178型光電對管進行避障，TTS 型熱釋電非接觸式溫度傳感器作為本系統(tǒng)的火焰?zhèn)鞲衅鳎?L298作為直流電機的驅(qū)動芯片的設計方案。小車必須通過內(nèi)部設備采集現(xiàn)場環(huán)境情況進行分析并做出相應的動作，以達到小車智能滅火的目的。 圖 21 系統(tǒng)方框圖為較好的實現(xiàn)各模塊的功能，我分別設計了幾種方案并分別進行了論證。但在開發(fā)設計中選擇合適的 MCU 帶來了很大的困難。處理速度高，尤其適用于語音處理和識別等領域。本系統(tǒng)主要是進行避障和火焰?zhèn)鞲衅鞯臋z測以及電機的控制，兼有聲音報警。從系統(tǒng)的穩(wěn)定性和編程的簡潔性考慮，我放棄了單純使用凌陽單片機而考慮其它的方案。下面我們分析了幾種常見電機。雖然采用步進電機有諸多優(yōu)點，步進電機的輸出力矩較低，隨轉(zhuǎn)速的升高而下降，且在較高轉(zhuǎn)速時會急劇下降，其轉(zhuǎn)速較低，不適用于小車等有一定速度要求的系統(tǒng)。由于其內(nèi)部由高速電動機提供原始動力，帶動變速（減速）齒輪組，可以產(chǎn)生大扭力。舵機的出現(xiàn)最早是作為遙控模型控制舵面、油門等機構的動力來源，但是由于舵機具有很多優(yōu)秀的特性，在制作機器人時也時常能看到它的應用。比方說機器人的關節(jié)、飛機的舵面等。平 頂 山 工 業(yè) 職 業(yè) 技 術 學 院 第 6 頁 傳感器的選擇 火焰?zhèn)鞲衅鞯倪x擇火焰檢測有紫外傳感器、煙霧傳感器、溫度傳感器、紅外傳感器以及 CCD 圖像傳感器。所謂光敏，就是對光反應敏感。CDS 光敏電阻，靈敏度高，反應速度快，光譜特性及 γ 值一致性好等特點外，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，廣泛應用于光探測和光自控領域中。尋跡傳感器用 ST178 型光電對管。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，以非接觸檢測方式，檢測距離可調(diào)整范圍大，410mm 可用。當發(fā)光二極管發(fā)出的光反射回來時，三極管導通輸出低電平。因此我選擇了方案 3。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計中被廣泛應用。而用單片機作為方波發(fā)生器未免有些浪費資源。 硬件總體設計方案經(jīng)過反復比較論證，我最終確定了如下方案：手工制作車體。用 ST178 型光電對管進行避障。L298 作為直流電機的驅(qū)動芯片。 軟件總體設計方案 傳感器組把測得溫度分別通過模數(shù)轉(zhuǎn)換傳給單片機，單片機通過一定的處理，比較得出溫度最高的三個傳感器，根據(jù)能量在自由空間的衰減規(guī)律可知，火源與傳感器的距離與傳感器測得溫度的大小呈負相關，溫度越高，距離火源越近，所以，火源即在這三個傳感器所對的那個方向上。平 頂 山 工 業(yè) 職 業(yè) 技 術 學 院 第 8 頁第 3 章 硬件單元電路設計本章主要講述了以 AT89S52 為主控制器，設計相關的硬件電路。 電源電路ATMEGA128 需要 直流電壓、150mA 的峰值電流，在考慮到其它外圍芯片的供電電壓和功耗，最終選擇 LM2940 這種專為大功率供電使用的芯片提供 5V 供電，電源電路如圖 31。 高性能、低功耗的 AVR 8 位微處理器 　　 非易失性的程序和數(shù)據(jù)存儲器 　　– 128K 字節(jié)的系統(tǒng)內(nèi)可編程 Flash 平 頂 山 工 業(yè) 職 業(yè) 技 術 學 院 第 9 頁　　壽命: 10,000 次寫/ 擦除周期 　　– 具有獨立鎖定位、可選擇的啟動代碼區(qū) 　　通過片內(nèi)的啟動程序?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)編程 　　真正的讀 修改 寫操作 　　– 4K 字節(jié)的 EEPROM 　　壽命: 100,000 次寫/ 擦除周期 　　– 4K 字節(jié)的內(nèi)部 SRAM 　　– 多達 64K 字節(jié)的優(yōu)化的外部存儲器空間 　　– 可以對鎖定位進行編程以實現(xiàn)軟件加密 　　– 可以通過 SPI 實現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)編程 　　 外設特點 　　– 兩個具有獨立的預分頻器和比較器功能的 8 位定時器/ 計數(shù)器 　　– 兩個具有預分頻器、比較功能和捕捉功能的 16 位定時器/ 計數(shù)器 　　– 具有獨立預分頻器的實時時鐘計數(shù)器 　　– 兩路 8 位 PWM 　　– 6 路分辨率可編程（2 到 16 位）的 PWM 　　– 輸出比較調(diào)制器 　　– 8 路 10 位 ADC 　　8 個單端通道 　　7 個差分通道 　　2 個具有可編程增益（1x, 10x, 或 200x）的差分通道 　　– 面向字節(jié)的兩線接口 　　– 兩個可編程的串行 USART 　　– 可工作于主機/ 從機模式的 SPI 串行接口 　　– 具有獨立片內(nèi)振蕩器的可編程看門狗定時器 平 頂 山 工 業(yè) 職 業(yè) 技 術 學 院 第 10 頁　　– 片內(nèi)模擬比較器 　　 I/O 和封裝 – 53 個可編程 I/O 口線 　　– 64 引腳 TQFP 與 64 引腳 MLF 封裝 　　 速度等級 　　– 0 8 MHz ATmega128L 　　– 0 16 MHz ATmega128 ATmega128 單片機最小系統(tǒng)電路Atmega128 單片機最小系統(tǒng)電路如圖 32 所示。平 頂 山 工 業(yè) 職 業(yè) 技 術 學 院 第 12 頁L298 是 SGS 公司的產(chǎn)品，是一個具有高電壓大電流的全橋驅(qū)動芯片，內(nèi)部包含二個 H 橋的高電壓大電流橋式驅(qū)動器，接收標準 TTL 邏輯電平信號，可驅(qū)動圖 33 LM298內(nèi)部 H橋原理圖46伏、2安培以下的電機，工作溫度范圍從－25度到130 度。其內(nèi)部的H 橋原理圖如圖 22 所示。當使能端 EnA 有效，IN1為低電平 IN2 為高電平時，三極管 2，3 導通， 1， 4 截止，電機反轉(zhuǎn)。