装校验调整过程，分析了产生系统误差的原因，讨论了解决的具体方法。第章总结。对论文完成的内容和得出的数据进行了总结，给出了系统的实现结果。第章灭火机器人逻辑设计与原理分析灭火机器人设计要求设计任务设计制作个基于火焰传感器的灭火小车模型，能到指定区域进行灭火工作。以蜡烛模拟火源，随机分布在场地中，模拟灭火场地如图所示。火源火源火源入口出口火源图模拟灭火场地图设计要求智能灭火小车手动启动后，自动躲避障碍物。智能灭火小车能够检测到火源。智能灭火小车检测到火源后能启动水泵喷水灭火。若有则继续灭火，若无则由出口结束本次任务。创新设计小车车体结构好，完全自主设计，小车采用三层结构，分放不同模块的元件，调试过程和修改过程相对简单。根据小车需要和实际情况，自行设计传感器，不仅花费较少，而且使用效果好。自制蓄水池，水泵采用三极管放大电路供电，最大限度的加大电机转速。使用以芯片为核心的稳压设计，以为核心的电机驱动设计，保证系统的稳定性。设计内容分析灭火机器人在机器人灭火设计中，要求机器人实现在场地里迅速找到蜡烛将其熄灭，在寻找过程中要避免碰撞墙壁与蜡烛，并且在找到蜡烛后控制机器人将其熄灭，最后由出口出来，所用时间最少为最佳。所以灭火机器人必须实现以下功能由于在实验场地中，任何地方都有可能摆放蜡烛，所以机器人必须能够实现搜索任意位置。在行走过程中不允许碰撞墙壁，而且尽可能快的完成行进路线，不走重复的路程。机器人在行走过程中要不断的判断是否有火源如有，还要判断火源在机器人的哪个方位离机器人的距离等。找到火源后，通过灭火装置迅速将火熄灭。根据以上要求，设计机器人灭火逻辑并在在线编程环境下，编辑机器人行为控制程序，下载并反复调试控制程序，实现机器人灭火实验。设计内容在场地内任意个地方里点上蜡烛，让机器人像消防队员样，自己能找到火源蜡烛并完成系列灭火动作。这个设计主要由部分组成，即避障找火灭火。避障机器人在行走过程中必须能避开障碍物，所以在考虑行走时必须分两种情况正常行走无障碍物避障行走有障碍物。对于第种情况，无需在硬件上添加任何传感器，只需要对单片机编程就可以达到目的。但当遇到第二种情况时，我们就需要采取措施，在硬件上需要添加两组光电开关，进而对其进行编程控制，让机器人在遇到障碍物时能够及时避开，以便顺利前进寻找火源。找火为了找到火源，必须有探测火源的装置。所以本设计中选用火焰传感器火焰探头是至关重要的。在寻找火源时机器人的左前右前正前个方向各装上个火焰探头，以提高探火效率。找火分成部分确定机器人感应到火时的光强临界值，包括感觉到或找到火光的临界值和机器人处在合适灭火位置的临界值收集探测数据，包括碰撞检测数据和光强检测数据对收集的数据和基准值进行比较，从而控制机器人的找火行为和灭火行为。灭火在机器人能很好地行走找火之后，要解决的问题就是怎样去灭火了。要想灭火，就得采用合适的灭火方法。灭火方法有很多种，可以喷水或用化学物质灭火，也可以用风扇来灭火。由于本次设计以水作为灭火剂比较方便多次试验，故在设计中采用了水泵抽水的方式来灭火。在找火过程中，完成了机器人灭火的合适定位。当火焰探头检测的数据都近似于灭火定位的基准值时，调用灭火函数，开启灭火装置。边用水泵抽水灭火，边通过前方火焰探头检测火光强度。当探测值大于无火临界值时，调用前进函数，关闭灭火装置。本设计以多进程来实施，具体实施时进程间是同步并行的，但有些资源不允许同时使用，所以进程间还是有优先级的。优先级由高到低为避障找火灭火。只有这样，才能保证机器人找到火源并把火熄灭。总体设计方案总体方案为整个电路分为电机驱动模块，光电开关避障模块，火焰传感器模块，水泵模块，电源模块，报警模块，单片机控制模块六个模块。系统总体方案框图如图所示。驱动电机模块电源模块避障模块火焰传感器模块水泵模块图系统设计方案框图小车的方案设计与论证方案自己制作电动车，自己制作车体，组装合适的电机及电机驱动板，自制探测器，并利用开发板做控制驱动小车。但自己制作的小车，车体会比较粗糙，车身重量平衡，小车的电路设计，这些都较难良好地实现。方案购买专用电动车，购买专用电动车具有组装完整的车架车轮，甚至有完整的电机装配和电机驱动板。用自制探测器或购买完整探测模块，并用开发板控制小车运动。这种专用电动车装配紧凑，各种所需电路的安装十分方便，看起来也比较美观。而且，用专用电动车具有完整的电机装配和电机驱动，这用就省去了对电机传动和电机驱动的设计和实现。综合考虑，本设计中选定了方案作为初步方案。各模块的选定驱动电机模块的选定方案采用步进电机作为该系统的驱动电机，利用步进电机的准确所有运行状态的作用，具有导向和决策的功能。程序控制流程图如图所示。判断是否有火源小车初始化结束开始调整方向否是灭火继续前进图控制流程图系统总体流程是小车进入驱动后，由入口进入场地，能够避开障碍物前进，旦检测到有火源，就由单片机控制启动水泵电机，进行灭火。灭火完成后，继续前进，重复刚才的过程，直至小车由出口出来结束本次任务。在此过程中，各个模块彼此配合完成各自的功能。在个周期完成后，为防止在工作过程中电池过放，此时再进行次电量检测，至此，个完整的工作过程就完了。程序流程图小车灭火的主程序软件流程图如图所示，首先对小车进行初始化，在这个阶段让小车检测火源，确定自己的位置。接着小车前进，前进的同时能够避开障碍物，并能够检测火源，如果检测到火源存在，停止前进，调整车头位置，启动水泵喷水灭火，接着再判断是否将火灭掉，如果火已经熄灭，则小车继续前进寻找下个火源，如果没有熄灭则水泵继续开启。主程序流程图如图所示。是否有火源小车初始化结束开始灭火是否找到火源壁障模块程序是否成功灭火否否否是是是图主程序软件流程图小车避障模块程序软件流程图避障模块程序首先采集光电开关传回的信号，判断当前小车周围是否有障碍物，通过车头的两个光电开关判断是否有障碍物，避障模块程序流程图如图所示。有障碍物判断周围是否有障碍物结束开始否是左侧检测到右侧检测到都未检测到都检测到是是是是否否否否继续前进直线前进右转左转后退图避障模块火源模块程序软件流程图如果火焰传感器的信号显示火焰在小车的前方，则小车继续前进段距离，启动水泵，灭火如果检测到火焰在小车的左方，则小车左转度，启动水泵，灭火如果小车检测到火焰在小车的右方，则小车右转度，启动水泵，灭火。若没有检测到火源则继续前进。火焰传感器模块程序流程图如图所示。判断到火源位置采集火焰传感器信号结束开始是前左右否灭火前进左转度右转度图判断火源位置模块液晶显示的编程总线工作原理数模转换和液晶显示都用到了总线的编程，所以对的编程介绍如下总线上的所有数据传输都由主器件启动。通过将主允许标志，置将置于主方式。当处于主方式时，向数据寄存器写入个字节时是写发送缓冲器。如果移位寄存器为空，发送缓冲器中的数据字节被传送到移位寄存器，数据传输开始。主器件立即在线上串行移出数据，同时在上提供串行时钟。在传输结束后标志被置为逻辑。如果中断被允许，在标志置位时将产生个中断请求。在全双工操作中，当主器件在线向从器件发送数据时，被寻址的从器件可以同时在线上向主器件发送其移位寄存器中的内容。因此，标志既作为发送完成标志又作为接收数据准备好标志。从从器件接收的数据字节以在先的形式传送到主器件的移位寄存器。当个数据字节被完全移入移位寄存器时，便被传送到接收缓冲器，处理器通过读来读该缓冲器。液晶编程对于液晶的编程，有相应的控制指令字，如下所示表液晶命令字表命令功能命令功能命令功能清屏绘点显示设置画直线显示汉字汉字类型矩形框显示设置绘图色矩形字符覆盖模式圆框位图显示背光亮度圆注以上数字均为进制数，如果相对进行操作，只需对相应控制字进行更改即可，读取数字亦是如此。模块有个复位引脚，可以对该引脚输入个低电平的脉冲使模组复位，复位需要低电平输入持续至少，在恢复高电平后需要等待后方可以对模组进行显示的控制操作。如果模组复位不正常时，将无法正常工作。另外，使用通信指令，其时钟频率不得高于。第章系统实现在灭火场地，点燃蜡烛，载入程序，将小车放在场地上，打开小车的电源，让小车自主发现火源蜡烛，并让小车自动将火灭掉。共进行次试验，其中次小车能够躲避障碍物，灭掉全部根蜡烛。次小车能够基本躲避障碍物并灭掉部分蜡烛。次小车不能够避开障碍物，中途运动到了死角。次由于水泵角度不合适导致小车停在火源附近直喷水。次由于小车中途电量不足停在半路。测试显示，在小车的直线运行过程中，小车会出现左右摇摆的现象，如下所示。小车是初始角度的测试显示，小车的初始角度偏移越小，小车在运行中就越稳定。通过用调速，结果显示，小车的车速减小时，小车的稳定性提高。在小车检测到偏移时有两种方案调节小车的角度方案，偏离侧车轮停止，偏移侧车轮前进方案，偏离侧车轮后退，偏移侧车轮前进。小车还出现了灭火时水泵喷水位置不准确的情况。这时就需要调整水泵角度，使得小车能够在找到火源时成功灭火。通过对小车行进路线的观察，调试程序，调整光电开关角度，调整蓄水池水量，调整水泵喷头角度，使小车能够按设计要求避障找火灭火，从而实现整体功能。在调试过程中需要细心耐心的调整硬件，不断调整角度，从而达到预期的效果。第章总结历经几个月的毕业设计，从最初的资料查找方案设计，经过最基本的电路设计调试过程，再到软件设计测试，我学习了单片机系统设计的整个过程。从传感器信号的处理，到单片机接收并处理信号，再到输出信号至外部系统，通过该作品的设计制作，使我更好的了解了各类传感器，掌握了光电三极管的使用，并熟悉了单片机的中断和定时器的控制，掌握了大功率驱动芯片的使用，程序中对各种任务的合理安排，使整体系统能够更好的协同工作，增强了自己的动手能力，更好的熟悉的了解了个单片机系统的开发过程。测试结果表明，本系统实现了设计任务要求，小车采集红外寻迹传感器信号探测线路，采集火源传感器信号探测火源，并根据单片机控制模块的分析结果决策和控制下步的运动形式。该控制系统运用了单片机红外寻迹传感器，直流电机，调速，远红外火焰传感器等技术，基本实现了智能灭火小车的要求。但是本系统中还存在着不足小车的直线行进的稳