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文檔簡介

1、 taiyuan university of science technology畢業(yè)設(shè)計論文題目基于火焰?zhèn)鞲衅鞯臏缁饳C器人太原科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計論文任務(wù)書由指導(dǎo)教師填寫發(fā)給學(xué)生學(xué)院直屬系 電子學(xué)院 時間 學(xué) 生 姓 名 指 導(dǎo) 教 師設(shè)計論文題目基于火焰?zhèn)鞲衅鞯臏缁饳C器人主要研究內(nèi)容學(xué)習(xí)和掌握單片機的基本原理利用單片機及其擴展電路設(shè)計一種可檢測火源并能夠滅火的機器人并能夠通過液晶顯示機器人的速度等運動狀態(tài)能夠?qū)崿F(xiàn)避障等基本功能從而更好的把所學(xué)的專業(yè)知識運用到實踐中去研究方法理論分析硬件設(shè)計實驗室調(diào)試主要技術(shù)指標(biāo) 或研究目標(biāo) 用單片機實現(xiàn)具有特定功能的機器人能夠檢測火源并能夠通過水泵實現(xiàn)滅火的功

2、能主要參考文獻1 陳寅多傳感器信息融合技術(shù)及其在智能機器人系統(tǒng)中的應(yīng)用研究d學(xué)位論文 博士 上海交通大學(xué)20002 四驅(qū)版diy競賽小車使用手冊 m3 王化祥張淑英 傳感器原理及應(yīng)用m 天津天津大學(xué)出版社2oo24 何希才鄒炳強通用電子電路應(yīng)用400例 m北京電子工業(yè)出版社20055 光電開關(guān)e3f3-ds50m使用手冊 m6 王遠(yuǎn)模擬電子技術(shù) m機械工業(yè)出版社2000說明一式兩份一份裝訂入學(xué)生畢業(yè)設(shè)計論文內(nèi)一份交學(xué)院直屬系目 錄摘要ivabstractv第1章緒論111機器人的發(fā)展概述112基于火焰?zhèn)鞲衅鞯臏缁饳C器人概述1com國外現(xiàn)狀1com國內(nèi)現(xiàn)狀113本課題的目標(biāo)及內(nèi)容2第2章滅火機器

3、人邏輯設(shè)計與原理分析321滅火機器人設(shè)計要求3com設(shè)計任務(wù)3com設(shè)計要求3com創(chuàng)新設(shè)計422設(shè)計內(nèi)容分析4com滅火機器人4com設(shè)計內(nèi)容423總體設(shè)計方案524小車的方案設(shè)計與論證625各模塊的選定6com驅(qū)動電機模塊的選定6com避障模塊的選定7com火焰?zhèn)鞲衅髂K的選定7com水泵模塊的選定8com電源模塊的選定8com單片機控制模塊的選定926最終方案9第3章系統(tǒng)硬件設(shè)計1031系統(tǒng)工作原理及功能簡介1032系統(tǒng)硬件總體概述11com總體框圖11com元器件的選擇11com小車底盤的選擇1233滅火機器人的硬件組成13com火焰?zhèn)鞲衅髂K13com報警模塊14com避障模塊15c

4、om穩(wěn)壓芯片模塊16com光電耦合電路模塊16com水泵電機驅(qū)動模塊18com測速模塊19com按鍵電路模塊2134主控單片機系統(tǒng)21comc8051f320單片機主要特性22comspi總線介紹2335lcd顯示電路24com液晶顯示模塊2436電源電路26com33v電源方案26com5v電源系統(tǒng)27com電源監(jiān)控2737滅火機器人整體設(shè)計28com整體結(jié)構(gòu)28comcpu引腳的設(shè)定28第4章系統(tǒng)的軟件設(shè)計2941滅火機器人系統(tǒng)總體流程圖2942程序流程圖30com小車滅火的主程序軟件流程圖30com小車避障模塊程序軟件流程圖30com火源模塊程序軟件流程圖3143液晶顯示的編程32com

5、spi總線工作原理32com液晶編程33第5章系統(tǒng)實現(xiàn)34第6章總結(jié)35參考文獻36致謝37附 錄38基于火焰?zhèn)鞲衅鞯臏缁饳C器人摘要本次設(shè)計主控cpu采用新華龍公司的51系列單片機中的c8051f320設(shè)計的基本功能要求在規(guī)定的場地中盡快尋找到火源然后在盡可能短的時間內(nèi)作出滅火動作本作品使用c8051f320單片機內(nèi)部產(chǎn)生雙路pwm波關(guān)鍵詞 c8051f320 火焰?zhèn)鞲衅?光電開關(guān) pwm 液晶based on the flame of the fire fighting robot sensorabstractthe main control cpu of the design is one

6、 of the 51 series microcontroller c8051f320the basic function of the design requires the robot find fire as soon as possible in the stipulated field and then within the shortest possible time to make fire fighting actionthis robot make c8051f320 generate double road pwm waves controlling the direct-

7、current motor of the car using photoelectric switch tube detect obstacles making the car can avoid obstacles using flame sensor probe fire finding the fire and the single chip microcomputer controls the circuit of the pump at the same time use liquid crystal display vehicle speed making us have a be

8、tter understand of the running car key words c8051f320 flame sensor photoelectric switches pwm liquid crystal 緒論機器人的發(fā)展概述自從人類創(chuàng)造了第一臺機器人以后機器人就顯示出它極大的生命力在幾十年間機器人技術(shù)得到迅速發(fā)展基于火焰?zhèn)鞲衅鞯臏缁饳C器人概述 國外現(xiàn)狀消防機器人的研究開發(fā)及應(yīng)用日本最為領(lǐng)先其次是美國英國和俄羅斯等發(fā)達國家國際上對消防機器人的研究在控制技術(shù)上可分為三個階段第一代是遙控消防機器人第二代是具有感覺功能的計算機輔助遙控消防機器人第三代是自適應(yīng)智能化消防機器人第一代和部分

9、第二代消防機器人已開始服役但其結(jié)構(gòu)和功能在各個國家都各有特點和獨到之處目前發(fā)達國家正在加快開發(fā)不同功能的第二代實用型消防機器人而第三代智能型消防機器人尚在探索之中日本美國和英國已開始進入預(yù)研和論證階段2 國內(nèi)現(xiàn)狀近年來我國的消防機器人研究已在機器人感覺識別技術(shù)操作移動技術(shù)人機接口技術(shù)系統(tǒng)化技術(shù)等方面取得了可喜的成就但這些成果主要應(yīng)用于工業(yè)裝配焊接噴涂搬運探傷水下作業(yè)過程測量等方面而適用于在有毒有害尤其是在火場等惡劣環(huán)境中進行特殊作業(yè)的消防機器人的研究尚屬起步階段 本課題的目標(biāo)及內(nèi)容本文圍繞火焰?zhèn)鞲衅鳒缁饳C器人技術(shù)的實現(xiàn)詳細(xì)地分析和敘述了系統(tǒng)硬件和軟件各部分的組成及設(shè)計原理并分析誤差的形成原因和

10、解決辦法本論文主要由以下幾個部分構(gòu)成第1章緒論分析了研究滅火機器人的意義介紹了國內(nèi)外滅火機器人的發(fā)展與現(xiàn)狀第2章滅火機器人邏輯設(shè)計與原理分析簡述滅火機器人的設(shè)計要求及項目內(nèi)容分析了基于火焰?zhèn)鞲衅鞯臏缁饳C器人原理以及具體設(shè)計方案介紹了具體實現(xiàn)方式第3章系統(tǒng)硬件設(shè)計詳細(xì)介紹各電路模塊的工作原理以及所選器件的性能第4章系統(tǒng)軟件設(shè)計系統(tǒng)軟件設(shè)計部分采用c語言進行編寫對軟件部分各個組成模塊的軟件運行流程作以詳盡的介紹闡述了各部分的功能及設(shè)置第5章系統(tǒng)實現(xiàn)介紹了滅火機器人的安裝校驗調(diào)整過程分析了產(chǎn)生系統(tǒng)誤差的原因討論了解決的具體方法第6章總結(jié)對論文完成的內(nèi)容和得出的數(shù)據(jù)進行了總結(jié)給出了系統(tǒng)的實現(xiàn)結(jié)果滅火機

11、器人邏輯設(shè)計與原理分析滅火機器人設(shè)計要求 設(shè)計任務(wù)設(shè)計制作一個基于火焰?zhèn)鞲衅鞯臏缁鹦≤嚹P湍艿街付▍^(qū)域進行滅火工作以蠟燭模擬火源隨機分布在場地中模擬滅火場地如圖21所示圖21 模擬滅火場地圖 設(shè)計要求1 智能滅火小車手動啟動后自動躲避障礙物2 智能滅火小車能夠檢測到火源3 智能滅火小車檢測到火源后能啟動水泵噴水滅火4 若有則繼續(xù)滅火若無則由出口結(jié)束本次任務(wù) 創(chuàng)新設(shè)計1 小車車體結(jié)構(gòu)好完全自主設(shè)計小車采用三層結(jié)構(gòu)分放不同模塊的元件調(diào)試過程和修改過程相對簡單2根據(jù)小車需要和實際情況自行設(shè)計傳感器不僅花費較少而且使用效果好3自制蓄水池水泵采用三極管放大電路供電最大限度的加大電機轉(zhuǎn)速4使用以7805芯

12、片為核心的穩(wěn)壓設(shè)計以l293為核心的電機驅(qū)動設(shè)計保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性設(shè)計內(nèi)容分析 滅火機器人在機器人滅火設(shè)計中要求機器人實現(xiàn)在場地里迅速找到蠟燭將其熄滅在尋找過程中要避免碰撞墻壁與蠟燭并且在找到蠟燭后控制機器人將其熄滅最后由出口出來所用時間最少為最佳所以滅火機器人必須實現(xiàn)以下功能 1 由于在實驗場地中任何地方都有可能擺放蠟燭所以機器人必須能夠?qū)崿F(xiàn)搜索任意位置在行走過程中不允許碰撞墻壁而且盡可能快的完成行進路線不走重復(fù)的路程 2 機器人在行走過程中要不斷的判斷是否有火源如有還要判斷火源在機器人的哪個方位離機器人的距離等 3 找到火源后通過滅火裝置迅速將火熄滅根據(jù)以上要求設(shè)計機器人滅火邏輯并在在線編程

13、環(huán)境下編輯機器人行為控制程序下載并反復(fù)調(diào)試控制程序?qū)崿F(xiàn)機器人滅火實驗 設(shè)計內(nèi)容在場地內(nèi)任意一個地方里點上蠟燭讓機器人像消防隊員一樣自己能找到火源蠟燭并完成一系列滅火動作這個設(shè)計主要由3部分組成即避障找火滅火1 避障機器人在行走過程中必須能避開障礙物所以在考慮行走時必須分兩種情況正常行走無障礙物避障行走有障礙物對于第一種情況無需在硬件上添加任何傳感器只需要對單片機編程就可以達到目的但當(dāng)遇到第二種情況時我們就需要采取措施在硬件上需要添加兩組光電開關(guān)進而對其進行編程控制讓機器人在遇到障礙物時能夠及時避開以便順利前進尋找火源2找火為了找到火源必須有探測火源的裝置所以本設(shè)計中選用火焰?zhèn)鞲衅骰鹧嫣筋^是至關(guān)

14、重要的在尋找火源時機器人的左前右前正前3個方向各裝上一個火焰探頭以提高探火效率找火分成3部分確定機器人感應(yīng)到火時的光強臨界值包括感覺到或找到火光的臨界值和機器人處在合適滅火位置的臨界值收集探測數(shù)據(jù)包括碰撞檢測數(shù)據(jù)和光強檢測數(shù)據(jù)對收集的數(shù)據(jù)和基準(zhǔn)值進行比較從而控制機器人的找火行為和滅火行為3滅火在機器人能很好地 行走 找火之后要解決的問題就是怎樣去滅火了要想滅火就得采用合適的滅火方法滅火方法有很多種可以噴水或用化學(xué)物質(zhì)滅火也可以用風(fēng)扇來滅火由于本次設(shè)計以水作為滅火劑比較方便多次試驗故在設(shè)計中采用了水泵抽水的方式來滅火在找火過程中完成了機器人滅火的合適定位當(dāng)火焰探頭檢測的數(shù)據(jù)都近似于滅火定位的基準(zhǔn)

15、值時調(diào)用滅火函數(shù)開啟滅火裝置一邊用水泵抽水滅火一邊通過前方火焰探頭檢測火光強度當(dāng)探測值大于無火臨界值時調(diào)用前進函數(shù)關(guān)閉滅火裝置本設(shè)計以多進程來實施具體實施時進程間是同步并行的但有些資源不允許同時使用所以進程間還是有優(yōu)先級的優(yōu)先級由高到低為避障找火滅火只有這樣才能保證機器人找到火源并把火熄滅 總體設(shè)計方案總體方案為整個電路分為電機驅(qū)動模塊光電開關(guān)避障模塊火焰?zhèn)鞲衅髂K水泵模塊電源模塊報警模塊單片機控制模塊六個模塊3系統(tǒng)總體方案框圖如圖22所示圖22 系統(tǒng)設(shè)計方案框圖 小車的方案設(shè)計與論證方案1自己制作電動車自己制作車體組裝合適的電機及電機驅(qū)動板自制探測器并利用開發(fā)板做控制驅(qū)動小車但自己制作的小車

16、車體會比較粗糙車身重量平衡小車的電路設(shè)計這些都較難良好地實現(xiàn)方案2購買專用電動車購買專用電動車具有組裝完整的車架車輪甚至有完整的電機裝配和電機驅(qū)動板用自制探測器或購買完整探測模塊并用開發(fā)板控制小車運動這種專用電動車裝配緊湊各種所需電路的安裝十分方便看起來也比較美觀而且用專用電動車具有完整的電機裝配和電機驅(qū)動這用就省去了對電機傳動和電機驅(qū)動的設(shè)計和實現(xiàn)綜合考慮本設(shè)計中選定了方案2作為初步方案各模塊的選定 驅(qū)動電機模塊的選定方案1采用步進電機作為該系統(tǒng)的驅(qū)動電機利用步進電機的準(zhǔn)確定長步進性能方便的實現(xiàn)調(diào)速和方向的偏轉(zhuǎn)且能準(zhǔn)確的測量速度路程以及時間簡化編程和硬件連接的工作量但步進電機的輸出力矩較低隨

17、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的系統(tǒng)方案2采用直流電機作為該系統(tǒng)的驅(qū)動電機直流電機的控制方法比較簡單只需給電機的兩根控制線加上適當(dāng)?shù)碾妷杭纯墒闺姍C轉(zhuǎn)動起來電壓越高則電機轉(zhuǎn)速越高而且改變正負(fù)極可方便的改變電機轉(zhuǎn)動的方向方便改變小車的行進狀態(tài)對于直流電機的速度調(diào)高可以采用改變電壓的方法也可采用pwm調(diào)速方法pwm調(diào)速就是使加在直流電機兩端的電壓為方波形式通過改變方波的占空比實現(xiàn)對電機轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)4與其它調(diào)速系統(tǒng)相比pwm調(diào)速系統(tǒng)有下列優(yōu)點1 pwm從處理器到被控系統(tǒng)信號都是數(shù)字形式的無需進行對噪聲抵抗能力的增強是pwm相對于模擬控制的另外一個優(yōu)點4主電路簡

18、單所用功率元件少5低速性能好穩(wěn)定精度高調(diào)速范圍寬綜合考慮本設(shè)計采用了方案2 避障模塊的選定方案1采用超聲波檢測模組超聲波模組能夠在主控單片機控制下發(fā)射超聲波并接收遇到障礙物時反射的超聲波通過單片機內(nèi)部定時器計數(shù)來計算小車距離障礙物的距離通過比較計算使小車躲避障礙物此方案較復(fù)雜需要單片機編程來計算距離靈敏度較低方案2采用光電開關(guān)探頭光電開關(guān)原理簡單自行發(fā)射紅外線當(dāng)一定距離內(nèi)有障礙物時自身能夠檢測到電平的變化單片機端口接收電平的變化從而判斷是否附近有障礙物從而實現(xiàn)避障功能5此方案優(yōu)點是設(shè)備簡單成本低穩(wěn)定性高速度快缺點是檢測距離短根據(jù)以上分析我們采用方案2 火焰?zhèn)鞲衅髂K的選定方案1采用兩個熱敏電阻

19、作為核心的傳感器實驗中發(fā)現(xiàn)在一定距離范圍內(nèi)空氣溫度變化非常小熱敏電阻幾乎不發(fā)生任何變化6方案2采用兩個光敏電阻作為核心的傳感器利用光敏電阻對不同距離及不同強度的光照均有較好的光敏特性來將外界光信號轉(zhuǎn)換成電信號提供給單片機進行相關(guān)判斷操作實驗中我們發(fā)現(xiàn)這種方案有很大的缺點抗干擾能力極差而且誤差偏大不能準(zhǔn)確測定火源位置方案3采用紅外接收二極管紅外接收二極管將外界紅外光的變化轉(zhuǎn)化為電流的變化通過 ad轉(zhuǎn)換器將模擬信號反映為01023范圍內(nèi)的數(shù)字信號外界紅外光越強數(shù)值越小根據(jù)數(shù)值的變化能判斷紅外光線的強弱從而能大致判別出火源的遠(yuǎn)近紅外火焰?zhèn)鞲衅骺梢杂脕硖綔y火源或其它一些波長在760納米1100納米范圍

20、內(nèi)的熱源探測角度達60度其中紅外光波長在940納米附近時其靈敏度達到最大實驗中發(fā)現(xiàn)如果環(huán)境中紅外干擾比較少的時候本方案能比較準(zhǔn)確的檢測到火源鑒于以上3種方案的比較我們選擇方案3 水泵模塊的選定由于風(fēng)扇體積比較大而本設(shè)計中車體又比較小故作中選擇了水泵抽水滅火利用一個直流小電機帶動抽水進行簡單的滅火這種方案有兩個子方案方案1芯片控制電機的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向都不需要控制只要在一定范圍內(nèi)轉(zhuǎn)的越開越好因此采用這種方案有點麻煩而且還會浪費時間和精力方案2場效應(yīng)管驅(qū)動電路直接利用場效應(yīng)管驅(qū)動將電機放在三極管的漏極然后控制柵源之間電壓正負(fù)即可驅(qū)動電機正常工作這種方案不僅電路簡單易實現(xiàn)會減少很多電路上不必要的麻煩而且驅(qū)

21、動效率也大大提高不僅如此其維修性也很強出現(xiàn)故障能及時快速維修鑒于以上2種方案的比較我們選擇方案2 電源模塊的選定在本系統(tǒng)中需要用到的電源有單片機的5vl293n芯片的電源5v和電機的電源611v所以需要對電源的提供必須正確和穩(wěn)定可靠方案1采用ut-3w提供的電源方案為電機供電采用ut-3w提供的電源接口為單片機提供電源優(yōu)點簡單方便方案2用六節(jié)鋰電池為整個系統(tǒng)供電再轉(zhuǎn)換為電機和單片機需要的電壓基于系統(tǒng)的穩(wěn)定性考慮我選擇了方案2 單片機控制模塊的選定考慮到整個系統(tǒng)的簡單方便性控制模塊采用c8051f320作為主控制芯片該芯片有足夠的存儲空間可以方便的在線isp下載程序能夠滿足該系統(tǒng)軟件的需要該芯片

22、提供了兩個計數(shù)器中斷對于本作品系統(tǒng)已經(jīng)足夠采用該芯片可以比較靈活的選擇各個模塊控制芯片能夠準(zhǔn)確的計算出時間有很好的實時性而且c8051f320有很強的擴展性使用簡單靈活性高且價廉c8051f320作為主控芯片最終方案經(jīng)過反復(fù)論證我們最終確定了如下方案1車體是購買專用電動車2采用c8051f320單片機作為控制核心3采用六節(jié)干電池供電4采用光電開關(guān)作為避障傳感器5采用紅外接收管作為紅外火源傳感器6采用場效應(yīng)管作為驅(qū)動電機模塊系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖如圖23所示圖23 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)框圖系統(tǒng)硬件設(shè)計硬件部分的作用是以各模塊構(gòu)建出基本的系統(tǒng)為軟件運行提供基礎(chǔ)平臺本次滅火機器人作為救災(zāi)設(shè)施系統(tǒng)要求能夠準(zhǔn)確測量信號

23、的位置并智能化地根據(jù)測量結(jié)果判斷執(zhí)行動作并進行處理及顯示根據(jù)系統(tǒng)的原理本設(shè)計選用了16位單片機c8051f320進行編程控制利用c8051f320較強的運算處理能力超低功耗及豐富的片上外圍設(shè)備等優(yōu)點實現(xiàn)了較高精度的運行系統(tǒng)以下將詳細(xì)介紹系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)組成及各主要電路的設(shè)計原理與實現(xiàn) 系統(tǒng)工作原理及功能簡介本系統(tǒng)利用單片機c8051f320單片機作為本系統(tǒng)的主控模塊我們采用反射式紅外傳感器識別黑線軌跡用遠(yuǎn)紅外火焰?zhèn)鞲衅鳈z測火源由單片機對傳感器識別到的信號加以分析和判斷并通過對直流電機的控制來實現(xiàn)自動尋跡并滅火系統(tǒng)工作原理框圖如圖31所示圖31 系統(tǒng)工作原理框圖 系統(tǒng)硬件總體概述 總體框圖在本設(shè)計

24、中另外加入了測速模塊以便隨時檢測速度加入光電耦合電路模塊保護小車底板加入液晶顯示模塊顯示車速電源電壓等最終本設(shè)計的硬件結(jié)構(gòu)大體可以分成九個部分火焰?zhèn)鞲衅髂K避障電路模塊報警模塊穩(wěn)壓芯片模塊光電耦合模塊水泵電機驅(qū)動模塊測速模塊主控制器cpu模塊lcd液晶顯示模塊各供電電源模塊系統(tǒng)框圖如圖32所示 圖32 總體系統(tǒng)框圖 元器件的選擇經(jīng)過反復(fù)的篩選所選用的器件即考慮到經(jīng)濟成本又考慮到其精度問題主要用到以下器件集成塊主要包括單片機c8051f320非門cd40493v穩(wěn)壓芯片tps78930穩(wěn)壓芯片l7805液晶顯示器mzlh04-12864bat54c二極管火焰?zhèn)鞲衅鱮2868光電開關(guān)e3f3-ds

25、50n1槽型光電開關(guān)電壓比較器lm339水泵光電耦合器等另外還有超聲波探頭以及各場效應(yīng)管三級管電阻電容等 小車底盤的選擇一功能概述滅火小車底盤結(jié)構(gòu)主要有四個獨立的電機增大了驅(qū)動力和轉(zhuǎn)彎的靈活性 l293d電機驅(qū)動芯片增加了pwm電機調(diào)速功能 測速碼盤安裝在第一級輸出提高了轉(zhuǎn)速測量精度開關(guān)量轉(zhuǎn)速測量傳感器接口外部電源接口和電池盒接口方便了小車用電選擇電壓選擇端口可以使用干電池或充電電池供電干電池供電時電壓選擇端跳線拿掉運動方向和轉(zhuǎn)速指示燈控制時更直觀電源和控制端口等二參數(shù)說明7成品尺寸231220 cm 車體四電機兩路電機驅(qū)動供電電池兩節(jié)鋰電池4232工作電壓dc底盤與水泵846v擴展電路3v工

26、作電流運動時不帶水泵02a08a帶水泵2a3a最大運行速度60cms三電路接口說明1電機控制部分選用了最常見的 l293d 芯片作為驅(qū)動芯片控制端口定義如下vcc電源輸出端en2第二路驅(qū)動使能端pwm 輸入端en1第一路驅(qū)動使能端pwm 輸入端in4in3電機方向控制端in2in1電機方向控制端s2第一路測速傳感器接口s1第二路測速傳感器接口gnd地2邏輯狀態(tài)控制表如表31所示表31 小車底盤的邏輯狀態(tài)表en1pwm1in1in2狀態(tài)en2pwm2in3in4狀態(tài)100停止100停止01正轉(zhuǎn)01正轉(zhuǎn)10反轉(zhuǎn)10反轉(zhuǎn)111101010停止01010停止3簡單測試從小車板子上引出電源vcc和地線g

27、nd 給in1in2 或in3in4 送以10 或01信號或者使用單片機編寫簡單程序按照上面的邏輯狀態(tài)控制表進行測試 滅火機器人的硬件組成 火焰?zhèn)鞲衅髂K一火焰?zhèn)鞲衅鞯脑砘鹧鎮(zhèn)鞲衅鱮2868能夠探測到波長在700納米1000納米范圍內(nèi)的紅外光探測角度為60其中紅外光波長在880納米附近時的靈敏度達到最大集成遠(yuǎn)紅外火焰探頭將外界紅外光的強弱變化轉(zhuǎn)化為電壓的變化外界紅外光越強數(shù)值越小反之則越大再將火焰?zhèn)鞲衅餍盘柖俗鳛殡妷罕容^器輸入端與某一電壓比較使得在一定距離以內(nèi)火焰?zhèn)鞲衅鳈z測到火源時比較器輸出端都為低電壓8電路原理圖及其調(diào)理電路如圖33所示圖33 火焰?zhèn)鞲衅骷罢{(diào)理電路圖二火焰?zhèn)鞲衅鞯墓δ苷f明火

28、焰?zhèn)鞲衅鲗iT用來搜索火源當(dāng)然也可以用來檢測光線的亮度火焰?zhèn)鞲衅骼眉t外線對火焰非常敏感的特點使用特制的紅外線接收管來檢測火焰然后把火焰的亮度轉(zhuǎn)化為高低變化的電平信號9輸入到中央處理器cpu中cpu根據(jù)信號變化做出相應(yīng)的處理此外遠(yuǎn)紅外火焰探頭探測角度為60下面為火焰?zhèn)鞲衅鲗崪y數(shù)據(jù)一根蠟燭為火源室內(nèi)正常日光燈環(huán)境實測表32 火焰?zhèn)鞲衅鲗崪y結(jié)果0-4cm006-01v8cm011v10cm018v20cm118v40cm154v50cm213v60cm254v80cm343v90cm445v100cm465v120cm496v 報警模塊一蜂鳴器的介紹蜂鳴器是一種一體化結(jié)構(gòu)的電子訊響器采用直流電壓供電

29、廣泛應(yīng)用與計算機打印機復(fù)印機報警器電子玩具汽車設(shè)備電話機定時器等電子產(chǎn)品中做發(fā)生器件蜂鳴器主要分為壓電式蜂鳴器和電磁式蜂鳴器兩種類型蜂鳴器在電路中用字母h或ha表示二蜂鳴器的結(jié)構(gòu)原理1壓電式蜂鳴器壓電式蜂鳴器主要由多諧壓電蜂鳴片阻抗匹配器及共鳴箱外殼等組成有的壓電式蜂鳴器外殼上還裝有發(fā)光二多諧振蕩器由晶體管或集成電路構(gòu)成當(dāng)接通電源后1515v直流工作電壓多諧振蕩器起振輸出1525khz的音頻信號阻抗匹配器推動壓電蜂鳴片發(fā)聲壓電蜂鳴片由鋯鈦酸鉛或鈮鎂酸鉛壓電陶瓷材料制成在陶瓷片的兩面鍍上銀電極經(jīng)極化和老化處理后再與黃銅片或不銹鋼片粘在一起2電磁式蜂鳴器 電磁式蜂鳴器由振蕩器電磁線圈磁鐵振動膜片及

30、外殼等組成接通電源后振蕩器產(chǎn)生的音頻信號電流通過電磁線圈使電磁線圈產(chǎn)生磁場振動膜片在電磁線圈和磁鐵的相互作用下周期性振動發(fā)聲在滅火機器人找到火源時需要有聲音提示人們已經(jīng)找到火源所以要設(shè)置報警系統(tǒng)在本次設(shè)計中用一個蜂鳴器來實現(xiàn)報警功能蜂鳴器的電路原理圖如圖34所示圖34 蜂鳴器電路圖如圖34所示當(dāng)單片機發(fā)出信號蜂鳴器接通時就會發(fā)出聲音進行報警提示 避障模塊機器人要避開障礙物就需要一雙眼睛這個功能主要由傳感器及相關(guān)控制完成我們可以稱這種用于避障的傳感器為避障傳感器紅外傳感器紅外傳感器是一種集發(fā)射與接收于一體的光電傳感器檢測距離可以根據(jù)要求進行調(diào)節(jié)該傳感器具有探測距離遠(yuǎn)受可見光干擾小價格便宜易于裝配

31、使用方便等特點可以廣泛應(yīng)用于機器人避障流水線計件等眾多場合數(shù)字量輸出不需要進行ad轉(zhuǎn)換可直接單片機的io口通過后面的可調(diào)電位器調(diào)整距離 有效 生產(chǎn)線貨物自動計數(shù)設(shè)備多功能提醒器走迷宮機器人 圖35 避障傳感器引腳圖如圖所示本紅外避障傳感器引出三條接口線棕色藍色黑色分別對應(yīng)vccgndout它是npn型光電開關(guān)輸出狀態(tài)是01即數(shù)字電路中的高電平和低電平檢測到目標(biāo)是低電平輸出正常狀態(tài)是高電平輸出輸出外加一個1k左右上拉電阻即可連接到單片機io口上 穩(wěn)壓芯片模塊由于本設(shè)計中水泵需要6v以上供電才能達到最佳狀態(tài)而小車及其他模塊供電只需要5v因此引入了穩(wěn)壓芯片穩(wěn)壓芯片只要輸入電壓在65v40v5v輸出電

32、流最大可以承受15a11穩(wěn)壓芯片接線原理圖如圖36所示圖36 穩(wěn)壓電路圖如上圖所示接線成功的穩(wěn)壓芯片可將水泵接在其輸入端供其他模塊接在穩(wěn)壓芯片的輸出端進行供電 光電耦合電路模塊光耦合器optical coupler英文縮寫為oc亦稱光電隔離器簡稱光耦光耦合器以光為媒介傳輸電信號它對輸入輸出電信號有良好的隔離作用所以它在各種電路中得到廣泛的應(yīng)用目前它已成為種類最多用途最廣的光電器件之一光耦合器一般由三部分組成光的發(fā)射光的接收及信號放大輸入的電信號驅(qū)動發(fā)光二極管led使之發(fā)出一定波長的光被光探測器接收而產(chǎn)生光電流再經(jīng)過進一步放大后輸出這就完成了電光電的轉(zhuǎn)換從而起到輸入輸出隔離的作用由于光耦合器輸入

33、輸出間互相隔離電信號傳輸具有單向性等特點因而具有良好的電絕緣能力和抗干擾能力又由于光耦合器的輸入端屬于電流型工作的低阻元件因而具有很強的共模抑制能力所以它在長線傳輸信息中作為終端隔離元件可以大大提高信噪比在計算機數(shù)字通信及實時控制中作為信號隔離的接口器件可以大大增加計算機工作的可靠性 光耦合器的主要優(yōu)點是信號單向傳輸輸入端與輸出端完全實現(xiàn)了電氣隔離輸出信號對輸入端無影響抗干擾能力強工作穩(wěn)定無觸點使用壽命長傳輸效率高光耦合器是70年代發(fā)展起來產(chǎn)新型器件現(xiàn)已廣泛用于電氣絕緣電平轉(zhuǎn)換級間耦合驅(qū)動電路開關(guān)電路斬波器多諧振蕩器信號隔離級間隔離 脈沖放大電路數(shù)字儀表遠(yuǎn)距離信號傳輸脈沖放大固態(tài)繼電器 ssr

34、 儀器儀表通信設(shè)備及微機接口中在單片開關(guān)電源中利用線性光耦合器可構(gòu)成光耦反饋電路通過調(diào)節(jié)控制端電流來改變占空比達到精密穩(wěn)壓目的圖37 光耦合電路圖 水泵電機驅(qū)動模塊由于風(fēng)扇體積比較大不易裝車且效率不是很好本次設(shè)計中選用了水泵滅火所用電機參數(shù)表格如表33所示自吸式小型水泵數(shù)據(jù)表電壓v617891011電流a174177187231261265表33 水泵電機參數(shù)測試表電機原理圖及其驅(qū)動電路如圖38所示圖38電機驅(qū)動電路圖如圖所示在mcu處接單片機的io口通過io口輸出高低電平來控制水泵的啟動和停止 測速模塊一測速原理及計算方法本次設(shè)計中測速部分由槽型光電開關(guān)配合碼盤完成槽型光電開關(guān)其實質(zhì)是將一個

35、光發(fā)射器面對面地裝在一個槽的兩側(cè)發(fā)射器能發(fā)出紅外光或可見光在無阻情況下接收器能收到光但當(dāng)被檢測物體從槽中通過時光被遮擋光電開關(guān)便動作輸出一個開關(guān)控制信號切斷或接通負(fù)載電流從而完成一次控制動作槽型開關(guān)的檢測距離因受整體結(jié)構(gòu)的限制一般只有幾厘米13電路原理圖如圖39所示圖39 測速電路圖如圖所示槽型光電開關(guān)的槽中是否有光通過可以通過高低電平判斷進而提供給單片機使其顯示速度測速原理如下小車底盤的齒輪減速比是8250即電機轉(zhuǎn)動250圈車輪只轉(zhuǎn)動8圈而光電碼盤是六槽的故通過單片機測量測速傳感器接收端的單位時間內(nèi)電平變化就能測出電機轉(zhuǎn)動了多少圈從而根據(jù)轉(zhuǎn)速比測出速度二采用pwm調(diào)速的直流電機1pwm簡介脈

36、寬調(diào)制的全稱為pulse widthmodulator簡稱pwm由于它的特殊性能常被用于直流負(fù)載回路中燈具調(diào)光或直流電動機調(diào)速脈沖寬度調(diào)制pwm是一種對模擬信號電平進行數(shù)字編碼的方法通過高分辨率計數(shù)器的使用方波的占空比被調(diào)制用來對一個具體模擬信號的電平進行編碼4pwm信號仍然是數(shù)字的因為在給定的任何時刻滿幅值的直流供電要么完全有 1 要么完全無 0 電壓或電流源是以一種通 1 或斷 0 的重復(fù)脈沖序列被加到模擬負(fù)載上去的通的時候即是直流供電被加到負(fù)載上的時候斷的時候即是供電被斷開的時候只要帶寬足夠任何模擬值都可以使用pwm進行編碼脈寬調(diào)制pwm控制方式就是pwm控制單極性調(diào)制和雙極性調(diào)制兩種方

37、式為了實現(xiàn)直流伺服系統(tǒng)的h型單極模式同頻pwm可逆控制一般需要產(chǎn)生四路驅(qū)動信號來實現(xiàn)電機的正反轉(zhuǎn)切換控制當(dāng)pwm控制電路工作時其中h橋一側(cè)的兩路驅(qū)動信號的占空比相同但相位相反同時隨控制信號改變并具有互鎖功能而另一側(cè)上臂為低電平下臂為高電平直流電機的驅(qū)動電路采用h型pwm電路用單片機控制驅(qū)動電路使之工作在占空比可調(diào)的開關(guān)狀態(tài)精確調(diào)整電動機轉(zhuǎn)速14h型電路可以實現(xiàn)轉(zhuǎn)速和方向的控制采用pwm進行直流電機調(diào)速其實就是把波形作用于電機驅(qū)動電路的使用端因此下面對電機驅(qū)動電路進行介紹驅(qū)動電路如圖310所示圖310 電機驅(qū)動電路圖311所示的是一個簡單的直流電機控制電路電路中h橋式電機驅(qū)動電路包括4個三極管和

38、一個電機要使電機運轉(zhuǎn)必須導(dǎo)通對角線上的一對場效應(yīng)管根據(jù)不同場效應(yīng)管對的導(dǎo)通情況電流可能會從左至右或從右至左流過電機從而控制電機的轉(zhuǎn)向如圖311所示當(dāng)p17口為低電平p16口為高電平此時q1q4導(dǎo)通q2q3截止電動機正常工作改變p16口高電平周期即改變pwm調(diào)制脈沖占空比可以實現(xiàn)精確調(diào)速為了更好的控制機器人的啟動停止以及節(jié)省能量本設(shè)計中應(yīng)用了撥碼開關(guān) 主控單片機系統(tǒng)該系統(tǒng)選用c8051f320單片機相比傳統(tǒng)的51單片機而言其內(nèi)部有豐富的資源在本次設(shè)計中單片機的內(nèi)部資源也得到了充分的應(yīng)用15ad轉(zhuǎn)換和lcd顯示用到了spi總線模式超聲波接收電路的比較部分用到了單片機的可編程比較器而時間計數(shù)部分用到

39、了pca可編程計數(shù)陣列和兩個定時計數(shù)器兩個外部中斷對系統(tǒng)運行的快速性也起到了積極的作用以下對spi及內(nèi)部比較器做詳細(xì)介紹其內(nèi)部原理圖如圖311所示圖 311 c8051f320單片機內(nèi)部資料分配圖silicon laboratories公司的c8051f320單片機是完全集成的混合信號系統(tǒng)級芯片 soc 具有與mcs-51完全兼容的指令集該系列單片機機器周期由標(biāo)準(zhǔn)8051的12個系統(tǒng)時鐘周期降為1個系統(tǒng)時鐘周期大大提高了單片機的速度能在執(zhí)行指令期間預(yù)處理下一條指令提高了處理能力c8051320f320單片機具有片內(nèi)c2調(diào)試模式通過jtag接口可以對板上器件進行非侵入式全速的系統(tǒng)調(diào)試silabs

40、ide軟件支持觀察和修改存儲器寄存器支持?jǐn)帱c運行堆棧指示器和單步執(zhí)行調(diào)試時不占用mcu的其它資源并且所有的模擬和數(shù)字外設(shè)都正常地工作當(dāng)mcu單步執(zhí)行或遇到斷點而停止運行時所有的外設(shè) adc除外 都停止運行以保持同步令外該單片機采用33v供電工作電流20ma以下可謂是低功耗單片機 c8051f320單片機主要特性高速流水線結(jié)構(gòu)的8051兼容的微控制器內(nèi)核可達 25mips 全速非侵入式的在系統(tǒng)調(diào)試接口片內(nèi) 通用串行總線usb功能控制器有8個靈活的端點管道集成收發(fā)器和 1k fifo ram 電源穩(wěn)壓器5v至 3v 真正 10 位 200ksps的 17 通道單端差分 adc帶模擬多路器 片內(nèi)電壓

41、基準(zhǔn)和和溫度傳感器 片內(nèi)電壓比較器兩個 高精度可編程的 12mhz 內(nèi)部振蕩器和 4倍時鐘乘法器 16kb 可在系統(tǒng)編程的 flash 存儲器 2304 字節(jié)片內(nèi) ram2561k1k usb fifo 硬件實現(xiàn)的smbusi2c增強型uart和增強型spi串行接口 4個通用的16位定時器 具有5個捕捉比較模塊和看門狗定時器功能的可編程計數(shù)器定時器陣列pca 片內(nèi)上電復(fù)位vdd監(jiān)視器和時鐘丟失檢測器 2521個端口 io容許 5v輸入c8051f320是真正能獨立工作的片上系統(tǒng)flash 存儲器還具有在系統(tǒng)重新編程能力可用于非易失性數(shù)據(jù)存儲并允許現(xiàn)場更新 8051 固件用戶軟件對所有外設(shè)具有完

42、全的控制可以關(guān)斷任何一個或所有外設(shè)以節(jié)省功耗 片內(nèi) silicon labs二線c2開發(fā)接口允許使用安裝在最終應(yīng)用系統(tǒng)上的產(chǎn)品 mcu進行非侵入式不占用片內(nèi)資源全速在系統(tǒng)調(diào)試調(diào)試邏輯支持觀察和修改存儲器和寄存器支持?jǐn)帱c單步運行和停機命令在使用 c2進行調(diào)試時所有的模擬和數(shù)字外設(shè)都可全功能運行兩個 c2 接口引腳可以與用戶功能共享使在系統(tǒng)調(diào)試功能不占用封裝引腳 每種器件都可在工業(yè)溫度范圍-45到85內(nèi)用 27v-36v 的電壓工作端口 io 和rst 引腳都容許 5v的輸入信號電壓7 spi總線介紹其中我們所用到的spi0總線是增強性外設(shè)接口spi0提供訪問一個全雙工同步串行總線的能力spi0可

43、以作為主器件或從器件工作可以使用3線或4線方式并可以同一總線上支持多個主器件和從器件從選擇信號nss可被配置為輸入以選擇工作在從方式的spi0或在多主環(huán)境中禁止主方式操作以避免兩個以上主器件試圖同時進行數(shù)據(jù)交換時發(fā)生spi總線沖突nss可以被配置為片選 輸出在主方式或在3線操作時被禁止在主方式可以用其他通用端口io引腳選擇多個從器件其原理圖及所用到的寄存器如圖312所示圖 312 spi總線工作原理圖由原理圖可知若要正常使用spi就必須對時鐘速率寄存器spi0ckr配置寄存器spi0cfg控制寄存器spi0cn進行配置另外320單片機的端口為采用浮動的交叉開關(guān)配置型的在使用之前必須對其進行配置

44、才能將spi總線信號引出單片機引腳16spi所使用的有四個信號引腳mosisckmisonss其中mosi為主輸出從輸入信號sck為串行時鐘信號miso為主輸入從輸出信號nss的功能取決于nssmd1與nssmd0位的設(shè)置lcd顯示電路 液晶顯示模塊lcd在電路中主要起到一個顯示的功能其通信協(xié)議與ad7795一樣也是spi總線形式其具體特性如下所述一特點mzlh04-12864為一塊12864點陣的lcd顯示模組模組自帶兩種字號的漢字庫包含一二級漢字庫以及兩種字號的ascii碼西文字庫并且自帶基本繪圖功能包括畫點畫直線矩形圓形等此外該模塊特色的地方就是還自帶有直接數(shù)字顯示17模組為串行spi接

45、口接口簡單操作方便與各種mcu均可進行方便簡單的接口操作二結(jié)構(gòu)及引腳圖圖313為mzlh04-12864模塊中的結(jié)構(gòu)尺寸示意圖圖313 lcd結(jié)構(gòu)尺寸圖314為mzlh04-12864模塊中的引腳分布示意圖圖314 模塊引腳分布示意圖lcd的接線相對簡單如圖315所示圖315 lcd接線圖電源電路作為一個系統(tǒng)電源是必不可少的電路是一切工作的前提在目前鋰離子電池技術(shù)已經(jīng)比較成熟大量應(yīng)用于手機等便攜電子設(shè)備里并且有體積小容量大放電穩(wěn)等多種優(yōu)點所以本次我們選用4節(jié)可充鋰離子電池作為能量源但在該設(shè)計中電源要經(jīng)過穩(wěn)壓芯片穩(wěn)壓后才能為電路供電部分電路為33v供電部分為5v供電這就需要我們設(shè)計一定的電源電路

46、來實現(xiàn)不同電壓的輸出 33v電源方案33v電源選用ti公司的tps78930穩(wěn)壓芯片其應(yīng)用電路如圖316所示 圖316 按鍵開關(guān)及3v電源電路該電路分兩部分一部分為開關(guān)控制電路另一部分為穩(wěn)壓電路其中bat54c內(nèi)部是兩個二極管內(nèi)部電路為其作用相當(dāng)于一個或門電路在開關(guān)電路中當(dāng)系統(tǒng)處于關(guān)機狀態(tài)此時按下按鍵s1bat54c的1腳得電使三極管處于飽合狀態(tài)此時三極管的集電極為低電平從而使fdn336場效應(yīng)管導(dǎo)通主控得電當(dāng)主控得電后由pow_ctrl輸出高電平代替s1作用此時s1彈起而fdn336持續(xù)導(dǎo)通供后續(xù)電路用電在開機狀態(tài)下如要斷電只須再次按下s1單片機檢測到pow_int的高電平信號通過內(nèi)部程序處

47、理延時100ms以使各模塊完成正在進行的工作使pow_ctrl輸出低電平此時bat54c的12都為低電平三極管截止集電極為高電平從而使場效應(yīng)管截止使后續(xù)電路斷電另外pow_int除了做中斷信號的檢測外通過47k與100k的分壓把它接在ad的輸入端又可以對電池的電量進行檢測以確保電池不會過放保護電池此按鍵設(shè)計主要參考瑞芯微mp4電源方案設(shè)計體積小巧而且功耗極低經(jīng)測量關(guān)斷情況下漏電流為0005ua 電源信號經(jīng)過01uf電容的去耦分別供給33v穩(wěn)壓芯片tps78930和5v升壓電路751tps78930是一個低電壓穩(wěn)壓器充許最大電流100ma對于我們的系統(tǒng)足以維持工作共有5個引腳1為in是電源的輸入

48、端輸入范圍是4v到10v2為gnd3為en該引腳是芯片的使能端口當(dāng)接低電平時芯片正常工作當(dāng)接高電平時芯片處于低功耗狀態(tài)4為bypass為外部偏置電容的輸入端和一個內(nèi)部電阻相連組成一個低通濾波器以減小電源的噪聲5為out穩(wěn)壓的輸出端輸出33v的穩(wěn)定電壓 5v電源系統(tǒng)5v供電電源即可選用四節(jié)電池經(jīng)過穩(wěn)壓芯片穩(wěn)壓后的電壓 電源監(jiān)控為了不影響滅火機器人行走需要隨時了解電池的耗電量和可用量為此我們設(shè)定了電源監(jiān)控用單片機內(nèi)部ad測量電源電壓并通過液晶顯示滅火機器人整體設(shè)計 整體結(jié)構(gòu)滅火小車的第一層擴展板結(jié)構(gòu)主要有火焰?zhèn)鞲衅?個車頭的中間及左右各有一個lm339電壓比較器電路5v穩(wěn)壓芯片電路水泵電機驅(qū)動電路

49、光耦驅(qū)動電路電源檢測電路電源端口等滅火小車的第二層擴展板結(jié)構(gòu)主要有避障電路單片機控制電路等滅火小車的第三層擴展板結(jié)構(gòu)主要有盛水器及其噴頭液晶顯示器等 cpu引腳的設(shè)定cpu的p10comcomwm信號控制小車電機的轉(zhuǎn)速p04p20p21為火焰?zhèn)鞲衅鬏斎胄盘柗謩e為左中右側(cè)的火焰?zhèn)鞲衅鞯男盘杙12p13為光電開關(guān)輸入信號具體接口如圖317所示圖317 單片機接口示意圖系統(tǒng)的軟件設(shè)計在進行微機控制系統(tǒng)設(shè)計時我們根據(jù)單片機的具體情況使用silicon laboratories ide軟件采用主流設(shè)計語言c語言對單片機進行編程實現(xiàn)各項功能c語言功能豐富表達能力強目標(biāo)程序效率高可移植性好既具有高級語言的優(yōu)

50、點又具有低級語言的許多特點應(yīng)用十分廣泛滅火機器人系統(tǒng)總體流程圖此部分是小車運行的核心部分起著控制小車所有運行狀態(tài)的作用具有導(dǎo)向和決策的功能程序控制流程圖如圖41所示圖41 控制流程圖系統(tǒng)總體流程是小車進入驅(qū)動后由入口進入場地能夠避開障礙物前進一旦檢測到有火源就由單片機控制啟動水泵電機進行滅火滅火完成后繼續(xù)前進重復(fù)剛才的過程直至小車由出口出來結(jié)束本次任務(wù)18在此過程中各個模塊彼此配合完成各自的功能在一個周期完成后為防止在工作過程中電池過放此時再進行一次電量檢測至此一個完整的工作過程就完了程序流程圖 小車滅火的主程序軟件流程圖如圖42所示首先對小車進行初始化在這個階段讓小車檢測火源確定自己的位置接

51、著小車前進前進的同時能夠避開障礙物并能夠檢測火源如果檢測到火源存在停止前進調(diào)整車頭位置啟動水泵噴水滅火接著再判斷是否將火滅掉如果火已經(jīng)熄滅則小車?yán)^續(xù)前進尋找下一個火源如果沒有熄滅則水泵繼續(xù)開啟19主程序流程圖如圖42所示圖42 主程序軟件流程圖 小車避障模塊程序軟件流程圖避障模塊程序首先采集光電開關(guān)傳回的信號判斷當(dāng)前小車周圍是否有障礙物通過車頭的兩個光電開關(guān)判斷是否有障礙物避障模塊程序流程圖如圖43所示圖43 避障模塊 火源模塊程序軟件流程圖如果火焰?zhèn)鞲衅鞯男盘栵@示火焰在小車的前方則小車?yán)^續(xù)前進一段距離啟動水泵滅火如果檢測到火焰在小車的左方則小車左轉(zhuǎn)90度啟動水泵滅火如果小車檢測到火焰在小車的

52、右方則小車右轉(zhuǎn)90度啟動水泵滅火若沒有檢測到火源則繼續(xù)前進火焰?zhèn)鞲衅髂K程序流程圖如圖44所示圖44 判斷火源位置模塊液晶顯示的編程 spi總線工作原理數(shù)模轉(zhuǎn)換和液晶顯示都用到了spi總線的編程所以對spi的編程介紹如下spi總線上的所有數(shù)據(jù)傳輸都由spi主器件啟動通過將主允許標(biāo)志mstenspi0cfg6置 1 將 spi0置于主方式當(dāng)處于主方式時向 spi0數(shù)據(jù)寄存器spi0dat寫入一個字節(jié)時是寫發(fā)送緩沖器如果 spi 移位寄存器為空發(fā)送緩沖器中的數(shù)據(jù)字節(jié)被傳送到移位寄存器數(shù)據(jù)傳輸開始spi0 主器件立即在 mosi 線上串行移出數(shù)據(jù)同時在 sck上提供串行時鐘在傳輸結(jié)束后 spifsp

53、i0cn7標(biāo)志被置為邏輯 1如果中斷被允許在 spif 標(biāo)志置位時將產(chǎn)生一個中斷請求在全雙工操作中當(dāng) spi 主器件在 mosi 線向從器件發(fā)送數(shù)據(jù)時被尋址的 spi 從器件可以同時在 miso 線上向主器件發(fā)送其移位寄存器中的內(nèi)容因此spif 標(biāo)志既作為發(fā)送完成標(biāo)志又作為接收數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好標(biāo)志從從器件接收的數(shù)據(jù)字節(jié)以 msb 在先的形式傳送到主器件的移位寄存器當(dāng)一個數(shù)據(jù)字節(jié)被完全移入移位寄存器時便被傳送到接收緩沖器處理器通過讀 spi0dat 來讀該緩沖器 液晶編程對于液晶的編程有相應(yīng)的控制指令字如下所示表41液晶命令字表命令功能命令功能命令功能80清屏01繪點07顯示ascii81設(shè)置asci

54、i02畫直線08顯示漢字82漢字類型03矩形框0b顯示uchar83設(shè)置繪圖色04矩形0cushort89字符覆蓋模式05圓框0e位圖顯示8a背光亮度06圓注以上數(shù)字均為16進制數(shù)如果相對lcd進行操作只需對相應(yīng)控制字進行更改即可讀取數(shù)字亦是如此mzlh04模塊有一個復(fù)位引腳可以對該引腳輸入一個低電平的脈沖使模組復(fù)位復(fù)位需要低電平輸入持續(xù)至少2ms在恢復(fù)高電平后需要等待10ms后方可以對模組進行顯示的控制操作如果模組復(fù)位不正常時將無法正常工作另外lcd使用spi通信指令其時鐘頻率不得高于2mhz系統(tǒng)實現(xiàn)在滅火場地點燃蠟燭載入程序?qū)⑿≤嚪旁趫龅厣洗蜷_小車的電源讓小車自主發(fā)現(xiàn)火源 蠟燭 并讓小車自動將火滅掉共進行10次試驗其中4次小車能夠躲避障礙物滅掉全部4根蠟燭2次小車能夠基本躲避障礙物并滅掉部分蠟燭2次小車不能夠避開障礙物中途運動到了死角1次由于水泵角度不合適導(dǎo)致小車停在火源附近一直噴水1次由于小車中途電量不足停在半路測試顯示在小車的直線運行過程中小車會出現(xiàn)左右搖擺的現(xiàn)象如下所示1小車是初始角度的測試顯示小車的初始角度偏移越小小車在運行中就越穩(wěn)定2通過用pwm調(diào)速結(jié)果顯示小車的

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