划分大小,分层。
考虑到对该报警器外壳的设计需要进行各器件的排板。
排好板后,根据原理图对图进行布线,先从电源正极开始画电源线,绕板到定的角度,然后将各个需要电源的器件与之连接。
用同样的方法对进行布线。
进行自动布线。
检查无误后,对该图进行敷铜。
图即完成。
注在布线后,定要仔细检查各元件的接法是否与原理图致。
适时要对原理图以及进行保存,以防改动丢失。
图系统设计图系统硬件资源清单本系统的硬件包括直流电机小车电路板,其规格如下序号名称型号规格数量单位小车模型框架套块软件设计程序流程图传感器及转换程序设计在传感器检测的时候,主要分为两部分,火焰传感器和红外光电传感器。
单片机口的八个发光二极管发光个数分别来标志是否有障碍物和火源远近的程度。
那火焰传感器来说,在这里就需要将采集到的模拟信号转化为数字信号,这样才能让单片机处理。
在采集到模拟信号后将它转化为数字信号后,返回个转换值进行判断,将此信号分为个区段,对应区段表示随开始初始化是否探测到火源是执行灭火程序灭火否前进实时避障程序火源查询程序是否终止灭火查找否是结束着火源远近的程度,当仅有小于四个亮时,表示没有火源变化为的个数依次增加,当全部亮时说明灭火小车距离火源最近。
红外光电传感器的实现原理与火焰传感器原理相同。
用基本相同的子程序控制,共同组成传感器模块,分别实现火焰检测功能和实时避障功能。
当检测出火焰或前方有障碍物时即让蜂鸣器报警的数字信号由变为单片机接受处理控制。
主代码设计如下电机驱动程序设计在电机驱动部分主要是通过单片机对传感器采集模拟信号反馈回的数字信号进行处理后,来发送指令控制灭火小车运动。
主要在函数中当接收到时,小车停止转动时,小车向前转动时,小车向后转动时,小车向左转动时,小车向右转动为其他值时时,小车停止转动。
主代码设计如下外形设计系统总体机械结构图火焰传感器风扇电源电池夹小车后轮直流电机小车前轮万向轮红外光电传感器电机驱动电路想想,真的非常兴奋,看着自己做好的东西,我们心里真有种骄傲和自豪的感觉,因为我们成功了,现在就是想着我们怎样才能做得更好,因为我们现在有足够的信心,可以起团结合作,共同努力。
这次工程技术综合实践的时间挺长的,在这段时间我们都感觉真的很忙碌,因为在制作过程中有非常多的不可预见的因素,这主要是因为我们没完整的做过件产品,经验不足所致。
在次次的调试过程中,我们体会到了作为个技术人员的艰辛,没有充足且完备的知识,没有丰富的经验,要完成件产品是件多么不容易的事啊,这次工程技术综合实践我们最大的感受就是最难的不是设计电路和编写程序,而是设计电路时对元器件的选择,这耗费了我们很多的精力,但效果却不是最好的,因为走了非常多的弯路。
而且我们也知道了,现成的资料不定是最好的,资料的原理不定就可以用,很多东西还是得靠自己亲身实践,只有自己实践出来的才是最好的可行的。
虽然这次工程技术综合实践真的让我们感觉有点累,但我们的汗水得到了回报。
现在我们对科技制作也越来越感兴趣了。
以后我们也会抓住切自己所能抓住的机会,参加各种实践活动,提升自己的能力使自己越来越优秀。
十分感谢我们学校工训的老师们,老师们都非常的平易近人,对我们非常好,给予了我们非常大的帮助,让我们学到了很多东西,真的非常感谢你们,学校对我们工科类学生开设工程技术综合实践这门课程真的非常好,不仅让我们提前了解了真正的产品的实现流程,也让我们的综合素质得到了提高,真是举多得。
非常感谢学校给我提供了我们这样次锻炼自己提升自己挑战自己的机会。
参考文献张景川,刘立阳,傅家祥新型灭火机器人的设计与实现电脑知识与技术李彬,陈帝伊,马孝义智能灭火机器人系统的设计与实现机械与电子张睿,赵艳华,刘志刚精通电路设计北京电子工业出版社,杨欣,莱诺克斯,王玉凤刘湘黔电子设计从零开始北京清华大学出版社,张义和等例说,北京人民邮电出版社,传感器模块电路板最小系统模块电路板图主视图图侧视图本系统所用小车模型实物图如图图小车模型框架设计图图小车框架图长度,宽度包含有两个直流电机,电机参数如下工作电压建议工作电压在到左右最大扭矩时空载转速时负载电流时调试与测试电源通过万用表测试,电压全部在正常工作范围内,芯片与电机风扇均可正常工作。
同个电路里面的所有接地端要共地些特殊要求不能共地的除外,否则会让两个接地端有压降。
单片机最小系统当给定个口的管脚赋高低电平后,用万用表测试,也能测试到对应的高低电平。
单片机程序调试功能部分直接看输出结果。
驱动电路将驱动电路与单片机连接,用单片机发送指令,直流电机可以正反转。
传感器电路将传感器电路与单片机连接,用单片机接收传感器反馈信号,给红外传感器两端附近放置障碍物,可以检测出来并发出预警信息给红外传感器两端附近放置火源,可以检测出来并发出预警信息。
结论本作品已完全达到系统设计目标,可以很好的完成上述火源的实时检测并自动报警进行灭火操作。
灭火小车可以在对于人类来说,危险的火灾现场区域进行实时避障检测火灾着火点,并进行自主灭火。
但现在还些不尽如人意的地方。
比如在实时检测过程中,由于程序反复循环次数过多,内存积攒到定程度,有可能导致程序跑偏,使得灭火小车不能正常工作。
想增加内容但对程序要求很高,不易实现,因为要求是实时检测,如果程序太过复杂,会让单片机读取传感器信号的时间加长,影响实时检测。
感想小组成员心得体会通过这次工程技术综合实践,我们了解了件产品从设计到出厂所经历的所有过程,对产品的制作过程与制作工艺都有了进步的了解,现在我才知道原来件产品的试产成功真的是件不容易的事,需要我们具有很强的能力。
这次工程技术综合实践对我们来说意义重大,不仅增长了我们的见识,丰富了我们的经验,扩充了我们的知识,提高了我们的动手能力,锻炼了我们的耐力,培养了我们独立思考的能力,增强了我们的自信,也更让我们明白了团结合作的力量,团队能力的强大。
有了这些宝贵的经验,在以后的工作中相信我们将少走很多弯路,也将更好更快的完成自己的任务。
刚开始做时,我们什么也不知道,甚至不知从何入手,但通过查阅资料,和老师同学探讨,逐渐的脑子里有了雏形,不再那么迷茫了,也就越来越有信心了。
虽然在制作过程中,我们也遇到了非常多的阻碍,但大家都有信心把它做好,所以都坚持到了最后,终于完成了我们的目标。
现在火源,行进的过程中能够精确躲避障碍物。
发现火源后,本作品能自动校准行进方向,判断与火源的距离,进入有效灭火范围内自动启动灭火装置进行灭火。
本作品适用于危险火灾现场的灭火和对火灾现场进行火源排查。
作品的总体设计系统功能及技术指标本作品具有以下五个模块组成控制模块驱动模块传感器模块灭火模块电源模块。
控制模块采用单片机作为本系统的核心控制芯片。
它能接收转换的数字信号,对其进行系列处理,根据处理结果,驱动电机做相应的运动,并能控制风扇转动进行灭火操作。
驱动模块驱动模块采用芯片与两个直流电机,该芯片能够接收单片机发出的控制信号,同时驱动两个直流电机运动。
传感器模块传感器模块采用红外传感器和火焰传感器两种传感器,红外传感器探测行进路面,火焰传感器探测前方火焰,并将探测到的数据传到进行模数转换。
灭火模块灭火模块采用直流风扇,用电磁继电器作为控制开关控制风扇的停转。
转换模块转换模块由四个组成,用来接收传感器传回的模拟信号,转换成数字信号,然后传给单片机进行后续处理。
电源模块用个节号电池夹和个节号电池夹,来提供和电源。
提供单片机和芯片的工作电源,提供电机和风扇的工作电源。
系统的构成主要设备及元器件选型远红外火焰传感器灵敏度高响应速度快输出信号大寿命长工作稳定可靠。
红外光电传感器灵敏度高响应速度快检测距离可调寿命长工作稳定可靠。
单片机种低功耗高性能的位微控制器,内置可在线编程闪存。
模数转换芯片实现数模转换,功耗低,使用方便,控制简单。
电源模块控制模块直流电机转换模块传感器模块驱动模块灭火模块图整体结构框架图电机驱动芯片可驱动两个直流电机,驱动能力强,电路简单,使用比较方便。
电磁继电器弱电控制强电,隔离控制。
风扇额定电压,功率小。
芯片是高耐压大电流达林顿陈列,由七个硅达林顿管组成,采用集电极开路输出,输出电流大,故可直接驱动继电器。
系统核心处理策略红外传感器检测小车行进的道路是否有障碍物,火焰传感器检测周围环境是否有火源,单片机以扫描的形式逐扫描每个传感器,判断是否有信号传入,并判断是哪个传感器探测到的信号。
若是由红外传感器探测到的信号,则单片机根据探测到信号的不同控制电机做相应的运动,以躲避障碍物若是由火焰传感器探测到的信号,则单片机根据探测到的信号,判断火焰的方向及距火源距离,并控制电机向火源方向运动电磁继电器作为电源控制开关,当单片机接收到火焰传感器检测到有火焰信号时,发出指令给电磁继电器来控制电磁继电器闭合,接通风扇驱动部分电路,使风扇转动来实现灭火功能。
电磁继电器主要般由控制线圈铁芯衔铁触点簧片等组成,控制线圈和接点组之间是相互绝缘的,因此,能够为控制电路起到良好的电气隔离作用。
当我们在继电器的线圈两头加上其线圈的额定的电压时,线圈中就会流过定的电流,从而产生电磁效应,衔铁就会在电磁力吸引的作用下克服返回弹簧的拉力吸向铁芯,从而带动衔铁的动触点与静触点常开触点吸合。
当线圈断电后,电磁的吸力也随之消失,衔铁就会在弹簧的反作用力返回原来的位置,使动触点与原来的静触点常闭触点吸合。
这样吸合释放,从而达到了在电路中的接通切断的开关目的下面是电磁继电器控制风扇驱动部分电路连接图图继电器电路图其中是高耐压大电流达林顿陈列,由七个硅达林顿管组成。
采用集电极开路输出,输出电流大,故可直接驱动继电器。
当






























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