灭火机器人总结报告.doc

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1、成都信息工程学院灭火机器人总结报告CDIO指导老师：申小颂组员：刘建、白兰、张晓曦、赵勋、汤泉、马娜、蒋艳鹏2012年6月15日摘要本题设计一个智能灭火小车，以宏晶公司生产的STC12C5A60S2芯片为核心，辅助必要的外围电路（包括舵机控制、电机控制、红外接收、驱动），利用C语言编程，实现了智能车自动寻找火源（以下简称自动模式）以及由遥控方式寻找火源（以下简称遥控模式）两种灭火模式，在自动模式下，小车能够自己寻找火源并主动向火源靠近；在遥控模式下，小车能由遥控者控制寻找火源并进行灭火。该智能灭火小车基本达到预期效果。关键词：灭火STC12C5A60S2自动遥控目录

2、1系统方案11.1电源模块11.2舵机驱动模块11.3电机驱动的论证与选择11.3主控芯片的论证与选择21.4火源寻找模块的论证与选择31.5遥控模块的论证与选择32系统理论分析与计算32.1电机控制电路的分析32.1.1电机驱动控制的分析32.1.2脉冲宽度的分析42.2舵机原理的分析42.2.1舵机转动角度原理42.3红外编码原理的分析52.3.1编码原理53电路与程序设计63.1电路的设计63.1.1系统总体框图63.1.2单片机系统框图与电路原理图63.1.3电机驱动系统框图与电路原理图73.1.4红外接收原理图83.1.4电源93.2程序的设计93.2.1

3、程序功能描述与设计思路93.2.2程序流程图9附录1：系统电路原理图13智能灭火机器人1系统方案本系统主要由电源模块、电机驱动模块、舵机驱动模块、火源寻找模块、遥控模块、主控芯片组成，下面分别论证这几个模块的选择。1.1电源模块方案一：采用1117稳压芯片将电池7.8V电压稳到5V供给单片机、红外及舵机。此方案设计简单，成本低。但是1117芯片最大承受电流不到1A，不能稳定供给给红外及舵机。方案二：采用2596芯片制作的开关电源为整个系统供电，2596芯片最大输出电流达3A，可以供给整个系统足够电流。但是此电路结构复杂，成本高。且用一个电源芯片会造成相互影响。特别是

4、舵机、电机转动可能导致对单片机供电不稳定。方案三：采用双电源供电，利用1117芯片只跟单片机供电。电机模块、舵机模块以及红外模块通过7805线性电源芯片为其供电。此方案电路结构简单，成本适中，并且减小了各个模块间的相互影响，增强系统稳定性。综上所述，分析各个方案有确定及实际应用情况，我们选择方案三作为电源模块方案。1.2舵机驱动模块舵机转动自身会产生微弱电流，反馈给电源模块造成电压不稳定。所以不能与单片机用同一个电源芯片，我们在电源模块选择时选择双电源供电，解决了这一问题。舵机直接由7805线性电源芯片供电。1.3电机驱动的论证与选择方案一：采用L298N驱动直流电

5、动机，该芯片是利用TTL电平进行控制，对电机的操作方便，通过改变芯片控制端的输入电平，即可以对电机进行正反转操作，很方便单片机的操作，亦能满足直流减速电机的要求。采用L298N少占用的空间且不容易产生信号干扰(电机驱动如图1.3所示)。图1.3电机驱动电路方案二：采用分立元件组成的平衡式驱动电路，这种电路可以由单片机直接对其进行操作，但由于分立元件占用的空间比较大，容易产生信号干扰,且还要配上两个继电器，考虑到小车运转稳定性问题，此方案不够理想。综合考虑采用方案一：采用L298N驱动直流电动机。1.3主控芯片的论证与选择方案一：采用Atmel公司的AT89c52RC

6、单片机作为系统的控制器。单片机算术运算功能强，软件编程灵活，可用软件较简单的实现各种算术和逻辑控制，并且由于其成本低，体积小和功耗低等优点，使其在各个领域应用广泛；另外，由于本设计中会用到较多的算术运算，所以对本系统来说非常适合利用单片机作为控制器。方案二：采用Atmel公司的STC12C5A60S2单片机作为系统的控制器。该单片机也属于51单片机家族，51单片机的所有优点这款单片机都能达到，并且这款单片机有着比普通51单片机快12倍的运算速度，还具有内部AD功能。综合考虑，本系统所需处理的信息量比较大，并且要用到AD采集模块，所以采用方案二作为本系统控制芯片。1.

7、4火源寻找模块的论证与选择方案一：采用温度传感器作为火源寻找模块的主要传感器，利用火源外围温度比常温高这一特点寻找火源。此方案虽然易于理解但是温度传感器稳定性差，在不同室温下门限值要求不同，适应性差。并且火源外围温度变化范围窄，不适合远距离寻找火源。方案二：采用红外接收头作为火源寻找模块的主要传感器，利用接收红外光的不同寻找火源，经试验，红外接收头在对准火源时电阻变化很大，很利于信号采集。而且电路结构简单，编程容易。缺点在于适应性差，阳光等热光源对其影响较大。综合考虑所有因素，我们选择方案二作为火源寻找模块的方案。1.5遥控模块的论证与选择方案一：采用24L01