畢業(yè)設(shè)計---滅火機(jī)器人的設(shè)計

1、<p>　　本科生畢業(yè)論文（設(shè)計）</p><p>　　論 文 題 目： 滅火機(jī)器人的設(shè)計 </p><p>　　姓 名： </p><p>　　院 系： 工學(xué)院 </p><p>　　專 業(yè)： 電

2、氣工程及其自動化 </p><p>　　班 級： </p><p>　　指 導(dǎo) 教 師： </p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　機(jī)器人（Robot）是自動執(zhí)行工作的機(jī)器裝置。它既

3、可以接受人類指揮，又可以運(yùn)行預(yù)先編排的程序，也可以根據(jù)以人工智能技術(shù)制定的原則綱領(lǐng)行動。它的任務(wù)是協(xié)助或取代人類工作的工作，例如生產(chǎn)業(yè)、建筑業(yè)，或是危險的工作。</p><p>　　現(xiàn)在，國際上對機(jī)器人的概念已經(jīng)逐漸趨近一致。一般說來，人們都可以接受這種說法，即機(jī)器人是靠自身動力和控制能力來實(shí)現(xiàn)各種功能的一種機(jī)器。聯(lián)合國標(biāo)準(zhǔn)化組織采納了美國機(jī)器人協(xié)會給機(jī)器人下的定義：“一種可編程和多功能的，用來搬運(yùn)材料、零件、工

4、具的操作機(jī)；或是為了執(zhí)行不同的任務(wù)而具有可改變和可編程動作的專門系統(tǒng)?！?lt;/p><p>　　隨著社會與國家的發(fā)展，在經(jīng)濟(jì)迅速增長的同時，各種危險場所不可避免的火災(zāi)頻繁出現(xiàn)，給社會安全造成了很多隱患，于是現(xiàn)代火災(zāi)及時補(bǔ)救已成為迫在眉睫需要解決的問題，救火早一刻就少一分損失，消防救援人員固然速度已經(jīng)很快，但也需要一段不小的時間，而且進(jìn)入救火現(xiàn)場還有生命危險的可能，于是消防機(jī)器人的理念誕生了，笨設(shè)計主要就是針對消防機(jī)

5、器人的制作與研究，機(jī)器人以AT89S52單片機(jī)為控制核心，加以電源電路、電機(jī)驅(qū)動、光電傳感電路、火焰檢測電路、滅火風(fēng)扇以及其它電路構(gòu)成。電源電路提供系統(tǒng)所需的工作電源，專用電機(jī)驅(qū)動芯片驅(qū)動電機(jī)控制機(jī)器人的前進(jìn)后退以及轉(zhuǎn)向，光電對管完成尋跡和避障，光敏電阻傳感器檢測火焰，滅火風(fēng)扇進(jìn)行滅火。本設(shè)計制作的消防機(jī)器人具有簡易滅火功能，達(dá)到了實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場滅火的目的，設(shè)計較好地完成了課題目標(biāo)。</p><p><b>

6、　　Abstract</b></p><p>　　The Robot is automatic Robot (executed) the machine work. It can accept human command, and can run in the program, also can be arranged according to the principle of artificial

7、intelligence technology platform for action. Its mission is to assist or replace human work work, such as manufacturing, construction, or dangerous job.</p><p>　　Now, on the concept of international robot ha

8、s gradually reaching agreement. Generally speaking, people can accept this statement, namely the robot is under their own power and control ability to achieve various functions of a machine. UN standardization organizati

9、on adopted American association of robot to robot definition: "a programmable and multi-function, material handling, parts and tools for CaoZuoJi; or different tasks and can change and programmable action of special

10、 system."</p><p>　　Along with the development of society and the state, in rapid economic growth, at the same time, various dangerous places inevitably occur frequently, and give the fire caused many hi

11、dden danger of social security, and has become a modern fire timely remedial urgent needs to solve the problem of fire, as a moment, fire crews loss rate is fast, but also needs to have a period of time, and enter the fi

12、re scene and dangerous life may be, so fire robot concept was born, stupid design is mainly for t</p><p><b>　　1 緒 論</b></p><p>　　1.1 機(jī)器人產(chǎn)生的背景</p><p>　　機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展，它應(yīng)該說是一個科學(xué)

13、技術(shù)發(fā)展共同的一個綜合性的結(jié)果，也同時，為社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展產(chǎn)生了一個重大影響的一門科學(xué)技術(shù)，它的發(fā)展歸功于在第二次世界大戰(zhàn)中，各國加強(qiáng)了經(jīng)濟(jì)的投入，就加強(qiáng)了本國的經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。</p><p>　　另一方面它也是生產(chǎn)力發(fā)展的需求的必然結(jié)果，也是人類自身發(fā)展的必然結(jié)果，那么人類的發(fā)展隨著人們這種社會發(fā)展的情況，人們越來越不斷探討自然過程中，在改造自然過程中，認(rèn)識自然過程中，實(shí)現(xiàn)人們對不可達(dá)世界的認(rèn)識和改造，這也是人們在科

14、技發(fā)展過程中的一個客觀需要。</p><p>　　那么什么是機(jī)器人呢？人們一般的理解來看，機(jī)器人是具有一些類似人的功能的機(jī)械電子裝置，或者叫自動化裝置，它仍然是個機(jī)器，它有三個特點(diǎn)，一個是有類人的功能，比如說作業(yè)功能，感知功能，行走功能，還能完成各種動作，它還有一個特點(diǎn)是根據(jù)人的編程能自動的工作，這里一個顯著的特點(diǎn)，就是它可以編程，改變它的工作、動作、工作的對象，和工作的一些要求，它是人造的機(jī)器或機(jī)械電子裝置。但

15、從完整的更為深遠(yuǎn)的機(jī)器人定義來看，應(yīng)該更強(qiáng)調(diào)機(jī)器人智能，所以人們又提出來機(jī)器人的定義是能夠感知環(huán)境，能夠有學(xué)習(xí)、情感和對外界一種邏輯判斷思維的這種機(jī)器。那么這給機(jī)器人提出來更高層次的要求，展望21世紀(jì)，機(jī)器人將是一個與20世紀(jì)計算機(jī)的普及一樣，會深入地應(yīng)用到各個領(lǐng)域，在21世紀(jì)的前20年是機(jī)器人從制造業(yè)走向非制造業(yè)的發(fā)展一個重要時期，也是智能機(jī)器人發(fā)展的一個關(guān)鍵時期。</p><p>　　1.2 機(jī)器人技術(shù)發(fā)展

16、及現(xiàn)狀</p><p>　　1.2.1 機(jī)器人的發(fā)展</p><p>　　機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展，它應(yīng)該說是一個科學(xué)技術(shù)發(fā)展共同的一個綜合性的結(jié)果，同時，為社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展產(chǎn)生了一個重大影響的一門科學(xué)技術(shù)，它的發(fā)展歸功于在第二次世界大戰(zhàn)中各國加強(qiáng)了經(jīng)濟(jì)的投入，就加強(qiáng)了本國的經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。比如說日本，戰(zhàn)后以后開始進(jìn)行汽車的工業(yè)，那么這時候由于它人力的缺乏，它迫切需要一種機(jī)器人來進(jìn)行大批量的制造，提高

17、生產(chǎn)效率降低人的勞動強(qiáng)度，這是從社會發(fā)展需求本身的一個需求。另一方面它也是生產(chǎn)力發(fā)展的需求的必然結(jié)果，也是人類自身發(fā)展的必然結(jié)果，那么人類的發(fā)展隨著人們逐漸的這種社會發(fā)展的情況，人們越來越不斷探討自然過程中，在改造自然過程中，認(rèn)識自然過程中,來需求能夠解放人的一種奴隸。那么這種奴隸就是代替人們?nèi)ツ軌驈氖聫?fù)雜和繁重的體力勞動，實(shí)現(xiàn)人們對不可達(dá)世界的認(rèn)識和改造，這也是人們在科技發(fā)展過程中的一個客觀需要。但另一方面，盡管人們有各種各樣的好的想

18、法，但是它也歸功于電子技術(shù)，計算機(jī)技術(shù)以及制造技術(shù)等相關(guān)技術(shù)的發(fā)展而產(chǎn)生了提供了強(qiáng)大的技術(shù)保證。</p><p>　　那么機(jī)器人怎么產(chǎn)生的呢？這是在1920年，有一個捷克斯洛伐克的一個作家叫卡佩克，他寫了一本科幻小說，叫《羅薩姆的機(jī)器人萬能公司》。這本小說中他構(gòu)思了一個和幻想了一個機(jī)器人，它的名字叫羅伯特，也就是我們英文中的Robot，它可以不吃飯，它能夠不知疲勞的，不知疲倦地進(jìn)行工作。在1920年前后，大家也知

19、道是在第一次世界大戰(zhàn)以后，是各國工業(yè)發(fā)展比較迅速的時期，我們看到電影《摩登時代》，卓別林主演的人變成了機(jī)器人，在生產(chǎn)線中天天的進(jìn)行勞動。人們在這種煩躁的體力勞動中就幻想有一種能代替人完成這樣工作的想像、一種需要，這個小說在1924年和1927年的時候被紛紛傳到了日本、法國和歐洲國家，還變成了一種當(dāng)時的木偶劇和一些話劇，所以這樣的一個機(jī)器人的名詞就向全世界鋪展開來，當(dāng)時人們還認(rèn)為是一個科幻小說，還沒有把它跟我們?nèi)粘５膶W(xué)習(xí)工作和生產(chǎn)結(jié)合起來

20、。</p><p>　　在20世紀(jì)70年代到20世紀(jì)80年代初期，工業(yè)機(jī)器人變成產(chǎn)品以后，得到全世界的普遍應(yīng)用以后，那么很多研究機(jī)構(gòu)開始研究第二代具有感知功能的機(jī)器人，出現(xiàn)了瑞典的ABB公司，德國的KUKA機(jī)器人公司，日本幾家公司和日本的FUNAC公司，都在工業(yè)機(jī)器人方面都有很大的作為，同時我們也看到機(jī)器人的應(yīng)用在不斷拓寬，它已經(jīng)從工業(yè)上的一些應(yīng)用，擴(kuò)展到了服務(wù)行業(yè)，擴(kuò)展了它的作業(yè)空間，向海洋空間和服務(wù)醫(yī)療等等行

21、業(yè)的使用。所以從這張圖可以看出機(jī)器人發(fā)展的幾個過程。</p><p>　　那么總結(jié)一下，我們認(rèn)為，機(jī)器人有三個發(fā)展階段，那么也就是說，我們習(xí)慣于把機(jī)器人分成三類，一種是第一代機(jī)器人，那么也叫示教再現(xiàn)型機(jī)器人，它是通過一個計算機(jī)，來控制一個多自由度的一個機(jī)械，通過示教存儲程序和信息，工作時把信息讀取出來，然后發(fā)出指令，這樣的話機(jī)器人可以重復(fù)的根據(jù)人當(dāng)時示教的結(jié)果，再現(xiàn)出這種動作，比方說汽車的點(diǎn)焊機(jī)器人，它只要把這個

22、點(diǎn)焊的過程示教完以后，它總是重復(fù)這樣一種工作，它對于外界的環(huán)境沒有感知，這個力操作力的大小，這個工件存在不存在，焊的好與壞，它并不知道，那么實(shí)際上這種從第一代機(jī)器人，也就存在它這種缺陷，因此，在20世紀(jì)70年代后期，人們開始研究第二代機(jī)器人，叫帶感覺的機(jī)器人，這種帶感覺的機(jī)器人是類似人在某種功能的感覺，比如說力覺、觸覺、滑覺、視覺、聽覺和人進(jìn)行相類比，有了各種各樣的感覺，比方說在機(jī)器人抓一個物體的時候，它實(shí)際上力的大小能感覺出來，它能夠

23、通過視覺，能夠去感受和識別它的形狀、大小、顏色。抓一個雞蛋，它能通過一個觸覺，知道它的力的大小和滑動的情況。</p><p>　　那么第三代機(jī)器人，也是我們機(jī)器人學(xué)中一個理想的所追求的最高級的階段，叫智能機(jī)器人，那么只要告訴它做什么，不用告訴它怎么去做，它就能完成運(yùn)動，感知思維和人機(jī)通訊的這種功能和機(jī)能，那么這個目前的發(fā)展還是相對的只是在局部有這種智能的概念和含義，但真正完整意義的這種智能機(jī)器人實(shí)際上并沒有存在，

24、而只是隨著我們不斷的科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，智能的概念越來越豐富，它內(nèi)涵越來越寬。</p><p>　　那么從三代機(jī)器人發(fā)展過程中，從另一個方面，我們對機(jī)器人從應(yīng)用的角度進(jìn)行了分類，比如說工業(yè)機(jī)器人，它包括點(diǎn)焊、弧焊、噴漆、搬運(yùn)、碼垛，在工業(yè)現(xiàn)場中工作的這種機(jī)器人，我們統(tǒng)稱為工業(yè)機(jī)器人，那么從不同的應(yīng)用中，到水下去作業(yè)的叫水下機(jī)器人，到空間作業(yè)的叫空間機(jī)器人，同時又存在農(nóng)業(yè)、林業(yè)、牧業(yè)，對醫(yī)療機(jī)器人叫醫(yī)用機(jī)器人，還包括娛

25、樂機(jī)器人，建筑和居室上用的機(jī)器人，所以從應(yīng)用分類，它包括從行業(yè)、應(yīng)用角度，也可以進(jìn)行這樣簡單的分類。</p><p>　　1.2.2 滅火機(jī)器人</p><p>　　近幾十年中，大量的高層、地下建筑與大型的石化企業(yè)不斷涌現(xiàn)。由于這些建筑的特殊性，發(fā)生火災(zāi)時，不能快速高效的滅火。為了解決這一問題，盡快救助火災(zāi)中的受害者，最大限度的保證消防人員的安全，消防機(jī)器人研究被提到了議事日程。而機(jī)器人

26、技術(shù)的發(fā)展也為這一要求的實(shí)現(xiàn)提供了技術(shù)上的保證，使得消防機(jī)器人應(yīng)運(yùn)而生。</p><p>　　從二十世紀(jì)八十年代開始，世界許多國家都進(jìn)行了消防機(jī)器人的研究。美國和蘇聯(lián)最早進(jìn)行消防機(jī)器人的研究，而后日本、英國、法國等國家都紛紛開展了消防機(jī)器人的研究，目前已有多種不同類型的消防機(jī)器人用于各種火災(zāi)場合。 </p><p>　　我國從八十年代末期開始消防機(jī)器人的研究，公安部上海消防研究所等單位在消

27、防機(jī)器人的研究中取得了大量的成果，"自行式消防炮"已經(jīng)投入市場，"履帶輪式消防滅火偵察機(jī)器人"也于2000年6月通過了國家驗(yàn)收。但是，我國消防機(jī)器人的研究還處在初級階段，還有許多有待研究的問題。比如，高層建筑發(fā)生火災(zāi)時，消防人員不可能在短時間內(nèi)到達(dá)高處的火災(zāi)發(fā)生地點(diǎn)，在地下建筑中，由于環(huán)境比較潮濕，煙氣不易擴(kuò)散，消防人員不容易快速的判定火源位置；而在石化企業(yè)發(fā)生火災(zāi)時，將產(chǎn)生大量的毒氣，消防人員在

28、滅火時極易中毒。研制能夠用于這些場合的偵察滅火機(jī)器人，協(xié)助消防人員進(jìn)行火災(zāi)的定位和滅火，將有極大的社會意義。 </p><p>　　基于人工智能的不斷發(fā)展，各項(xiàng)高新技術(shù)的不斷成熟，在可預(yù)見的將來，消防機(jī)器人在功能上會更具多樣特點(diǎn)，在較多危險區(qū)域可以完全代替消防員，避免消防員生命傷亡。同時也應(yīng)該看到，我國在研究消防機(jī)器人方面較國外同行已落后太多，存在技術(shù)差異和代溝，消防機(jī)器人的不斷研制、生產(chǎn)和裝備過程，應(yīng)堅持自主研

29、制為主，引進(jìn)為輔，提高我國消防部隊(duì)消防裝備現(xiàn)代化的水平,并及時裝備消防部隊(duì)，提高消防部隊(duì)打贏大仗、惡仗、硬仗和特殊戰(zhàn)役的能力，提高消防部隊(duì)在處置大型復(fù)雜火災(zāi)和應(yīng)急救援的作戰(zhàn)效能, 提高消防部隊(duì)的自我防護(hù)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(jì)發(fā)展。</p><p>　　1.3本文的主要內(nèi)容</p><p>　　本論文設(shè)計了以ATMEGA128單片機(jī)作為主控制器，光敏電阻作為本系統(tǒng)

30、的火焰?zhèn)鞲衅?，用ST178型光電對管進(jìn)行尋線和避障，L298作為直流電機(jī)的驅(qū)動芯片。所做工作和確定的成果如下：</p><p>　　1、以單片機(jī)ATMEGA128為核心擬定了系統(tǒng)組成方案，完成了系統(tǒng)的電路硬件總體設(shè)計，包括供電模塊、單片機(jī)系統(tǒng)、尋線系統(tǒng)、電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)、壁障系統(tǒng)、火焰檢測系統(tǒng)以及滅火系統(tǒng)和各個模塊間接口。</p><p>　　2、完成主要功能模塊的程序設(shè)計，分別完成對各個功能

31、模塊的程序進(jìn)行調(diào)試工作。</p><p><b>　　2系統(tǒng)設(shè)計</b></p><p>　　采用ATMEGA128單片機(jī)作為主控制器，用ST178型光電對管進(jìn)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?，L298作為直流電機(jī)的驅(qū)動芯片的設(shè)計方案。</p><p>　　2.1 整體方案設(shè)計</p><p&

32、gt;　　課題要求設(shè)計一個簡易滅火機(jī)器人模型，能到指定區(qū)域進(jìn)行滅火工作（以蠟燭模擬火源，分布在機(jī)器人行走的場地中）。機(jī)器人必須通過內(nèi)部設(shè)備采集現(xiàn)場環(huán)境情況進(jìn)行分析并做出相應(yīng)的動作，以達(dá)到機(jī)器人智能滅火的目的。</p><p>　　根據(jù)題目要求，本系統(tǒng)主要由控制器模塊、電源模塊、直流電機(jī)及其驅(qū)動模塊、避障傳感器模塊、避障模塊、火焰?zhèn)鞲衅鳌缁鹣到y(tǒng)及其驅(qū)動模塊等模塊構(gòu)成，本系統(tǒng)的方框圖如圖2-1所示。</p&g

33、t;<p><b>　　圖2-1系統(tǒng)方框圖</b></p><p>　　采用Atmel公司的Atmega128高端單片機(jī)作為主控制器。ATmega128為基于AVR RISC結(jié)構(gòu)的8位低功耗CMOS微處理器。先進(jìn)的 RISC 結(jié)構(gòu),133 條指令且大多數(shù)可以在一個時鐘周期內(nèi)完成。具有非易失性的程序和數(shù)據(jù)存儲器，具有獨(dú)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

34、。支持JTAG 接口同時與IEEE 1149.1 標(biāo)準(zhǔn)兼容。 兩個具有獨(dú)立的預(yù)分頻器和比較器功能的8 位定時器/ 計數(shù)器，兩個具有預(yù)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(dú)立預(yù)分頻器的實(shí)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， 8路10 位ADC，可以方便的進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換。</p><p>　　2.2.2 電機(jī)選擇</p><p>　

35、　本系統(tǒng)為智能機(jī)器人，對于機(jī)器人來說，其驅(qū)動電機(jī)的選擇就顯得十分重要。下面我們分析了幾種常見電機(jī)。</p><p>　　步進(jìn)電機(jī)由于其轉(zhuǎn)過的角度可以精確的定位，可以實(shí)現(xiàn)機(jī)器人前進(jìn)路程和位置的精確定位。雖然采用步進(jìn)電機(jī)有諸多優(yōu)點(diǎn)，步進(jìn)電機(jī)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，不適用于機(jī)器人等有一定速度要求的系統(tǒng)。</p><p>　　直流減速電機(jī)轉(zhuǎn)動力矩大

36、，體積小，重量輕，裝配簡單，使用方便。由于其內(nèi)部由高速電動機(jī)提供原始動力，帶動變速（減速）齒輪組，可以產(chǎn)生大扭力。</p><p>　　舵機(jī)，顧名思義是控制舵面的電動機(jī)。舵機(jī)的出現(xiàn)最早是作為遙控模型控制舵面、油門等機(jī)構(gòu)的動力來源，但是由于舵機(jī)具有很多優(yōu)秀的特性，在制作機(jī)器人時也時常能看到它的應(yīng)用。舵機(jī)是一種位置伺服的驅(qū)動器，轉(zhuǎn)動范圍一般不能超過180 度，適用于那些需要角度不斷變化并可以保持的驅(qū)動當(dāng)中。比方說機(jī)器

37、人的關(guān)節(jié)、飛機(jī)的舵面等。</p><p>　　直流電機(jī)能夠較好的滿足系統(tǒng)的要求，控制方便，因此我選擇以直流電機(jī)做為機(jī)器人行進(jìn)驅(qū)動電機(jī)，用舵機(jī)來做機(jī)器人的驅(qū)動轉(zhuǎn)向電機(jī)。</p><p><b>　　2.3傳感器</b></p><p>　　2.3.1 火焰?zhèn)鞲衅?lt;/p><p>　　用熱釋電紅外測溫傳感器，熱釋電紅外傳感

38、器TTS1000和TTS2000系列是根據(jù)LiTaO3的熱釋電效應(yīng)設(shè)計的，用作檢測器的熱釋電材料具有自發(fā)極化，其晶面能俘獲大氣中的自由電荷，從而保持中性，當(dāng)晶面溫度稍有變化即引起自發(fā)極化強(qiáng)度的變化，從而使晶面電荷量發(fā)生相應(yīng)的變化。由于它是非接觸式測溫，用于測量火焰溫度非常方便。</p><p>　　2.3.2尋跡傳感器</p><p>　　用ST178型光電對管。ST178為反射取樣式紅外

39、線對管作為核心傳感器件。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，4-10mm可用。ST178的示意圖和特性曲線如圖所示。當(dāng)發(fā)光二極管發(fā)出的光反射回來時，三極管導(dǎo)通輸出低電平。此光電對管調(diào)理電路簡單，工作性能穩(wěn)定。</p><p>　　圖2-3 ST178的示意圖和特性曲線</p><p>　　ST178示意圖

40、 (b) ST178特性表</p><p>　　圖2-3 ST178的示意圖和特性曲線</p><p>　　2.3.3. 避障傳感器</p><p>　　考慮到本系統(tǒng)只需要檢測簡單障礙物，沒有十分復(fù)雜的環(huán)境。為了使用方便，便于操作和調(diào)試。</p><p>　　用紅外光電開關(guān)ST178進(jìn)行避障。光電開關(guān)的工作原理是根據(jù)

41、投光器發(fā)出的光束，被物體阻斷或部分反射，受光器最終據(jù)此做出判斷反應(yīng)，是利用被檢測物體對紅外光束的遮光或反射，當(dāng)檢測到有障礙物的時候，光電對管就能夠接收到物體反射的紅外光，其物體不限于金屬，對所有能反射光線的物體均能檢測。光電對管ST178操作簡單，使用方便。當(dāng)有光線反射回來時，輸出低電平。當(dāng)沒有光線反射回來時，輸出高電平。</p><p>　　2.3.4 硬件總體設(shè)計方案</p><p>

42、;　　經(jīng)過反復(fù)比較論證，我最終確定了如下方案：</p><p>　　1、手工制作模擬機(jī)器人。</p><p>　　2、采用Atmega128單片機(jī)作為主控制器。</p><p>　　3、用ST178型光電對管進(jìn)行避障。</p><p>　　4、熱釋電紅外測溫傳感器作為本系統(tǒng)的火焰?zhèn)鞲衅鳌?lt;/p><p>　　5、L29

43、8作為直流電機(jī)的驅(qū)動芯片。</p><p>　　6、使用蜂鳴器進(jìn)行滅火報警。</p><p>　　圖2--4為系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖</p><p>　　2.4 軟件總體設(shè)計方案</p><p>　　傳感器組把測得溫度分別通過模數(shù)轉(zhuǎn)換傳給單片機(jī)，單片機(jī)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

44、傳感器測得溫度的大小呈負(fù)相關(guān)，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。具體的方位可以通過相應(yīng)的公式計算出來，調(diào)整機(jī)器人方向并通過避障傳感器避障前進(jìn)到火源位置驅(qū)動滅火風(fēng)扇進(jìn)行滅火。</p><p>　　3 硬件單元電路設(shè)計</p><p>　　本章主要講述了以AT89S52為主控制器，設(shè)計相關(guān)的硬件電路。主要硬件電路有：尋線與控制電路、電機(jī)驅(qū)動模塊、火焰檢測電路、

45、滅火風(fēng)扇驅(qū)動電路以及聲音報警電路。</p><p><b>　　3.1 電源電路</b></p><p>　　ATMEGA128需要4.5 - 5.5V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3-1。</p><p><b>　　

46、（3-1）</b></p><p><b>　　圖3-1</b></p><p>　　3.2微控制器模塊的設(shè)計</p><p>　　3.2.1 ATmega128單片機(jī)介紹</p><p>　　ATMEL公司的 8位系列單片機(jī)的最高配置的一款單片機(jī)，應(yīng)用極其廣泛</p><p>　　A

47、Tmega128主要特性如下：</p><p>　　· 高性能、低功耗的 AVR 8 位微處理器 </p><p>　　· 先進(jìn)的 RISC 結(jié)構(gòu) </p><p>　　– 133 條指令 – 大多數(shù)可以在一個時鐘周期內(nèi)完成 </p><p>　　– 32 x 8 通用工作寄存器 + 外設(shè)控制寄存器 </p>

48、<p><b>　　– 全靜態(tài)工作 </b></p><p>　　– 工作于16 MHz 時性能高達(dá)16 MIPS </p><p>　　– 只需兩個時鐘周期的硬件乘法器 </p><p>　　· 非易失性的程序和數(shù)據(jù)存儲器 </p><p>　　– 128K 字節(jié)的系統(tǒng)內(nèi)可編程Flash <

49、/p><p>　　壽命: 10,000 次寫/ 擦除周期 </p><p>　　– 具有獨(dú)立鎖定位、可選擇的啟動代碼區(qū) </p><p>　　通過片內(nèi)的啟動程序?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)編程 </p><p>　　真正的讀- 修改- 寫操作 </p><p>　　– 4K字節(jié)的EEPROM </p><p>　　壽

50、命: 100,000 次寫/ 擦除周期 </p><p>　　– 4K 字節(jié)的內(nèi)部SRAM </p><p>　　– 多達(dá)64K 字節(jié)的優(yōu)化的外部存儲器空間 </p><p>　　– 可以對鎖定位進(jìn)行編程以實(shí)現(xiàn)軟件加密 </p><p>　　– 可以通過SPI 實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)編程 </p><p>　　· JTA

51、G 接口( 與IEEE 1149.1 標(biāo)準(zhǔn)兼容) </p><p>　　– 遵循JTAG 標(biāo)準(zhǔn)的邊界掃描功能 </p><p>　　– 支持?jǐn)U展的片內(nèi)調(diào)試 </p><p>　　– 通過JTAG 接口實(shí)現(xiàn)對Flash, EEPROM, 熔絲位和鎖定位的編程 </p><p><b>　　· 外設(shè)特點(diǎn) </b>&

52、lt;/p><p>　　– 兩個具有獨(dú)立的預(yù)分頻器和比較器功能的8 位定時器/ 計數(shù)器 </p><p>　　– 兩個具有預(yù)分頻器、比較功能和捕捉功能的16 位定時器/ 計數(shù)器 </p><p>　　– 具有獨(dú)立預(yù)分頻器的實(shí)時時鐘計數(shù)器 </p><p>　　– 兩路8 位PWM </p><p>　　– 6路分辨率可編程

53、（2 到16 位）的PWM </p><p>　　– 輸出比較調(diào)制器 </p><p>　　– 8路10 位ADC </p><p><b>　　8 個單端通道 </b></p><p><b>　　7 個差分通道 </b></p><p>　　2 個具有可編程增益（1x,

54、10x, 或200x）的差分通道 </p><p>　　– 面向字節(jié)的兩線接口 </p><p>　　– 兩個可編程的串行USART </p><p>　　– 可工作于主機(jī)/ 從機(jī)模式的SPI 串行接口 </p><p>　　– 具有獨(dú)立片內(nèi)振蕩器的可編程看門狗定時器 </p><p>　　– 片內(nèi)模擬比較器 <

55、/p><p>　　· 特殊的處理器特點(diǎn) </p><p>　　– 上電復(fù)位以及可編程的掉電檢測 </p><p>　　– 片內(nèi)經(jīng)過標(biāo)定的RC 振蕩器 </p><p>　　– 片內(nèi)/ 片外中斷源 </p><p>　　– 6種睡眠模式: 空閑模式、ADC 噪聲抑制模式、省電模式、掉電模式、Standby 模式以及

56、 </p><p>　　擴(kuò)展的Standby 模式 </p><p>　　– 可以通過軟件進(jìn)行選擇的時鐘頻率 </p><p>　　– 通過熔絲位可以選擇ATmega103 兼容模式 </p><p>　　– 全局上拉禁止功能 </p><p>　　· I/O 和封裝 </p><p>

57、;　　– 53個可編程I/O 口線 </p><p>　　– 64引腳TQFP 與 64 引腳 MLF 封裝 </p><p><b>　　· 工作電壓 </b></p><p>　　– 2.7 - 5.5V ATmega128L </p><p>　　– 4.5 - 5.5V ATmega128 </p

58、><p><b>　　· 速度等級 </b></p><p>　　– 0 - 8 MHz ATmega128L </p><p>　　3.2.2 ATmega128單片機(jī)最小系統(tǒng)電路</p><p>　　Atmega128單片機(jī)最小系統(tǒng)電路如圖3-2所示。主要包括復(fù)位電路、晶振電路、低通濾波器電路以及各種濾波電容&

59、lt;/p><p>　　3.3 電機(jī)驅(qū)動電路的設(shè)計</p><p>　　用L298芯片作為電機(jī)驅(qū)動，操作方便，穩(wěn)定性好，性能優(yōu)良，從穩(wěn)定性方面考慮，采用電機(jī)驅(qū)動芯片L298作為電機(jī)驅(qū)動。</p><p>　　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</p><p>　　包含二個H橋的高電壓大電流橋式驅(qū)動器，接收標(biāo)準(zhǔn)

60、TTL邏輯電平信號，可驅(qū)動</p><p>　　圖3-3 LM298內(nèi)部H橋原理圖</p><p>　　46伏、2安培以下的電機(jī)，工作溫度范圍從－25度到130度。它相應(yīng)頻率高，一片L298可以分別控制兩個直流電機(jī)，而且還帶有控制使能端。其內(nèi)部的H橋原理圖如圖3-3所示。EnA是控制使能端，控制OUTl和OUT2之間電機(jī)的停轉(zhuǎn)， IN1、IN2腳接入控制電平，控制OUTl和OUT2之間電機(jī)

61、的轉(zhuǎn)向。當(dāng)使能端EnA有效，IN1為低電平IN2為高電平時，三極管2，3導(dǎo)通，1，4截止，電機(jī)反轉(zhuǎn)。當(dāng)IN1和IN2電平相同時，電機(jī)停轉(zhuǎn)。</p><p>　　如表3-1是L298使能引腳、輸入引腳和輸出引腳之間的邏輯關(guān)系</p><p>　　表3-1電機(jī)運(yùn)行邏輯關(guān)系</p><p>　　驅(qū)動電路的設(shè)計如圖3-4所示。電池由VIN 接入，通過LM2940IMP-5.

62、0轉(zhuǎn)化為5v作為信號電源VCC。 電機(jī)由L298供電，由全橋進(jìn)行瀉流。 對電機(jī)的控制信號由Atmega128直接輸入，M1_DIR與M1_PWM為M1電機(jī)的控制信號，</p><p><b>　　（3-4）</b></p><p>　　M2_DIR與M2_PWM為M2電機(jī)的控制信號,其中INPUT 2與INPUT 4的信號是由輸入INPUT 1、INPUT 3的信號反

63、向后輸入。通過對單片機(jī)的編程就可以實(shí)現(xiàn)兩個直流電機(jī)的正反轉(zhuǎn)。</p><p>　　3.3.1 L298控制直流電機(jī)加減速的89c51單片機(jī)C程序：</p><p>　　#include<reg51.h> </p><p>　　#include<math.h> </p><p>　　#define uchar unsig

64、ned char </p><p>　　#define uint unsigned int </p><p>　　sbit en1=P3^0; /* L298的Enable A */ </p><p>　　sbit s1=P3^2; /* L298的Input 1 */ </p><p>　　sbit s2=P3^3; /* L298的Inp

65、ut 2 */ </p><p>　　uchar t=0; /* 中斷計數(shù)器 */ </p><p>　　uchar m1=0; /* 電機(jī)1速度值 */ </p><p>　　uchar tmp1; /* 電機(jī)當(dāng)前速度值 */ </p><p>　　/* 電機(jī)控制函數(shù) index-電機(jī)號(1,2); speed-電機(jī)速度(-100—100)

66、 */ </p><p>　　void motor(uchar index, char speed) </p><p><b>　　{ </b></p><p>　　if(speed>=-100 && speed<=100) </p><p><b>　　{ </b>&l

67、t;/p><p>　　if(index==1) /* 電機(jī)1的處理 */ </p><p><b>　　{ </b></p><p>　　m1=abs(speed); /* 取速度的絕對值 */ </p><p>　　if(speed<0) /* 速度值為負(fù)則反轉(zhuǎn) */ </p><p><

68、;b>　　{ </b></p><p><b>　　s1=0; </b></p><p><b>　　s2=1; </b></p><p><b>　　} </b></p><p>　　else /* 不為負(fù)數(shù)則正轉(zhuǎn) */ </p><p&

69、gt;<b>　　{ </b></p><p><b>　　s1=1; </b></p><p><b>　　s2=0; </b></p><p><b>　　} </b></p><p><b>　　} </b></p>

70、<p><b>　　} </b></p><p><b>　　} </b></p><p>　　void delay(uint j) /* 簡易延時函數(shù) */ </p><p><b>　　{ </b></p><p>　　for(j;j>0;j--); &

71、lt;/p><p><b>　　} </b></p><p>　　void main() </p><p><b>　　{ </b></p><p><b>　　uchar i; </b></p><p>　　TMOD=0x02; /* 設(shè)定T0的工作模式為

72、2 */ </p><p>　　TH0=0x9B; /* 裝入定時器的初值 */ </p><p>　　TL0=0x9B; </p><p>　　EA=1; /* 開中斷 */ </p><p>　　ET0=1; /* 定時器0允許中斷 */ </p><p>　　TR0=1; /* 啟動定時器0 */ </p&

73、gt;<p>　　while(1) /* 電機(jī)實(shí)際控制演示 */ </p><p><b>　　{ </b></p><p>　　for(i=0;i<=100;i++) /* 正轉(zhuǎn)加速 */ </p><p><b>　　{ </b></p><p>　　motor(1,i);

74、</p><p>　　delay(5000); </p><p><b>　　} </b></p><p>　　for(i=100;i>0;i--) /* 正轉(zhuǎn)減速 */ </p><p><b>　　{ </b></p><p>　　motor(1,i); </

75、p><p>　　delay(5000); </p><p><b>　　} </b></p><p>　　for(i=0;i<=100;i++) /* 反轉(zhuǎn)加速 */ </p><p><b>　　{ </b></p><p>　　motor(1,-i); </p&g

76、t;<p>　　delay(5000); </p><p><b>　　} </b></p><p>　　for(i=100;i>0;i--) /* 反轉(zhuǎn)減速 */ </p><p><b>　　{ </b></p><p>　　motor(1,-i); </p>

77、<p>　　delay(5000); </p><p><b>　　} </b></p><p><b>　　} </b></p><p><b>　　} </b></p><p>　　void timer0() interrupt 1 /* T0中斷服務(wù)程序 */

78、</p><p><b>　　{ </b></p><p>　　if(t==0) /* 1個PWM周期完成后才會接受新數(shù)值 */ </p><p><b>　　{ </b></p><p><b>　　tmp1=m1; </b></p><p><

79、b>　　} </b></p><p>　　if(t<tmp1) en1=1; else en1=0; /* 產(chǎn)生電機(jī)1的PWM信號 */ </p><p><b>　　t++; </b></p><p>　　if(t>=100) t=0; /* 1個PWM信號由100次中斷產(chǎn)生 */ </p><

80、;p><b>　　}</b></p><p>　　圖L298N步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動集成電路（3-5）</p><p>　　用L298驅(qū)動兩臺直流減速電機(jī)的電路。引腳6，9可用于PWM控制。如果機(jī)器人項(xiàng)目只要求直行前進(jìn)，則可將5，10和7，12兩對引腳分別接高電平和低電平，僅用單片機(jī)的兩個端口給出PWM信號控制6，11即可實(shí)現(xiàn)直行、轉(zhuǎn)彎、加減速等動作。</p>

81、<p>　　圖（3-6）L298電機(jī)驅(qū)動電路</p><p>　　3.4 尋線電路的設(shè)計</p><p>　　在實(shí)際設(shè)計中，我并沒有選用ADC而是選用LM339電壓比較器的方案，設(shè)計出來的電路緊湊且穩(wěn)定性好。</p><p>　　LM339作為一款典型的電壓比較器，內(nèi)部有四個獨(dú)立的電壓比較器，其的特點(diǎn)是：</p><p>　　

82、1、失調(diào)電壓小，典型值為2mV；</p><p>　　2、電源電壓范圍寬，單電源為2 - 36V，雙電源為±1V - ±18V；</p><p>　　3、對比較信號源的內(nèi)阻限制較寬；</p><p>　　4、共模范圍很大，為0 -（Vcc - 1.5V）Vo；</p><p>　　5、差動輸入電壓范圍較大，最大可以等于電源

83、電壓值；</p><p>　　6、輸出端電平可靈活方便地選用。</p><p>　　LM339 類似于增益不可調(diào)的運(yùn)算放大器。每個比較器有兩個輸入端和一個輸出端。一個稱為同相輸入端（+），另一個稱為反相輸入端（-）。用作兩個電壓的比較時，任意一個輸入端加一個固定電壓做參考電壓（也稱為門限電平，它可選擇LM339 輸入共模范圍的任何一點(diǎn)），另一端加一個待比較的信號電壓。當(dāng)“+”端電壓高于“-

84、”端時，輸出管截止，相當(dāng)于輸出端開路。當(dāng)“-”端電壓高于“+”端時，輸出管飽和，相當(dāng)于輸出端接低電位。兩個輸入端電壓差別超過10mV就可確保輸出能夠從一種狀態(tài)可靠地轉(zhuǎn)換到另一種狀態(tài)。因此，把LM339用在弱信號檢測等場合是比較理想的。</p><p>　　LM339引腳圖3-6合適尺寸 實(shí)際尺寸 </p><p>　　LM339 的輸出端相當(dāng)于一只不接集電極電阻的晶體管，在使用時輸出端到正

85、電源一般需接一只上拉電阻。選不同阻值的上拉電阻會影響輸出端高電位的值。因?yàn)楫?dāng)輸出晶體三極管截止時，它的集電極電壓基本上取決于上拉電阻與負(fù)載的值。</p><p>　　LM339的單相比較器電路及傳輸特性如圖3-7所示。圖a給出了一個基本單限比較器。輸入信號Uin，即待比較電壓，它加到同相輸入端，在反相輸入端接一個參考電壓（門限電平）Ur。當(dāng)輸入電壓Uin>Ur時，輸出為高電平UOH。圖b為其傳輸特性。<

86、;/p><p>　　圖3-7 LM339的單相比較器電路及傳輸特性</p><p>　　紅外線對管典型應(yīng)用電路如圖3-8所示。</p><p>　　圖3-8紅外線對管典型應(yīng)用電路</p><p>　　其中，Ie是紅外線接收管的導(dǎo)通后的發(fā)射極電流。輸出電壓為：</p><p>　　R1為發(fā)射管的限流電阻，R2是輸出分壓電阻，

87、VCC是發(fā)射管供電電壓，Vref是輸出信號的參考電壓，Vout是輸出信號。工作時，發(fā)射管D發(fā)射出的波長約為940nm的紅外線信號經(jīng)反射面?zhèn)魉偷浇邮展苌希瓷湫盘柕膹?qiáng)度隨反射面的材料和顏色的不同而不同，接收管的導(dǎo)通電阻RGB隨接收到的反射信號強(qiáng)弱而改變，信號越強(qiáng)電阻越小，信號越弱電阻越大。導(dǎo)通電阻和下拉電阻對Vref分壓之后輸出Vout的模擬電壓信號送至LM339電壓比較器的輸入端實(shí)現(xiàn)模數(shù)信號的轉(zhuǎn)換。</p><p&g

88、t;　　設(shè)計出的電路原理圖如圖3-9所示。</p><p>　　圖3-9尋線傳感器模塊原理圖</p><p>　　機(jī)器人位置示意圖如圖3-10所示。</p><p>　　尋線的原理：若機(jī)器人在運(yùn)動時，機(jī)器人中軸線位于地面引導(dǎo)線上，位置狀態(tài)=010，使機(jī)器人前進(jìn)；若機(jī)器人中軸線位于地面引導(dǎo)線的左側(cè)，位置狀態(tài)=100，使機(jī)器人右轉(zhuǎn)；若機(jī)器人中軸線位于地面引導(dǎo)線的右側(cè)，位

89、置狀態(tài)=001，使機(jī)器人左轉(zhuǎn)。</p><p><b>　　圖3-10</b></p><p>　　從上面的分析可得：在尋線時，選用3只反射式紅外傳感器就可以實(shí)現(xiàn)機(jī)器人沿曲線行走。當(dāng)機(jī)器人偏離白線時，根據(jù)在白線上光電管的分布情況來調(diào)整機(jī)器人的行進(jìn)姿態(tài)。</p><p>　　3.5 火焰檢測電路的設(shè)計</p><p>　

90、　TTS1000和TTS2000系列熱釋電體兩面的電極之間連接高阻抗負(fù)荷，為了將溫度變化引起的表面電荷量的變化轉(zhuǎn)換為輸出電壓的變化，內(nèi)部裝場效應(yīng)晶體管，同時加上阻抗匹配的電路，其結(jié)構(gòu)如圖 3-11，</p><p><b>　　圖 3-11</b></p><p><b>　　表格 3-2</b></p><p>　　信號

91、采集是系統(tǒng)通過紅外測溫傳感器來測溫度,如圖 4-4所示,左邊為紅外傳感器組,是信號的原始采集部分，它由八個紅外測溫傳感器組成。傳感器測得的信號直接輸入到Atmega128單片機(jī)A/D轉(zhuǎn)換器的模擬信號輸入端口。電路圖如圖3-x所示。</p><p>　　3.6 聲音報警與滅火</p><p>　　3.6.1 滅火驅(qū)動電路</p><p>　　滅火風(fēng)扇的驅(qū)動電路如圖

92、3-12所示。其中Port1，Port2分別接到單片機(jī)的P0.5、P0.6接口上。單片機(jī)輸出Port1，Port2控制信號用以驅(qū)動滅火電機(jī)動作。由于選用的是增強(qiáng)型MOS管，所以，當(dāng)Port信號為高時，MOS管在VGS下開始工作，MOS導(dǎo)通，風(fēng)扇開始動作，進(jìn)行滅火；當(dāng)Port信號為低時，由于增強(qiáng)型MOS管特點(diǎn)，VGS=0時，iD=0。此時，MOS截止，風(fēng)扇不動作。</p><p>　　圖3-12 滅火驅(qū)動電路<

93、;/p><p>　　3.6.2 聲音報警電路</p><p>　　聲音報警電路如圖3-11所示：</p><p>　　圖3-13 聲音報警電路</p><p>　　控制信號為“SPEAK”，接至單片機(jī)的I/O口的P1.6腳。當(dāng)“SPEAK”為高電平時，三極管基級為高電平，此時，三極管處于截止?fàn)顟B(tài)，蜂鳴器不工作；當(dāng)“SPEAK”為低電平時，三極

94、管處于放大工作狀態(tài)，驅(qū)動蜂鳴器，開始發(fā)聲，蜂鳴器工作。</p><p><b>　　3.7 本章小結(jié)</b></p><p>　　本章主要講述了以AT89S52為主控制器，設(shè)計相關(guān)的硬件電路。主要硬件電路有：尋線與控制電路、電機(jī)驅(qū)動模塊、火焰檢測電路、滅火風(fēng)扇驅(qū)動電路以及聲音報警電路。</p><p><b>　　4 軟件實(shí)現(xiàn)<

95、;/b></p><p>　　本章介紹了此次畢業(yè)設(shè)計使用的編程工具µVision2 IDE，介紹了主要的控制模塊程序，編寫相應(yīng)的控制程序，主要是尋線控制程序和滅火控制程序。</p><p>　　4.1 軟件開發(fā)平臺介紹</p><p>　　編程語言選用C語言。匯編語言作為傳統(tǒng)的嵌入式系統(tǒng)的編程語言，具有執(zhí)行效率高的優(yōu)點(diǎn)，但其本身是低級語言，編程效率

96、較低，可移植性和可讀性差，維護(hù)極不方便。而C語言以其結(jié)構(gòu)化，容易維護(hù)，容易移植的優(yōu)勢滿足開發(fā)的需要。</p><p>　　MCS-51是支持C語言編程的編譯器，它主要有兩種：Franklin C51編譯器和Keil C51編譯器，我們簡稱C51。C51是專為MCS-51開發(fā)的一種高性能的C編譯器。由C51產(chǎn)生的目標(biāo)代碼的運(yùn)行速度極高，所需存儲空間極小，完全可以和匯編語言媲美。</p><p&g

97、t;　　Keil軟件公司提供的專用8051嵌入式應(yīng)用開發(fā)工具套件，可以編譯C源文件、匯編源文件、連接定位目標(biāo)模塊和庫、生成并調(diào)試目標(biāo)程序，為實(shí)際的每一種8051及其派生系列產(chǎn)品生成嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)。Keil C51交叉編譯器兼容ANSI（美國國家標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會）C編譯器，專用于為8051微控制器系列生成快速緊湊的目標(biāo)代碼。使用Keil 8051開發(fā)工具套件，以工程的形式組織各種文件，工程開發(fā)周期與任何其他軟件開發(fā)工程的周期大致相同。</p

98、><p>　　µVision2 IDE是Keil公司提供的用于開發(fā)MCS-51系列芯片的匯編語言與C程序的集成開發(fā)環(huán)境，是標(biāo)準(zhǔn)的Windows應(yīng)用程序，同其他Windows應(yīng)用程序一樣，µVision2 IDE環(huán)境包括菜單、工具條、編輯及顯示多種窗口。µVision2 IDE支持使用的Keil C51工具，包括C編譯器、宏匯編器、連接定位器、目標(biāo)代碼到HEX的轉(zhuǎn)換器。</p>

99、<p>　　4.2 主程序流程圖</p><p>　　主程序流程圖如圖4-1所示。</p><p>　　用左手法則搜索整個房間，可以容易地檢測到房間各個角落，避免出現(xiàn)檢測盲區(qū)。在機(jī)器人行進(jìn)過程中檢測火焰，一旦發(fā)現(xiàn)火焰則切換到趨光程序，計算火焰位置，準(zhǔn)確定位并啟動風(fēng)扇滅火，滅火后檢測火焰是否被撲滅，確定火焰被撲滅后計數(shù)并回到發(fā)現(xiàn)</p><p>　　火

100、焰的位置繼續(xù)搜索房間，直至撲滅所有火焰后啟動回家程序，回到原始位置。</p><p>　　圖4-1 主程序流程圖</p><p>　　4.3 尋線程序流程圖</p><p>　　尋線的程序流程圖如圖4-2所示：</p><p>　　機(jī)器人尋線時，由ST178紅外對管檢測地面引導(dǎo)線，反射光越強(qiáng)，值越大；反射光越弱，值越小。程序開始，先將機(jī)器人

101、放在引導(dǎo)線上，測得引導(dǎo)線與地面背景的值，求出平均值作為閥值。若檢測值大于閥值，則對應(yīng)的是白色引導(dǎo)線，若檢測值小于閥值，則對應(yīng)的是深色背景。通過比較三個尋線傳感器的結(jié)果，來得出機(jī)器人的位置狀態(tài)，從而控制機(jī)器人做出響應(yīng)的動作，避免機(jī)器人脫離引導(dǎo)線運(yùn)動。</p><p>　　機(jī)器人的控制：機(jī)器人前進(jìn)時，兩個電機(jī)速度相同；機(jī)器人左轉(zhuǎn)，左輪速度降低，右輪保持不變；機(jī)器人右轉(zhuǎn)，右輪速度降低，左輪保持不變；機(jī)器人后退，電機(jī)反轉(zhuǎn)

102、。電機(jī)的速度采用延時控制電機(jī)繞組電壓接通與斷開的時間，這樣即可改變電機(jī)的平均電壓達(dá)到調(diào)速的目的。</p><p>　　4.4 滅火程序流程圖</p><p>　　滅火子程序的流程圖如圖4-3所示。</p><p>　　當(dāng)機(jī)器人檢測到火焰時，由于有障礙物的存在，需要對不同坐標(biāo)上的火焰分別進(jìn)行判斷。</p><p>　　由于設(shè)計中使用一個風(fēng)扇，

103、安裝在機(jī)器人的正前方，沒有使用舵機(jī)的方案，風(fēng)扇只能朝前方吹風(fēng)。為了提高滅火的準(zhǔn)確度，我們要讓機(jī)器人正面對準(zhǔn)火焰，否則，可能會出現(xiàn)長時間滅不了火的現(xiàn)象。對火時讓機(jī)器人走到火焰附近，判斷左右兩邊火焰強(qiáng)度，左邊火焰強(qiáng)，左轉(zhuǎn)一點(diǎn)，右邊火焰強(qiáng)，右轉(zhuǎn)一點(diǎn)，每對一次火，前進(jìn)一點(diǎn)。</p><p><b>　　5 參考文獻(xiàn)</b></p><p><b>　　參 考 文

104、獻(xiàn)</b></p><p>　　[1 ]蔣新松. 機(jī)器人與工業(yè)自動化[M] . 石家莊: 河北教育出版社,2003.</p><p>　　[2 ]王耀南. 機(jī)器人智能控制工程[M] . 北京:科學(xué)出版社,2004.</p><p>　　[3 ]倪星元,等. 傳感器敏感功能材料及應(yīng)用[M] . 北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2005.</p><

105、;p>　　[4 ]雨宮好文. 傳感器入門[M] . 北京:科學(xué)出版社,2000.</p><p>　　[5]許大中等. 電機(jī)控制[M] . 杭州:浙江大學(xué)出版社,2002.</p><p>　　[6]黃玉清 梁靚 張玲霞 李想.機(jī)器人的差分方向控制與實(shí)現(xiàn)[J].信息與電子工程.2004-9,2(3).</p><p>　　[7]余國衛(wèi) 譚延軍.基于AT89S5

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107、:電子工業(yè)出版社,2005.</p><p>　　[11]康華光. 電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬部分（第四版）[M].北京:高等教育出版社,1999.</p><p>　　[12]黃玉清 梁靚.機(jī)器人導(dǎo)航系統(tǒng)中的路徑規(guī)劃算法[J].《微計算機(jī)信息》嵌入式SOC.2006.22(7-2).</p><p>　　[13]萬永倫 丁杰雄. 一種機(jī)器人尋線控制系統(tǒng)[J]. 電子科技大學(xué)

108、學(xué)報,2003,32(1).</p><p>　　[14]黃玉清 梁靚. 基于嵌入式PC的機(jī)器人光電尋線系統(tǒng)[J].西南科技大學(xué)學(xué)報.2004-12,19(4).</p><p>　　[15]Li Wei. Behavior based control of a mobile robot in unknown environment using fuzzy logic[J].控制理論與應(yīng)用

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