【正文】 收靈敏度高，用示波器觀察輸出波形干凈，抗干擾能力強(qiáng)。 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(jià)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。 顯示臺顯示模塊 方案 1：用數(shù)碼管進(jìn)行顯示。但是由于我們計(jì)劃在顯示臺顯示小車前進(jìn)的路線、路程以及當(dāng)前的滅火狀態(tài)。 方案 2：用 LCD 液晶進(jìn)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(shí)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(diǎn)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(diǎn)陣來動態(tài)圖形的顯示當(dāng)前的滅火狀態(tài)。 CH451 是一個(gè)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(jī)交換數(shù)據(jù)，因此占用單片機(jī)的 IO 口較少。 因此我們使用數(shù)碼管和 LED 點(diǎn)陣作為車載顯示。 （ 11） 采用 AT89S52 單片機(jī)作為主控制器。 （ 13） 用 RPR220 型光電對管進(jìn)行尋跡。 （ 15） L298N 作為直流電機(jī)的驅(qū)動芯片。 （ 17） DF無線收發(fā)模塊用來遠(yuǎn)程傳輸數(shù)據(jù)。 系統(tǒng)整體方案設(shè)計(jì) 對于本系統(tǒng)來說，要實(shí)現(xiàn)的目的是能夠滅掉兩個(gè)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(jìn)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(shí)檢測第一列啟動區(qū)到中間 的 6 個(gè)黑方格中的火焰。走到中間后在向上走檢測兩次的 6 個(gè)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(diǎn)： （ 1） 這 種檢測需要的時(shí)間太多。當(dāng)小車在列上進(jìn)行掃描時(shí)，容易檢測到比較遠(yuǎn)的距離的火焰而產(chǎn)生錯(cuò)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(shí)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(diǎn)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(jìn)程序里去，這么多的信息處理量是不容易實(shí)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(jī)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(shí)記下火焰的坐標(biāo)。 啟動區(qū) 此時(shí)已記錄下火焰的坐標(biāo) 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 15 圖 26小車行進(jìn)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(gè)方面難以實(shí)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(jìn)的路線有很多條，而且有的路線上設(shè)有障礙物。同時(shí)還存在著最優(yōu)路徑的判斷的問題。 方案 4：小車出來啟動區(qū)后首先沿豎直方向走到場地的邊界，在這個(gè)過程中檢測第一列 6 個(gè)黑方格中是否存在著火焰，一旦檢測到火焰便 停下將火吹滅。 小車在啟動區(qū)掃描場地 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 16 圖 27 小車行進(jìn)路線示意圖（方案 4） 我們在小車的兩側(cè)裝兩組火焰?zhèn)鞲衅?，每組包含兩個(gè)火焰?zhèn)鞲衅?。這樣在小車的每一側(cè)就都有了一個(gè)“遠(yuǎn)視”傳感器和一個(gè)“近視”傳感器。一旦掃描到火焰，就停下來，關(guān)閉“ 遠(yuǎn)視”傳感器而打開“近視”傳感器，然后轉(zhuǎn)彎去滅火。當(dāng)檢測到奇數(shù)列上有火焰時(shí)，小車需要前進(jìn)半個(gè)黑格的距離再拐彎去滅火。 經(jīng)試驗(yàn)驗(yàn)證，這種方案編程較容易實(shí)現(xiàn)，且工作穩(wěn)定。 啟動區(qū) 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 17 第三章 硬件實(shí)現(xiàn)及單元電路設(shè) 計(jì) 微控制器模塊的設(shè)計(jì) ATMEL 公司的 AT89S52 是 51 內(nèi)核的單片機(jī)。 我們所設(shè)計(jì)的 51 最小系統(tǒng)板操作簡單，使用方便。這樣可以非常方便的實(shí)現(xiàn)通過 PC 機(jī)的并口往單片機(jī)中下載程序。 當(dāng)沒有光反射回來時(shí)，光電對管中的三極管不導(dǎo)通， VT1截至，其集電極輸出高電平。 經(jīng)試驗(yàn)和示波器驗(yàn)證，該電路工作性能一般，輸出還有雜散干擾波的成分。 但是這種電路用電量比較大，給此種傳感器調(diào)理電路供電的電池壓降較快。 因此我們考慮用比較器的方案。 而且經(jīng)試驗(yàn)驗(yàn)證給此電路供電的電池的壓降較小。 尋跡光電對管的安裝 在尋跡傳感器的設(shè)計(jì)中，我們在車體底盤的前端裝有三個(gè)傳感器，用來起到尋跡的作用。前后三個(gè)傳感器的安裝位置與安裝方法相一致。當(dāng)車體中間通過白線時(shí)，小車在相應(yīng)的坐標(biāo)方向上加一計(jì)數(shù)。中間傳感器安裝實(shí)物圖 圖 34中間傳感器的安裝 火焰?zhèn)鞲衅骷捌湔{(diào)理電路的設(shè)計(jì) 火焰?zhèn)鞲衅鞯暮脡膶τ谠撓到y(tǒng)的功能能否實(shí)現(xiàn)十分重要。 圖 35 火焰?zhèn)鞲衅骷捌湔{(diào)理電路 在該電路中，當(dāng)火焰?zhèn)鞲衅鳑]有檢測到火焰時(shí)，火焰?zhèn)鞲衅鞑粚?dǎo)通而使得火焰?zhèn)鞲衅鞯年枠O上拉電阻 R1 上拉為高電平，經(jīng)比較器濾波 整形后輸出高電平。 經(jīng)試驗(yàn)驗(yàn)證，本電路工作性能穩(wěn)定，能耗較低，能夠較好的滿足題目的需要。 火焰?zhèn)鞲衅鞯陌惭b 我們所設(shè)計(jì)的火焰?zhèn)鞲衅髟诿恳粋?cè)都有一“近視”火焰?zhèn)鞲衅骱汀斑h(yuǎn)視”火常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告 20 焰?zhèn)鞲衅?。我們只需要在相?yīng)的位置打開或關(guān)閉“近視”和“遠(yuǎn)視”傳感器就可以對不同距離的火焰進(jìn)行測量?！敖暋眰鞲衅鲗?shí)現(xiàn)是通過在鋁合金小管上加黑色塑料紙實(shí)現(xiàn)的。 火焰?zhèn)鞲衅鞯膶?shí)物圖如 36圖所示： 圖 36 火焰?zhèn)鞲衅? 電機(jī)驅(qū)動電路的設(shè)計(jì) 我們采用電機(jī)驅(qū)動芯片 L298N 作為電機(jī)驅(qū)動，驅(qū)動電路的設(shè)計(jì)如圖 37 所示： 圖 37L298 電機(jī)驅(qū)動電路 L298N 的 12 四個(gè)引腳接到單片機(jī)上，通過對單片機(jī)的編程就可以實(shí)現(xiàn)兩個(gè)直流電機(jī)的正反轉(zhuǎn)。滅火風(fēng)扇驅(qū)動電路如圖 38所示： 圖 38滅火風(fēng)扇驅(qū)動電路 在 Uin 處接單片機(jī)的 IO 口，通過 IO口輸出高低電平可以實(shí)現(xiàn)三極管的導(dǎo)通與關(guān)斷，從而就可以實(shí)現(xiàn)對滅火風(fēng)扇的開關(guān)控制?？梢詼绲魧ほE白線兩側(cè)的火焰。測速計(jì)程模塊的實(shí)物圖： 圖 311光電碼盤與測速對管 光電碼盤為 32 份黑白相間的圓盤，將其緊貼在車輪的內(nèi)側(cè)。從而計(jì)算出小車前進(jìn)的路程。該電路非常簡單，是凌陽公司的標(biāo)準(zhǔn)電路。其中發(fā)射芯片 PT2262 將載波振蕩器、編碼器和發(fā)射單元集成于一身，使發(fā)射電路變得非常簡潔。 DF 無線 收發(fā)模塊結(jié)合編解碼芯片 PT2262/2272 可以將單片機(jī)發(fā)出的數(shù)據(jù)經(jīng)過編解碼經(jīng)由 DF無線數(shù)據(jù)收發(fā)模塊發(fā)射出去。同時(shí) PT2262 具有 8位地址編碼，能夠防止各個(gè)無線模塊之間的干擾。 滅火子程序的流程圖如圖 41 所示： 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 26 圖 41 滅火子程序流程圖 判斷檢測到火焰時(shí)的 Y 坐標(biāo) 關(guān)閉尋跡驅(qū)動 Y 坐標(biāo)為奇數(shù) 更正坐標(biāo)值 后退至上一個(gè)交點(diǎn)處 打開尋跡驅(qū)動 等待車到交點(diǎn)處 Y 坐標(biāo)為偶數(shù) 轉(zhuǎn)彎 僅使能“近視”火焰 傳感器 查詢中間傳感器以計(jì)算坐標(biāo) 在火焰處停下，延時(shí)，滅火 檢測是否滅掉火 返回 X＝ 3 處 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 27 傳感器數(shù)據(jù)處理及尋跡程序流程 我們用一個(gè)字節(jié)的 8 個(gè)位來代表車底的 8 個(gè)光電傳感器。 我們給每一個(gè)光電傳感器賦予不同的權(quán)值。 檢測時(shí)，我們首先得到檢測到白線的傳感器的數(shù)目和位置，然后將檢測到白線的傳感器的權(quán)值相加，然后再與傳感器的數(shù)目相平均得到權(quán)值的均值。 當(dāng)權(quán)值的均值等于 0 時(shí)，就可以知道小車在白線得正上方。權(quán)值大于 0 時(shí)又有 1 和 2 兩種情況。二級加速比一級加速的時(shí)間稍長，因?yàn)闄?quán)值為 2時(shí)小車偏離白線的距離較遠(yuǎn)。 當(dāng)?shù)玫降臋?quán)值小于 0 時(shí)就可以知道小車現(xiàn)在在白線的偏左側(cè)，給左輪加速同樣分為一級加速和二級加速就可以使小車回到白線的上方。 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 28 第五章 系統(tǒng)功能測試 測試儀器及設(shè)備 表 51 測試儀器設(shè)備清單 儀器名稱 型號 用途 數(shù)量 PC 機(jī) 聯(lián)想 調(diào)試及下載程序 1 數(shù)字萬用表 MASTECH my－ 65 測量各電路工作情況 1 秒表 記錄時(shí)間 1 （ 1）在場地上沒有放置蠟燭，小車從啟動區(qū)啟動。所用時(shí)間總計(jì) 秒。小車路線示意圖如圖 511 所示： 圖 51小車路線示意圖（測試 1） （ 2）在場地中隨機(jī)放置一根蠟燭。小車語音播報(bào)：發(fā)現(xiàn)火源 1。小車語音播報(bào)：熄滅火源 1。 小車完成此過程的示意圖如圖 52 所示： 圖 52小車路線示意圖（測試 2） （ 3）在場地中隨機(jī)放置兩根蠟燭，小車能夠依次找到蠟燭并將火焰熄滅。同時(shí)小車語音播報(bào)：發(fā)現(xiàn)火源 1。同時(shí)小車語音播報(bào)：熄滅火源 1。 找到第二根蠟燭時(shí)，遠(yuǎn)程液晶顯示并語音報(bào)警：找到火源 2。將第 二根蠟燭熄滅后，遠(yuǎn)程顯示臺嫩構(gòu)顯示并語音播報(bào)：已熄滅火源 2。完成這些動作所用時(shí)間為 秒。將車放 置在啟動區(qū)內(nèi)，在遠(yuǎn)程控制臺按下啟動按鈕，小車從啟動區(qū)正常啟動。 （ 2）發(fā)現(xiàn)第一個(gè)火源時(shí)，遠(yuǎn)程顯示臺語音播報(bào)：發(fā)現(xiàn)火源 1。小車同時(shí)將其熄滅并語音播報(bào)狀態(tài)：熄滅火源 1。 （ 3）發(fā)現(xiàn)第二個(gè)火源時(shí)，遠(yuǎn)程顯示臺語音播報(bào)：發(fā)現(xiàn)火源 2。小車同時(shí)將其熄滅并語音播報(bào)狀態(tài)：熄滅火源 2。 （ 4）小車熄滅兩個(gè)火焰后，返回啟動區(qū)并停止。遠(yuǎn)程顯示臺語音播報(bào)：發(fā)現(xiàn)火源數(shù) 2，熄滅火焰數(shù) 2，成功完成任務(wù)。系統(tǒng)由 89S52 通過 IO口控制小車的前進(jìn)后退以及轉(zhuǎn)向。尋跡由 RPR220 型光電對管完成，遠(yuǎn)紅外火焰?zhèn)鞲衅鬟M(jìn)行火焰掃描。本系統(tǒng)同時(shí)通過 DF 無線數(shù)據(jù)收發(fā)模塊進(jìn)行無線數(shù)據(jù)傳輸，將該車當(dāng)前的狀態(tài)遠(yuǎn)程傳送給顯示臺。 測試表明，小車能夠較好的完成題目要求的基本要求和發(fā)揮部分。 通過遠(yuǎn)程顯示臺的液晶繪圖實(shí)時(shí)顯示，能夠直觀、形象、美觀的顯示小車的狀態(tài)。遠(yuǎn)程顯示臺的應(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)用了無線傳輸，并沒有用攝像頭就實(shí)現(xiàn)了機(jī)器人位置及狀態(tài)的顯示，節(jié)約了成本。老師淵博的學(xué)識，活躍的學(xué)術(shù)思想，積極進(jìn)取的學(xué)習(xí)精神和誨人不倦的長者風(fēng)范將使我受益終生。從老師 身上，我不僅學(xué)到了科研的方法，更重要的是學(xué)會了如何做人，認(rèn)真對待每一天。向在百忙中抽出時(shí)間參與本論文評審的各位專家、教授表示忠心的感謝 ! 最后，要感謝我 的父母在我漫長的求學(xué)生涯中所給予的理解與支持，他們在經(jīng)濟(jì)條件并不寬裕的情況下，默默支持 我完成了多年的學(xué)業(yè)。值此論文完成之際，謹(jǐn)以本文獻(xiàn)給我的家人，特向我最親愛的雙親和所有為子女求學(xué)而付出巨大艱辛的父母們致以最 崇高的敬意 ! 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 34 參考文獻(xiàn) [1] 李正軍 .計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng) .北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2021 [2] Ramon PallasAreny， John G. 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