電子設(shè)計大賽_消防車報告

1、 . PAGE38 / NUMPAGES38 . 消防智能電動車（D題）參賽學(xué)生：專業(yè)：電子信息工程學(xué)校：電子科技大學(xué)指導(dǎo)教師：摘要本設(shè)計中智能小車采用兩塊凌陽SPCE061A單片機作為檢測和控制的核心，實現(xiàn)電動車的智能控制，包括路面尋線、火源檢測、智能避障、路程測量、智能滅火、數(shù)碼管顯示、語音報警等功能。尋線方式采用反射式光電傳感器感知與地面顏色有較大差別的引導(dǎo)線，障礙物判斷采用集成紅外傳感器，火源探測利用紅外傳感器加比較器。驅(qū)動電機采用直流電機，電機控制方式為PWM控制。電機控制核心采用凌陽SPCE061A單片機，控制系統(tǒng)與電路用光電耦合器完全隔離以避免干擾。實現(xiàn)的功能是：從安全區(qū)出發(fā)，自

2、動檢測火源并選擇路線滅火，遇到障礙物能夠?qū)崿F(xiàn)智能躲避，兩個火源均完全滅掉后按原路回到安全區(qū)。在此過程中遇到不同情況會用不同聲音報警，并顯示滅火數(shù)目和小車的路程。關(guān)鍵詞：火源探測 路面尋線 智能避障 Simple Intelligentized Electric Motors AutomobileAbstract:Based on two microcontrollers ,SPCE061A of SUNPLUS,the model car can race intelligently by detecting white lines on the black ground.Including

3、the road surface hunting, the fire hazard examination, the intelligence evade bond, the distance survey, the intelligent fire fighting, the nixietube demonstrated, the alarm the fire and so on the functions.The hunting way uses the reflection type electro-optical sensor sensation and the ground colo

4、r has the wide difference inlet line.The obstacle judgment uses the integrated infrared sensor.The fire hazard survey use infrared sensor adds the comparator.Electrical machinery is direct current machine,The electrical machinery control mode is the PWM control. The electrical machinery control core

5、 uses insults the positive SPCE061A monolithic integrated circuit, The control system and circuit isolates completely with the photoelectricity coupler avoids disturbing. The realization function is: Embarks from the safe area,The automatic detection fire hazard and chooses the route fire fighting,

6、Meets the obstacle to be able to realize the intelligent avoidance, After two fire areput out completely,it return to the safe area according to the old route. Encounters the different situation in this process to be able to use the different sound to report the police,And demonstrates the fire figh

7、ting number and the distance.the car coveredKey words:search for the line,intelligently,search for the fire目錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc145770532 1系統(tǒng)方案選擇與論證 PAGEREF _Toc145770532 h 4HYPERLINK l _Toc1457705331.1設(shè)計要求 PAGEREF _Toc145770533 h 4HYPERLINK l _Toc1457705341.1.1任務(wù) PAGEREF _Toc145770534

8、 h 4HYPERLINK l _Toc1457705351.1.2要求 PAGEREF _Toc145770535 h 4HYPERLINK l _Toc1457705361.2系統(tǒng)方案對比論證 PAGEREF _Toc145770536 h 5HYPERLINK l _Toc1457705371.2.1系統(tǒng)總體方案設(shè)計論證 PAGEREF _Toc145770537 h 5HYPERLINK l _Toc1457705381.2.2各模塊方案選擇與論證 PAGEREF _Toc145770538 h 6HYPERLINK l _Toc1457705391.2.3系統(tǒng)各模塊的最終方案 PAG

9、EREF _Toc145770539 h 14HYPERLINK l _Toc1457705402.系統(tǒng)的軟、硬件設(shè)計與實現(xiàn) PAGEREF _Toc145770540 h 15HYPERLINK l _Toc1457705412.1.系統(tǒng)硬件基本組成部分的設(shè)計思想 PAGEREF _Toc145770541 h 15HYPERLINK l _Toc1457705422.1.1控制部分 PAGEREF _Toc145770542 h 15HYPERLINK l _Toc1457705432.1.2檢測部分 PAGEREF _Toc145770543 h 16HYPERLINK l _Toc14

10、57705442.1.3功能實現(xiàn)部分 PAGEREF _Toc145770544 h 16HYPERLINK l _Toc1457705452.2主要單元電路的電路圖和說明 PAGEREF _Toc145770545 h 17HYPERLINK l _Toc1457705462.2.1控制部分單元電路圖 PAGEREF _Toc145770546 h 17HYPERLINK l _Toc1457705472.2.2檢測部分的單元電路圖 PAGEREF _Toc145770547 h 20HYPERLINK l _Toc1457705482.2.3功能實現(xiàn)部分 PAGEREF _Toc14577

11、0548 h 21HYPERLINK l _Toc1457705492.3系統(tǒng)的軟件設(shè)計 PAGEREF _Toc145770549 h 23HYPERLINK l _Toc1457705502.3.1系統(tǒng)主程序流程圖 PAGEREF _Toc145770550 h 24HYPERLINK l _Toc1457705512.3.2各部分子程序設(shè)計 PAGEREF _Toc145770551 h 25HYPERLINK l _Toc1457705523系統(tǒng)測試、調(diào)整 PAGEREF _Toc145770552 h 27HYPERLINK l _Toc1457705533.1各部分測試過程和數(shù)據(jù)

12、PAGEREF _Toc145770553 h 27HYPERLINK l _Toc1457705543.1.1線路檢測部分測試 PAGEREF _Toc145770554 h 27HYPERLINK l _Toc1457705553.1.2火焰檢測部分測試 PAGEREF _Toc145770555 h 27HYPERLINK l _Toc1457705563.1.3 紅外探障部分測試 PAGEREF _Toc145770556 h 29HYPERLINK l _Toc1457705573.2系統(tǒng)實現(xiàn)的功能測試 PAGEREF _Toc145770557 h 29HYPERLINK l _T

13、oc1457705583.3整車測試 PAGEREF _Toc145770558 h 29HYPERLINK l _Toc1457705593.4測試儀器 PAGEREF _Toc145770559 h 30HYPERLINK l _Toc1457705604總結(jié) PAGEREF _Toc145770560 h 30HYPERLINK l _Toc145770561附錄 PAGEREF _Toc145770561 h 31HYPERLINK l _Toc145770562附錄1 主要元器件清單 PAGEREF _Toc145770562 h 31HYPERLINK l _Toc14577056

14、3附錄2 部分程序清單 PAGEREF _Toc145770563 h 31HYPERLINK l _Toc145770564附錄3 印制電路板 PAGEREF _Toc145770564 h 32HYPERLINK l _Toc145770565參考文獻 PAGEREF _Toc145770565 h 351系統(tǒng)方案選擇與論證1.1設(shè)計要求1.1.1任務(wù)設(shè)計制作一個消防智能小車模型，能到指定區(qū)域進行搶險滅火工作。以蠟燭模擬火源，隨機分布在場地中，場地如圖所示：1.1.2要求根據(jù)題目要求我們?yōu)樽约旱脑O(shè)計確定了以下目標(biāo)：基本部分：（1）小車從安全區(qū)域啟動后能自行尋找到火源并發(fā)出警報。（2）對場地

15、中隨機出現(xiàn)的2個火源，小車能夠發(fā)現(xiàn)并將其完全撲滅，并且總時間不超過5分鐘。（3）能夠自動計算和顯示撲滅的火源數(shù)。發(fā)揮部分：（4）滅火完畢后小車能夠返回到安全區(qū)域（原位）。（5）能夠自動計算和顯示路程。（6）能夠用不同聲音對不同的狀態(tài)進行報警。（7）若在第一個火源或兩個火源被撲滅后再出現(xiàn)一個火源，也能發(fā)現(xiàn)并將其撲滅。（8）可以躲避在任一格點處的障礙物，且障礙物可多于四個。1.2系統(tǒng)方案對比論證1.2.1系統(tǒng)總體方案設(shè)計論證本系統(tǒng)大體上分為九個基本模塊，它們的關(guān)系可由如下方框圖示意我們最初有以下幾個總體方案：方案一：小車兩側(cè)安裝兩個輪子由兩個普通直流電機帶動，前后各安裝一個萬向輪，方便小車拐彎并起

16、平衡支撐作用。在小車中間放一軸承，軸承上安裝一個火焰?zhèn)鞲衅骱鸵粋€紅外探測器，通過軸承旋轉(zhuǎn)來帶動兩傳感器轉(zhuǎn)動，以檢測火源和障礙物，小車下方四個角上安裝四個光電傳感器尋線，檢測小車壓線的情況，小車前方安裝風(fēng)扇用以滅火。小車在安全區(qū)時，軸承轉(zhuǎn)動先對場地進行掃描尋找火源，找到后再確定滅火路線，在行進過程中再通過紅外傳感器來探測障礙物并避開，達到火源處后再確定火源的具體方向，小車轉(zhuǎn)動使風(fēng)扇對準(zhǔn)火源吹風(fēng)，滅火完畢后按照程序記錄的路線回到安全區(qū)。這種方案在傳感器的探測方面比較精確，但情況太多，程序分支龐大，過于復(fù)雜，不易實現(xiàn)。方案二：車身設(shè)計與方案一一樣，在小車兩側(cè)各安裝一個火焰?zhèn)鞲衅骱鸵粋€風(fēng)扇，傳感器輸出

17、信號經(jīng)比較器來判斷火源的遠近，左側(cè)通過放大可探測到95cm以的火源，右側(cè)傳感器沒有接放大器，只可檢測到近距離（25cm）的火源。小車下方四個角上安裝四個光電傳感器呈矩形分布，進行尋線，檢測小車壓線的情況，主要起導(dǎo)向功能。另外在中間安裝兩個傳感器，左右距離比前后兩對傳感器大一些，主要起定位功能。小車從安全區(qū)出發(fā)后直走到達中線后左拐，開啟左側(cè)傳感器探測左側(cè)半個場地火源的情況，發(fā)現(xiàn)火源則在下一路口左拐若此時正好在障礙物所處的兩條線上則小車后退到前一個路口再左拐，然后兩側(cè)傳感器均開啟，哪一側(cè)檢測到火源就開啟哪一側(cè)的風(fēng)扇將火源吹滅。然后回到中線上繼續(xù)前行探測火源，到達邊線后原地轉(zhuǎn)180度對右側(cè)的半個場地

18、進行探測，程序與左半側(cè)基本一樣?；鹪慈繙缤旰螅≤囇刂芯€返回安全區(qū)。在此過程中遇到各種不同情況就調(diào)用不同語音程序，進行語音報警。同時用數(shù)碼管來顯示撲滅火源的數(shù)目和總的路程。這種方案硬件簡單，軟件實現(xiàn)起來思路也比較清晰，但并沒有真正起到避障的效果，現(xiàn)在是已知障礙物的位置所以能避開，若臨時改變障礙物的位置，則這一方案就不能實現(xiàn)避障，也就無法完成滅火任務(wù)。方案三：車身設(shè)計不變，小車前方增加一個紅外障礙物探測傳感器，在小車兩側(cè)各安裝一個火焰?zhèn)鞲衅骱鸵粋€風(fēng)扇，傳感器輸出信號經(jīng)電容濾波進入比較器來判斷火源的遠近，通過調(diào)節(jié)變阻器能調(diào)節(jié)比較器的參考電壓，從而將火源的距離分成遠近兩檔。左側(cè)為遠距離檔可探測到1

19、05cm以的火源，右側(cè)傳感器可檢測到30cm以的火源，為近距離檔。共安裝六個尋線傳感器，小車下方四個角上各安裝四個光電傳感器呈矩形分布，進行尋線，檢測小車壓線的情況，主要起導(dǎo)向功能。另外在中間安裝兩個傳感器，左右距離比前后兩對傳感器稍大一些，主要起定位作用。小車從安全區(qū)出發(fā)后直走到達中線后左拐，開啟左側(cè)傳感器探測左側(cè)半個場地火源的情況，若發(fā)現(xiàn)火源則在下一路口左拐，然后兩側(cè)傳感器均開啟，哪一側(cè)檢測到火源就開啟哪一側(cè)的風(fēng)扇將火源吹滅。然后回到中線上繼續(xù)前行探測火源，到達邊線后原地轉(zhuǎn)180度對右側(cè)的半個場地進行探測，程序與左半側(cè)基本一樣。在此滅火過程中紅外探障一直開著，遇到障礙物后走一“弓”形繞過，

20、回到主線上后繼續(xù)探測，火源全部滅完后，小車沿中線返回安全區(qū)。在此過程中遇到各種不同情況就調(diào)用不同語音程序，進行語音報警。同時用數(shù)碼管來顯示撲滅火源的數(shù)目和總的路程。該方案是對方案二的修改完善，在方案二的基礎(chǔ)上加進了紅外避障模塊。1.2.2各模塊方案選擇與論證1.2.2.1控制器模塊（單片機的選擇）單片機控制模塊在本系統(tǒng)中處于核心地位。其工作包括處理鍵盤輸入、顯示模塊控制、響應(yīng)傳感器中斷、控制電機運行等。對單片機控制模塊的基本要具有較高的速度、資源配置滿足要求。方案一：采用傳統(tǒng)的8位89C51單片機作為運動物體的控制中心。經(jīng)典51 單片機具有價格低廉,使用簡單等特點，但其運算速度低，功能單一，R

21、AM、ROM空間小、不穩(wěn)定等缺點。本題目要求有較大的RAM，由于小車的顛簸需要比較穩(wěn)定的系統(tǒng)，若采用89C51需要做RAM，ROM來擴展其存空間，其硬件工作量必然大大增多。而高檔的MCS-51系衍生產(chǎn)品價格昂貴、冗余資源較多、使用圍較窄。采用89C51單片機實現(xiàn)，單片機軟件編程自由度大，可用編程實現(xiàn)各種控制算法和邏輯控制。但是89C51需外接模數(shù)轉(zhuǎn)換器來滿足數(shù)據(jù)采樣，硬件電路相對復(fù)雜。另外，51單片機在線操作不易掌握，需要用仿真器來實現(xiàn)軟硬件調(diào)試，較為繁瑣。方案二：采用凌陽SPCE061A單片機實現(xiàn)，該單片機部資源豐富，集成了A/D，D/A，易于數(shù)據(jù)的采集，同時由于其在線仿真技術(shù)，軟硬件調(diào)試方

22、便，對于電子設(shè)計競賽這種時間緊，任務(wù)多的開發(fā)來說是極為有利的?；谏鲜龇治?，我們擬選擇方案二。方案二：采用FPGA（現(xiàn)場可編輯門列陣）作為系統(tǒng)控制器。FPGA可以實現(xiàn)各種復(fù)雜的邏輯功能，規(guī)模大，集成度高，體積小，穩(wěn)定性好，并且可利用EDA軟件進行仿真和調(diào)試。FPGA采用并行工作方式，提高了系統(tǒng)的處理速度，常用于大規(guī)模實時性要求較高的系統(tǒng)。在本設(shè)計中小車速度不能過快，故FPGA的高速處理能力得不到充分發(fā)揮 方案三：采用PHILIPS公司的LPC213X-ARM系列為控制器核心。高集成度的32位嵌入式ARM控制器核心功能強大速度快，邏輯功能處理能力強。并可以進行JTAG在線仿真，支持ADS1.2集

23、成開發(fā)環(huán)境，置USB接口，具有良好的控制與通信功能。部PLL電路可調(diào)整系統(tǒng)時鐘可使CPU時鐘最大達到60M赫茲，運算速度很高。用于較高的系統(tǒng)與操作系統(tǒng)，適用于32 位ARM嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)。作為控制小車的核心部件顯得資源的運用效率很低，而且ARM的價格比較貴，程序的要求也比較高。方案四:采用16位單片機SPCE061A作為小車運動的控制中心。SPCE061A具有豐富的資源：RAM，ROM空間大、指令周期短、運算速度快、低功耗、低電壓、可編程音頻處理，單片機SPCE061A的晶振頻率為32.768KHZ，有32K的FLASH，3.3V供電，32位可編程并行I/O口，兩個十六位可編程定時/計數(shù)器，

24、可以自動設(shè)置預(yù)設(shè)初值，具有運行/睡眠方式下的看門狗維護功能。易于編寫和調(diào)試等優(yōu)點。尤其在復(fù)雜的數(shù)學(xué)運算，其運算速度快，精度高，在控制步進電機時運行速度比一般51單片機快。采用凌陽16位SPCE061A單片機。此單片機功能較強、兼容性好、性價比高；具有體積小、集成度高、易擴展、可靠性高、功耗小以與具有較高的數(shù)據(jù)處理和運算能力，系統(tǒng)最高時鐘頻率可達49MHz，運行速度快；而且由于凌陽SPCE061A單片機部集成了A/D、D/A轉(zhuǎn)換器，不需外加A/D、D/A器件。通過采樣取樣，結(jié)合部A/D、D/A，構(gòu)成閉環(huán)反饋調(diào)整控制。此種方案既能實現(xiàn)智能化的特點，簡化硬件電路，提高測量精度，同時也能利用軟件對測量

25、誤差進行補償，這給調(diào)試、維護和功能的擴展、性能的提高，帶來了極大的方便。按照題目要求，控制器主要接收和辨識紅外傳感器傳來的信號，處理尋線?；鹪磦鞲衅鞯男盘柼幚磉\算。兩個電機的動作控制，滅火風(fēng)扇電機的控制，以與躲避障礙物到達火源處滅火且小車速度，同時系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)比較穩(wěn)定?；谝陨戏桨笇Ρ?，與其資源的利用、運算速度等各個方面的綜合考慮，我們采用方案四。1.2.2.2火源探測模塊火源探測模塊是本設(shè)計中比較重要的一部分，因為要實現(xiàn)消防車滅火，必須先找到火源，這樣才能決定小車的滅火路線。該模塊若處理不當(dāng)直接會導(dǎo)致整個設(shè)計的失敗，找不到火源就無法完成任務(wù)。方案一：采用日本HAMAMATSU公司生產(chǎn)的R2868

26、火焰?zhèn)鞲衅鳎ㄗ贤猓┡cC3704探測模塊R2868 是利用紫外線 TRON 通過金屬的光電效果和瓦斯乘法效果來發(fā)現(xiàn)火星源，它具有很小的體積和很寬敏感角度(擇向性),并能快速準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)從火焰被發(fā)出的弱紫外線，但其工作電壓為32525V，價格昂貴，獨立的高電源不易解決，故排除了該方案。方案二：采用納英特公司的火焰?zhèn)鞲衅鳎t外）用一個火焰?zhèn)鞲衅鳎惭b在小車前方，從火焰?zhèn)鞲衅鞯玫降男盘柦?jīng)整流放大，再通過AD轉(zhuǎn)換接單片機由程序?qū)⒒鹧婢嚯x分為遠近兩檔，遠距離測到火焰可確定小車的基本行進方向，進入近距離檔后調(diào)整方向?qū)?zhǔn)火源，開啟風(fēng)扇將其吹滅。但這樣增加了程序編寫的難度，并且試驗證明AD轉(zhuǎn)換不夠穩(wěn)定，誤差較大，

27、故排除了該方案。方案三：采用納英特公司的火焰?zhèn)鞲衅鳎t外），與相關(guān)外圍電路。用兩個傳感器分別安裝在小車的兩側(cè)進行遠近距離的定位檢測，火焰?zhèn)鞲衅鞣答伒男盘柦?jīng)電容濾波，再通過比較器后，輸入到單片機的I/O A端口，通過調(diào)節(jié)變阻器大小改變比較器的參考電壓，從而將火焰距離分為兩個檔，近距離檔和遠距離檔，該方案優(yōu)點是工作電壓低，擇向性好，遠近距離的定位準(zhǔn)確，能消除火源放置的各種特殊情況，而不存在盲區(qū)。所需器件相對價廉，方向精確度可以利用圓筒小孔定位，使方向精度提高，準(zhǔn)確尋找到火源。優(yōu)勢很明顯，故采用此種方案。綜上所述，我們采用方案三，雙火焰?zhèn)鞲衅鬟h近精確定位系統(tǒng)。1.2.2.3尋線前進模塊光電檢測模塊是

28、用以實現(xiàn)小車沿著場地上標(biāo)出的白色路線運動的，且不能偏離該軌跡。題目中路徑是一條2.5cm寬的白線，周圍場地是黑色膠皮，可以利用傳感器來感知軌跡方案一：可見光發(fā)光二極管與光敏二極管組成的發(fā)射-接收電路。這種方案的缺點在于其他環(huán)境光源會對光敏二極管的工作產(chǎn)生很大干擾，對環(huán)境的要求比較高。一旦外界光亮條件改變，很可能造成誤判和漏判，即使是采用超高亮發(fā)光二極管可以降低一定的干擾，但這將增加額外的功率損耗，因此沒有采用否定這個方案。 方案二：采用一左一右兩個紅外發(fā)射接收對管。處理電路如圖1.2.2.3a所示，在該電路中，加比較器LM311的目的，是使模擬量轉(zhuǎn)化為開關(guān)量，便于處理。為使發(fā)射有一定的功率，發(fā)

29、射回路要求不小于20mA的電流。根據(jù)公式故可選擇R1=150。啟動時，小車跨騎在白色膠紙上。兩個紅外發(fā)射接收對管，安裝在小車兩側(cè)，輸出為低電壓，當(dāng)小車走偏，偏離白線時，輸出為高電壓。但該方案電路較復(fù)雜，運行經(jīng)過試驗耗電量比較大，運行也不很穩(wěn)定，受電源，環(huán)境影響比較大 ，造價成本都不是最優(yōu)化的選擇。方案三：采用顏色傳感器。目前顏色傳感器的應(yīng)用，越來越廣泛，效果也可以。但幾百元的價格與相對復(fù)雜的處理電路，并且還需要光源，對環(huán)境光源有要求，如果環(huán)境光源有變化，會造成一定的影響。所以也不是一個很好的選擇。方案四：采用光電傳感器檢測。當(dāng)光線照射到下方場地上時會發(fā)生反射，由于黑色膠皮和白色膠紙的反射系數(shù)不

30、同，光電傳感器可根據(jù)接收到的反射光強弱來判斷是否偏離白線。使用六個集成的反射式光電傳感器，其中四個傳感器位于小車的四個角上，呈矩形分布，中間兩傳感器左右距離大一些，前后四個傳感器主要是用來為前進和后退導(dǎo)向的，而中間兩個則是為了精確定位的，看小車中心是否到達路口，根據(jù)傳感器狀態(tài)的變化來判斷小車偏離膠紙的情況以與路口的不同情況，從而調(diào)整小車的運動。小車上傳感器的安裝位置如圖1.2.2.3b所示?；谏厦娴挠懻?，我們選用了抗干擾能力強且易于實現(xiàn)的方案四。1.2.2.4障礙物檢測躲避模塊障礙物檢測模塊是用來判斷小車前方是否有障礙物并確定小車與障礙物之間的距離、障礙物的位置。為了確保小車在行駛過程中避免

31、撞到障礙物,系統(tǒng)需要利用測距傳感器檢測出障礙物與小車之間的距離,或記錄下障礙物所在線路，使小車做出正確的動作,避免與障礙物相撞。躲避障礙物的模塊有以下幾種方案。方案一：采用激光傳感器測距，激光傳感器能非常準(zhǔn)確地測出小車與障礙物的距離，采用激光傳感器檢測距離,是利用光的反射原理進行距離的測量.激光具有方向性強,亮度高,單色性好,傳輸速度快(C=3108m/s)等優(yōu)點,因此激光傳感器具有抗干擾強,測量精度高,反應(yīng)速度快等特點.但由于激光是以光速傳播的,距離與時間的關(guān)系滿足:2S=CT1,在本系統(tǒng)中障礙物離小車的距離最大不超過2m,所以T14/C=1.3310-8s,而單片機機器時鐘為晶體振蕩器的1

32、/12(一般單片機采用12Mhz或6Mhz的晶振),遠大于T1,因此需要添加外部的發(fā)射電路才能適合單片機接收,同時,由于激光傳感器的制作比較精細(xì)使其價格過高.單片機控制信號在延時后控制激光發(fā)射器發(fā)射激光束,同時開始計時,當(dāng)接收器將接收的信號反饋給單片機時計時停止，通過時間差和光速的特點計算路程。但價格比較高，處理過程復(fù)雜，所以不符合我們的要求。方案二：采用超聲傳感器，進口的超聲傳感器，換能器件薄，并且?guī)幚黼娐罚敵雠c距離成比例的模擬信號，通過AD轉(zhuǎn)換，可獲得距離信息，價格貴。也有一些較簡單的超聲傳感器與處理電路，能輸出開關(guān)量信息，價格也不貴，是一個好的選擇，應(yīng)用單片機發(fā)射和接受超聲波傳感器信

33、號的方框圖如圖1.2.1.4a所示單片機發(fā)出40kMhz的脈沖信號,通過驅(qū)動電路由超聲波的發(fā)射器發(fā)射出去,連續(xù)發(fā)十個,同時定時器開始計時,如果接收器在發(fā)完十個脈沖后未接收到反饋信號,則判斷無障礙物,延時后單片機再發(fā)十個脈沖信號;如果接收器收到反饋信號,則判斷有障礙物,并通知單片機停止計時.通過時間差計算距離.設(shè)超聲波在空氣中的傳播速度為344m/s,則根據(jù)計時器記錄的時間t,就可以計算出發(fā)射點距障礙物的距離(s),即s=344t/2.但是附近的障礙也能反射超聲波形成干擾，測量距離誤差比較大，最近距離的精度也不是很高，題目中的要求顯示每個方格的規(guī)格為30*30cm，近距離的測距會形成一些二次或者

34、三次反射對準(zhǔn)確的定位有一定的影響。 方案三：采用左右兩個紅外傳感器。紅外傳感器，是目前使用比較普遍的一種避障傳感器，其處理電路如圖1.2.1.4b所示，通過調(diào)節(jié)R23、R24兩個電位器，可調(diào)節(jié)兩個紅外傳感器的檢測距離為1080cm，開關(guān)量輸出，即輸出為TTL電平。但電路比較復(fù)雜，不易實現(xiàn)，而且環(huán)境里的其他熱源比如人、煙頭、電源等能熱源都能影響到其工作的穩(wěn)定性，故排除了這種方案。方案四：采用近距離可調(diào)光電開關(guān)，當(dāng)小車尋線走到障礙物前時光電開關(guān)發(fā)出信號使小車停下，并返回上一個路口轉(zhuǎn)彎，走一個“弓”字避開障礙物繼續(xù)前進。這樣很容易實現(xiàn)避障功能，造價比較低，精度也比較高，（光電開關(guān)的距離也可以根據(jù)實際

35、要求進行優(yōu)化調(diào)節(jié)，根據(jù)題目的要求我們將最小距離定在10cm以）故實現(xiàn)起來比較簡單，容易方便穩(wěn)定，滿足各方面的要求。按照題目要求需要準(zhǔn)確識別障礙并能避開障礙，從而實現(xiàn)避障，滅火功能。我們選擇了方案四。1.2.2.5路程測量模塊方案一：采用開關(guān)式霍爾元件，將磁鐵固定在小汽車的車輪上,當(dāng)車輪轉(zhuǎn)動時,磁鐵也跟著轉(zhuǎn)動,霍爾元件感應(yīng)到磁場的變化時,就會產(chǎn)生通斷效果,使單片機的定時器的輸入端產(chǎn)生高低電平的變化,從而記錄小車車輪轉(zhuǎn)動的圈數(shù),假設(shè)為N,并設(shè)車輪的周長為L,通過公式S=N*L就可以計算出小汽車在一段時間的行程。這種測量方法的測量數(shù)據(jù)只能是車輪周長的整數(shù)倍，路程短誤差還比較小，一旦走的路程長，拐彎、

36、避障倒車等因素比較多的時候誤差就會累積起來，不精確。例如：小車的車輪半徑為1cm，那么這種測量方法的最小誤差也將達到6cm。不符合題目的要求，因此在最大限度提高精度方面暫不采用此方案。方案二：采用透光式光電傳感器，硬件電路如圖1.2.1.5所示。在小汽車的車輪上鉆若干小孔，設(shè)小孔的個數(shù)為n。在車輪轉(zhuǎn)動時，發(fā)光二極管發(fā)射的光被沒有孔的地方遮擋時，光敏三極管不能導(dǎo)通，光敏三極管的集電極輸出為高電平，經(jīng)CD40106反相后，單片機定時器的輸入端為低電平。在有小孔的地方，發(fā)光二極管發(fā)射的光就會透過小孔照射到光敏三極管上，使光敏三極管導(dǎo)通，此時光敏三極管的集電極輸出為低電平。在經(jīng)CD40106反相后，單

37、片機定時器的輸入為高電平。單片機定時器就會準(zhǔn)確記錄下這種高低電平的變化的次數(shù)，即通過的小孔的個數(shù)。假設(shè)為N, 并設(shè)車輪的周長與方案一的一樣也是L，某段時間的行程計算公式為：S=N*L/n可以看到這種測量方法的最小誤差為方案一的1/n，可較為精確地測量出小汽車的行程。并且可以進行誤差控制，因為孔的個數(shù)與誤差成反比，要想提高準(zhǔn)確度只要增加小孔的個數(shù)就可以。方案三：由于場地的特殊性數(shù)格數(shù)計路程，路程的測量可直接在程序中實現(xiàn)，由于本題中場地被均勻地分成30 cm*30 cm的小方格，只要讓小車走整格數(shù)并記錄格數(shù)n1，在每個路口處做出動作（繼續(xù)前進或拐彎）并在原格數(shù)基礎(chǔ)上加1，則整格數(shù)部分的路程可直接由

38、公式s1=n1*30cm算出。另外不到整格數(shù)的部分可通過透光式光電傳感器來計算，其計算公式為s2=N*L/n則最后總的路程可表示為S=s1+s2= n1*30+ N*L/n通過對以上方案的對比，綜合考慮路程計算的精度和實現(xiàn)的難易程度，我們采用了方案三。1.2.2.6小車電機驅(qū)動模塊電機驅(qū)動模塊是本系統(tǒng)的執(zhí)行機構(gòu)，用于控制小車的運動。因為本系統(tǒng)中未設(shè)置位置傳感器，系統(tǒng)對位置的定位完全靠軟件來實現(xiàn)，這就要求電機的控制精度必須要高。電機驅(qū)動電路選擇方案一:利用9012、2SC8050、與電機構(gòu)成驅(qū)動電路。如果單片機控制口輸出高電平，9012截止，2SC8050截止，電機停止運轉(zhuǎn)。單片機控制口輸出低電

39、平時，9012導(dǎo)通，2SC8050導(dǎo)通，電機開始運轉(zhuǎn)。該電路比較簡單，輸出功率足夠大，足以推動電機工作，并且電機工作時三極管性能非常穩(wěn)定。但該方案中單片機部分和電機供電部分沒有完全隔離，而電動機在切換時會產(chǎn)生巨大的反電動勢，經(jīng)常燒壞單片機。故沒有使用該方案。方案二：使用多個功率放大器驅(qū)動電機。通過使用不同的放大電路和不同參數(shù)的器件，可以達到不同的放大要求，放大后能夠得到較大的功率。但由于放大電路很難做到完全一致，當(dāng)電機的功率較大時運行起來會不穩(wěn)定，而且電路的制作會比較復(fù)雜。因此也沒有選擇這種方案。方案三：使用61板上四個接口B0、B1、B2、B3來實現(xiàn)對小車上電機的控制。首先在外部小車前后各放

40、一個萬向輪，兩側(cè)為雙動力輪。61板的四個控制端口B0、B1、B2、B3分別接左電機A接口、左電機B接口、右電機A接口、右電機B接口。表1.2.2.6 電機轉(zhuǎn)動狀態(tài)編碼：左電機右電機左電機右電機電動車運行狀態(tài)B0B1B2B30101正轉(zhuǎn)正轉(zhuǎn)前行0110正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)右轉(zhuǎn)0111正轉(zhuǎn)停以右電機為中心原地右轉(zhuǎn)1001反轉(zhuǎn)正轉(zhuǎn)左轉(zhuǎn)1101停正轉(zhuǎn)以左電機為中心原地左轉(zhuǎn)1010反轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)后退由上表可知，只要通過軟件編程設(shè)定61板的四個控制端口B0、B1、B2、B3的不同編碼，就可得到電動車的前進，后退，旋轉(zhuǎn)等不同的運行狀態(tài)。實現(xiàn)起來比較容易，并且誤差較小。故基于上述分析，我們采用了方案三。電機類型選擇方案一：采用

41、減速小型直流電機。減速直流電機控制精度很低，雖不能準(zhǔn)確控制電機轉(zhuǎn)速，但可控制電機正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、不轉(zhuǎn)等動作，速度均勻性好。這已足夠我們控制小車前進、拐彎、后退等簡單工作，且控制簡單，電源要求低，易于實現(xiàn)。方案二：采用專用步進電機驅(qū)動器與與其配套的步進電機。步進電機是數(shù)字控制電機，用這種方案的控制精度（可控制角度）、效率和可靠性都很高，但價格過高、重量大、占用口資源多且控制復(fù)雜對電源要求也高，故被我們排除了。通過以上對比，我們選擇使用普通直流電機。電機的選擇方案一：采用直流電機控制懸掛物體的運動，直流電機力量大，能獲得較大的啟動轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)動速度快，但由于存在機械觸點，直流電機容易產(chǎn)生噪聲，而且單獨使用

42、時不能完成位置控制，需要配以傳感器才能控制定位。方案二：采用步進電機控制懸掛物體的準(zhǔn)確運動，步進電機不需要使用傳感器就能精確定位，而且通過給定的脈沖周期，能夠以任意速度轉(zhuǎn)動，定距運動較精確。雖然步進電機不能高速轉(zhuǎn)動，但根據(jù)題目要求的時間和移動距離，步進電機完全能夠符合要求，是該種要求下廣泛使用的一種電機?；谏鲜隼碚摲治?，我們擬選擇方案二。1.2.2.7滅火模塊方案一：用風(fēng)扇將蠟燭吹滅，檢測并確定火源在課吹滅的圍后由單片機控制風(fēng)扇開啟，吹滅蠟燭。經(jīng)實驗確定當(dāng)采用6V電源給風(fēng)扇電機供電時，火源在30cm以都可被吹滅。能達到要求，并且簡單方便各方面的實現(xiàn)都比較簡單，工作也比較穩(wěn)定，調(diào)試快捷。適合應(yīng)

43、用。方案二：用水管噴滅，原理圖與上圖相仿只是將J1接口換成噴頭的電動機，由于整個系統(tǒng)是電子系統(tǒng)，如用水則有可能發(fā)生斷路或出現(xiàn)危險，并且小車還要承載水的重量，對小車電機驅(qū)動要求比較高，故排除這種方案，選擇方案一。1.2.2.8數(shù)碼管顯示模塊在本設(shè)計中有兩個需要顯示的部分，即吹滅火源的數(shù)目和小車的路程方案一：使用16位字符型液晶（LCD）顯示。液晶顯示屏具有低功耗、影像穩(wěn)定不閃爍、畫面效果好、抗干擾能力強等特點。液晶動態(tài)顯示功能強大，可以實現(xiàn)歡迎信息的顯示，并提供了一個友好的用戶界面，使系統(tǒng)更加直觀，更趨智能化和人性化。但液晶以點陣的模式顯示各種符號，需要利用控制芯片創(chuàng)建字符庫，編程工作量大，本題

44、中要顯示兩部分則需分屏顯示，工作量就會更大，增加了不少難度，并且平時沒有這方面的準(zhǔn)備，規(guī)定時間不可能做得很好，故排除了該方案。方案二：使用傳統(tǒng)的數(shù)碼管顯示，采用動態(tài)掃描的方式。陵陽61板可同時驅(qū)動8個數(shù)碼管，編程容易，硬件電路調(diào)試簡單，顯示兩部分也比較好控制。缺點是顯示的容不夠豐富，但能準(zhǔn)確顯示數(shù)據(jù)，能很好地達到我們所需要的顯示路程，滅火數(shù)量的數(shù)據(jù)。故傳統(tǒng)的數(shù)碼管顯示即可符合我們的要求。綜上所述，本設(shè)計采用了方案二，使用凌陽公司的61板實現(xiàn)數(shù)碼管顯示。顯示的選擇方案一：用LED數(shù)碼管顯示設(shè)定的坐標(biāo)，本題中只需要六只LED數(shù)碼管進行動態(tài)顯示即可以顯示X軸和Y軸的坐標(biāo)，優(yōu)點是接口簡單，易于控制，缺

45、點是只能用于比較簡單的數(shù)字顯示。方案二：用LCD液晶顯示器顯示，優(yōu)點是能顯示更多的字符，有著良好的人機界面，缺點是控制比較復(fù)雜。由于凌陽SPCE061A單片機有著豐富的硬件資源，加上現(xiàn)代社會的發(fā)展對人機界面的要求越來越高。基于上述考慮，所以我們選擇方案二。1.2.2.9語音報警模塊采用陵陽61板自身攜帶的語音模塊,在避障、拐彎、發(fā)現(xiàn)火源、滅火等動作做出的同時調(diào)用不同的語音程序模塊進行語音報警，這些工作都是直接在程序中完成的。61單片機具有豐富的音樂庫函數(shù)，我們只需要錄制我們所要的音樂然后放在FLASH存儲器里面進行調(diào)用，或者直接調(diào)用其音樂函數(shù)庫里的不同聲音就能出色地完成任務(wù)。1.2.2.10電

46、源模塊采用普通的電池組供電就能實現(xiàn)我們的要求，我們計劃一共使用六盒電池，兩盒6V電池分別用在小車電機上和紅外探障傳感器上，風(fēng)扇采用9V電源，另外三塊4.5V電池用在兩塊61板和傳感器的供電上。風(fēng)扇使用9V和小車電機用6V電源是為了增加驅(qū)動能力，而小車的兩個電機使用一個電源是為了使兩電機的轉(zhuǎn)速一樣。電源的選擇方案一：所有器件都采用單一電源。這樣供電雖然比較簡單，但是由于電動機啟動瞬間電流很大，而且給定脈沖信號驅(qū)動的電機電流波動較大，會造成電壓不穩(wěn)、有毛刺等干擾，對單片機系統(tǒng)造成嚴(yán)重的干擾，缺點十分明顯。方案二：雙電源供電。將電機驅(qū)動電源（12V）和單片機的供電電源（5V）完全隔開，這樣設(shè)計可以徹

47、底消除電機驅(qū)動所造成的干擾，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性?；谏鲜隹紤]，所以我們選擇方案二。1.2.3系統(tǒng)各模塊的最終方案經(jīng)過仔細(xì)分析和論證，我們決定系統(tǒng)10個模塊的最終方案如下：（1）控制器模塊：選擇兩塊凌陽61單片機SPCE061A作為小車運動的控制中心（2）火源探測模塊：采用雙火焰?zhèn)鞲衅骶_定位系統(tǒng)。（3）尋線前進模塊：采用6個光電傳感器來引導(dǎo)和調(diào)整小車的動作（4）障礙物檢測躲避模塊：選用了紅外傳感器避障（5）路程測量模塊：采用數(shù)格數(shù)的方法來記錄整數(shù)路程，非整格數(shù)的部分采用透光式傳感器來計算，公式為： S=s1+s2=n1*30+ N*L/n（6）小車電機驅(qū)動模塊：采用普通直流電機，雙驅(qū)動四接口方

48、式、PWM脈寬調(diào)速（7）滅火模塊：在小車兩側(cè)分別安裝兩個風(fēng)扇對火源進行吹風(fēng)（8）數(shù)碼管顯示模塊：路程長度采用四位數(shù)碼管并口動態(tài)掃描，吹滅火源數(shù)用另一數(shù)碼管獨立顯示，另外檢測到火源時點亮一個二極管來顯示（9）語音播報模塊：直接采用凌陽61自身帶的語音模塊進行語音報警（10）電源模塊：直接采用電池組，分別做出4.5V、6V和9V電池組2.系統(tǒng)的軟、硬件設(shè)計與實現(xiàn)2.1.系統(tǒng)硬件基本組成部分的設(shè)計思想本題是一個光機電一體的綜合設(shè)計，在設(shè)計中應(yīng)用了檢測技術(shù)、自動技術(shù)和電子技術(shù)。系統(tǒng)硬件可以分為控制部分、檢測部分和功能實現(xiàn)部分。2.1.1控制部分（1）車身動力部分電機部分采用普通直流電機PWM模式控制，

49、PWM模式易于控制電機轉(zhuǎn)速和拐彎的角度，并且采用雙電機驅(qū)動以利于小車的原地轉(zhuǎn)向、后退等動作的完成。如原地左轉(zhuǎn)則可通過控制左側(cè)電機反轉(zhuǎn)，右側(cè)電機正傳來實現(xiàn)。（2）單片機控制部分單片機我們選用了兩塊陵陽61板，利用其自身攜帶的語音、顯示等模塊功能，并且其口資源比較豐富，使我們可以比較輕松得將題目中的發(fā)揮部分也一塊完成。一塊單片機用來接收火焰探測和路面檢測的信號以與紅外探障信號并進行分析后通過控制電機轉(zhuǎn)動來控制小車的運動，最終避開障礙物到達火源處滅火，作為主要控制模塊，另一塊單片機負(fù)責(zé)語音播報、數(shù)碼管顯示和路程測量，分擔(dān)第一塊單片機的部分功能任務(wù)。2.1.2檢測部分這一部分是車身控制和功能實現(xiàn)部分的

50、基礎(chǔ)，單片機通過對傳感器信號的處理來控制電機正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)或不轉(zhuǎn)，從而控制小車前進、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)、后退、原地轉(zhuǎn)等動作，基本原理可用下圖來表示（1）傳感器檢測部分又包括紅外火焰?zhèn)鞲衅鳈z測、紅外障礙物檢測和光電尋線傳感器檢測三大塊?；鹧嫣綔y我們利用了溫度變化對紅外傳感器電流的影響，同時距離遠近對傳感器輸出也有明顯的影響，再通過比較器與參考電壓相比較，就可以判斷火源的方向和大體距離。障礙物探測我們用的是紅外傳感器。原理與尋線傳感器相仿，我們采用的是集成模塊，直接將探測距離規(guī)定在10cm左右，進入10cm以電平由低變高。尋線前進我們采用的是光電類型的傳感器，主要是考慮到場地和路徑的顏色灰度相差很大，對光源的

51、反射情況差別也很大，從而影響傳感器輸出的信號，單片機接收到尋線傳感器的信號后，就會控制電機作出相應(yīng)的動作，避開障礙物，完成滅火任務(wù)。（2）另外程序避障與路程測量屬于智能檢測。這一部分沒有用到硬件，而是純粹利用軟件編程記錄格數(shù)來避開障礙物所在的線和計算路程，這樣設(shè)計的主要考慮是為了降低硬件實現(xiàn)的難度。2.1.3功能實現(xiàn)部分（1）滅火部分滅火我們采用的是兩個風(fēng)扇，分別安裝在小車的兩側(cè)，這樣設(shè)計小車停止后不用轉(zhuǎn)向即可進行滅火，減少了再次尋找火源具體位置的繁瑣。（2）顯示部分顯示我們采用的是數(shù)碼管動態(tài)顯示，用一位數(shù)碼管來顯示撲滅的火源數(shù)，再用四位數(shù)碼管來顯示小車走過的路程。另外在檢測到火源時點亮一個二

52、極管來表示（3）語音部分我們事先利用陵陽61板子自身的語音模塊進行錄音，將各種報警信息存儲在單片機，然后在滅火過程中遇到什么樣的情況就調(diào)用哪一部分報警語音程序。（4）測量路程部分路程測量分為兩部分：程序數(shù)格數(shù)記錄整數(shù)部分，非整格數(shù)的部分采用透光式光電傳感器來計算。透光式光電傳感器安裝在車輪的一側(cè)，通過遮光利用傳感器在有無光照時輸出電平高低變化的特性來記錄遮光次數(shù)N，利用公式S=N*L/n來計算。最后總的路程可表示為S=s1+s2= n1*30+ N*L/n2.2主要單元電路的電路圖和說明2.2.1控制部分單元電路圖（1）車身動力部分電路圖圖2.2.1a是我們設(shè)計電機驅(qū)動電路的最初依據(jù)和出發(fā)點，

53、它是通過調(diào)節(jié)脈寬來調(diào)節(jié)加速時間以達到調(diào)節(jié)電機速度的目的，比較容易實現(xiàn)。使用61板上四個接口B0、B1、B2、B3來實現(xiàn)對小車上電機的控制。首先在外部小車前后各放一個萬向輪，兩側(cè)為雙動力輪，部電路如圖2.2.1b所示，當(dāng)A輸入為低電平，B輸入為高電平時，驅(qū)動電機正轉(zhuǎn)。當(dāng)A輸入為高電平，B輸入為低電平時，驅(qū)動電機反轉(zhuǎn)。A、B都為高電平時電機停止，A、B不能同時為低電平。4個二極管可以起到保護晶體管的作用。功率晶體管采用TP512光耦器驅(qū)動，將控制部分與電動機驅(qū)動部分隔離。61板的四個控制端口B0、B1、B2、B3分別接左電機A口、B口、右電機A口、B口。表2.2.1 電機轉(zhuǎn)動狀態(tài)編碼：B0B1B2

54、B3左電機右電機小車運行狀態(tài)0101正轉(zhuǎn)正轉(zhuǎn)前行0110正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)右轉(zhuǎn)0111正轉(zhuǎn)停以右電機為中心原地右轉(zhuǎn)1001反轉(zhuǎn)正轉(zhuǎn)左轉(zhuǎn)1101停正轉(zhuǎn)以左電機為中心原地左轉(zhuǎn)1010反轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)后退由上表可知，只要通過軟件編程設(shè)定61板的四個控制端口B0、B1、B2、B3的不同編碼，就可得到電動車的前進，后退，旋轉(zhuǎn)等不同的運行狀態(tài)。（2）單片機控制部分陵陽61板具有以下性能：工作電壓（CPU）VDD為2.4V3.6V32位通用可編程輸入/輸出端口，且接口電壓VDDH為2.45.5V2個16位可編程定時器/計數(shù)器（可自動預(yù)制初始計數(shù)值）2個10位DAC（數(shù)模轉(zhuǎn)換）輸出通道置32K FLASH和2K字SRAM等2.

55、2.2檢測部分的單元電路圖（1）火焰探測電路在圖2.2.2a電路中AB為火焰?zhèn)鞲衅鞯慕涌?，電阻R1既有保護作用又可起到抬高電勢的作用，為保護傳感器并滿足我們的電壓圍要求，電阻R1最終選擇取120K，而電容C1則是用來消除外界干擾、濾波的，大約為0.1F，通過調(diào)節(jié)變阻器R3可以調(diào)節(jié)比較器的參考電壓進而調(diào)節(jié)感應(yīng)到火源的距離。試驗得到的數(shù)據(jù)為 ： R3=27時，火焰探測器可感應(yīng)到25cm以的火源，視為近距離檔，而R3很小時，95cm以的火源均可感應(yīng)到，視為遠距離檔。C為比較器的輸出端，通過檢測輸出端電壓的高低就可以判斷火源的位置。（2）尋線檢測電路在圖2.2.2b中LED為發(fā)光二極管發(fā)出光信號，D1

56、二極管為接收端，A接單片機，電阻R1、R2對二極管起保護作用。工作原理為：當(dāng)D1接收不到光信號時截止A端相當(dāng)于接地為低電平，D1接收到光信號時被擊穿，相當(dāng)于一條導(dǎo)線直接與VCC相連為高電平。通過高低電平的變化就可以判斷小車是否沿著白色膠紙前進，發(fā)現(xiàn)偏離可以與時調(diào)整。（3）障礙物探測電路原理與尋線傳感器一樣，都是利用光敏二極管電阻隨光照強度變化明顯的特性。我們采用的是集成傳感器，感應(yīng)距離為10cm，即10cm以只要有障礙物傳感器輸出就會由低電平變?yōu)楦唠娖健?.2.3功能實現(xiàn)部分（1）風(fēng)扇電機部分電路風(fēng)扇電動機直接由61單片機來控制，當(dāng)單片機判斷進入能吹滅火源的圍后，由程序來判斷是哪一側(cè)有火源，然

57、后開啟那一側(cè)的風(fēng)扇電機進行滅火。并且如圖2.2.3a所示，我們用光歐將單片機與電動機隔離開來。（2）數(shù)碼管顯示部分圖2.2.3b 為并行動態(tài)顯示電路，共12個引腳接在單片機上，其中下面8個為并行數(shù)據(jù)接口，上面四條線為片選線，由于我們采用的是共陽數(shù)碼管，故片選線中哪一位為0（低電平）哪一位就被點亮，這時并行接口輸出的8位二進制LED碼就會一塊付給這個數(shù)碼管，電腦依次讓四位數(shù)碼管循環(huán)置0，并且讓并行接口的8位數(shù)據(jù)相應(yīng)的顯示路程的四位數(shù)字，這樣就實現(xiàn)了對數(shù)碼管的動態(tài)掃描。另外，撲滅火源的數(shù)目由另一數(shù)碼管獨立顯示，直接接單片機的8個引腳，而當(dāng)發(fā)現(xiàn)火源時單片機會控制一個引腳點亮一個二極管。（3）語音播報

58、部分陵陽61板具有強大的語音處理功能，如圖2.2.3c所示，X1是語音的MIC輸入端，自帶自動增益（AGC）控制，J3是語音輸出接口，一個2pin的插針外接喇叭，由DAC輸出引腳21或22經(jīng)語音集成放大器SPY0030A放大，然后輸出，SPY0030A是凌陽的一款芯片，功能相當(dāng)于LM386，但是比LM386音質(zhì)好，它可以工作在2.46.0V圍，最大輸出功率可達700mW（LM386必須工作在4V以上，而且功率只有100mW）。圖2.2.3d是我們直接套用陵陽61單片機上的音頻播放模塊的電路圖。 2.3系統(tǒng)的軟件設(shè)計系統(tǒng)軟件設(shè)計采用C語言，對單片機進行編程實現(xiàn)各項功能。程序是在Windows X

59、P SP2 環(huán)境下采用unSP IDE 2.0.0軟件編寫的，可以實現(xiàn)小車對光電傳感器的查詢，滅火電路的控制，電機方向的確定等功能。2.3.1系統(tǒng)主程序流程圖圖2.3.1 系統(tǒng)主程序流程圖主程序主要起到一個導(dǎo)向和決策功能，決定什么時候小車該做什么。小車各種功能的實現(xiàn)主要通過調(diào)用具體的子程序。2.3.2各部分子程序設(shè)計（1）火焰探測子程序圖2.3.2a火焰探測程序模塊 (2)障礙物探測子程序（3）尋線子程序3系統(tǒng)測試、調(diào)整為了確定系統(tǒng)與題目要求的符合程度，我們對系統(tǒng)中的關(guān)鍵部分進行了實際的測試。3.1各部分測試過程和數(shù)據(jù)3.1.1線路檢測部分測試首先規(guī)定傳感器的感應(yīng)距離為1cm，發(fā)射管的保護電阻

60、R2=510，接收管D1的保護電阻R1=20K。表3.1.1 尋線傳感器測試數(shù)據(jù)次數(shù)傳感器與地面距離 (cm)輸出電壓(V)10514.521.53.7322.03.1.2火焰檢測部分測試火焰?zhèn)鞲衅麟娐穮?shù)測試變阻器R3的阻值待定用Rx 來表示近距離的Rx值表3.1.2a火焰與傳感器的距離(cm)比較器信號輸入(V)比較器信號輸出(V)201.203.04152.683.04理論值：5=5=1.23V結(jié)論：比較電壓為1.24VRx=6.51k遠距離的Rx值表 3.1.2b距離(cm)信號輸入(V)信號輸出(V)1000.482.96800.642.96理論值：5=5=0.44V結(jié)論：比較電壓為