辉灭火机器人结构设计与控制主板主板布局图如下图主板布局图的基本知识为了实现对机器人的控制，首先我们要对机器人的控制器有所了解，生产的，使我们以极少的周边芯片获得了齐全的功能，个模拟口，个输入捕捉，个输出，位地址，位数据总线，串口，以及个通用。柳辉灭火机器人结构设计与控制的有两个位累加器，两个位变址寄存器个位条件寄存器，个位堆栈指针和程序计数器指令系统，共多条指令位加减乘除指令。的位高性能定时器系统，晶振，定时器频率为周期，个输入捕捉，可测量脉冲数量，脉冲周期宽度和相位等个输出比较，可输出信号，可以完成各种定时控制功能，有定时器溢出中断功能。高性能定时器是的特色，机器人中用输入捕捉计码盘信号，用输出比较功能控制直流电机。的转换器具有个输入通道和四个转换结果寄存器，能够次完成四路转换或连续对同路采样转换次的功能。后种功能可以方便实施去掉最大最小，取均位的滤波方法。机器人的碰撞传感器声音均使用转换器，非常方便。传动结构齿轮箱在机器人用到的齿轮箱如图所示，在能力风暴机器人上使用的是两个直流电机，要将直流电机固定的转速转化成我们所需要的适当的速度就需要个降速传动机构，图中的齿轮箱实现了这功能。对于齿轮传动，传动比可以用两个齿轮的齿数来定义为主动齿轮的齿数为从动齿轮的齿数输出的速度可以表达为动力源输出图齿轮箱展开图柳辉灭火机器人结构设计与控制第三章方案设计与论证总体设计方案总体方案为整个电路分为驱动电机模块红外寻迹传感器模块单片机控制模块火源传感器模块水泵模块电源模块六个模块。首先利用红外对路面信号进行探测，利用火源传感器检测火源信号，两种信号经过处理之后，送给单片机控制模块进行实时运算，输出相应的信号给驱动电机模块驱动电机转动，从而控制整个小车的运动。系统方案框图如图所示。图系统设计方案框图小车制作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，这些都比较难实现。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，看起来也柳辉灭火机器人结构设计与控制比较美观。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，本课题选定了方案作为初步方案。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定长步进性能，方便的实现调速和方向的偏转，且能准确的测量速度路程以及时间，简化编程和硬件连接的工作量。但步进电机的输出力矩较低，随转速的升高而下降，且在较高转速时会急剧下降，其转速较低，不适用于小车等有定速度的系统。方案采用直流电机作为该系统的驱动电机直流电机的控制方法比较简单，只需给电机的两根控制线加上适当的电压即可使电机转动起来，电压越高则电机转速越高。而且改变正负极可方便的改变电机转动的方向，方便改变小车的行进状态。对于直流电机的速度调高，可以采用改变电压的方法，也可采用调速方法。调速就是使加在直流电机两端的电压为方波形式，通过改变方波的占空比实现对电机转速的调节。与其它调速系统相比，调速系统有下列优点从处理器到被控系统信号都是数字形式的，无需进行数模转换。对噪声抵抗能力的增强是相对于模拟控制的另外个优点由于电力电子器件只工作在开关状态，主电路损耗较小，装置效率较高。主电路简单，所用功率元件少。低速性能好，稳定精度高，调速范围宽。综合考虑，本设计采用了方案。寻迹传感器模块的选定方案采用发光二极管光敏电阻，该方案缺点明显易受外界光源的干扰，柳辉灭火机器人结构设计与控制主要是因为可见光的反射效果跟地表的平坦程度，地表材料的反射情况对检测效果产生直接影响。而且外界的可见光对设备的影响很大，而且不容易克服外界可见光的干扰。方案采用红外光电对管，由于只需分辨黑白，红外光电对管有个管发射红外线个用于接收红外线，当红外线照射到黑线上时不会发射回来，当红外线照射到白色的地方就会返回，光电对管发射的同时也能接收红外信号，整个检测设备简单，稳定性高，速度快。缺点是检测距离短，优点是成本低，易于操作。根据以上分析本课题采用方案。单片机控制模块的选定考虑到整个系统的简单方便性，本课题采用能力风暴机器人中芯片做控制模块，该芯片有足够的存储空间，可以方便的在线下载程序，能够满足该系统软件的需要，该芯片测火源，确定自己的位置，同时寻找线路。接着单片机判断是否有火源，如果有火源存在，启动小车寻迹模块程序，让小车前进，当小车找到火源时，停止前进，这时开启灭火水泵，进行灭火的操作，这时再判断是否将火灭掉，如果火已经熄灭，则小车继续寻找下个火源，如果没有熄灭则水泵继续开启。主程序流程图如图所示。图程序流程图小车寻迹模块火源模块程序软件流程图柳辉灭火机器人结构设计与控制寻迹模块程序首先采集寻迹传感器传回的信号，判断当前小车所在的位置，如果小车正好在线上，则小车继续前进如果小车左侧压线，说明小车偏左，则小车右拐前进如果小车右侧压线，说明小车偏右，则小车左拐前进如果小车没有检测到黑线，说明前面没有路，则小车后转度，返回如果小车三个传感器都检测到黑线，说明小车走到十字路口，则再判断火焰传感器的信号。如果火焰传感器的信号显示火焰在小车的前方，则小车继续前进如果检测到火焰在小车的左方，则小车左转度，沿黑白线继续前进如果小车检测到火焰在小车的右方，则小车右转度，沿黑白线继续前进如果小车检测到火焰在小车的后方，则小车后转度，沿黑白线继续前进。寻迹模块程序流程图如图所示，火焰传感器模块程序流程图如图所示。图寻迹模块图判断火源位置模块逼近火源程序软件流程图当远红外探头探测到火源时，这时机器人启动逼近火源程序，逼近火源，当机柳辉灭火机器人结构设计与控制器人当比较靠近火源时，降低行走速度。当左远红外探头返回值大于右远红外探头返回值时，这时机器人向右转，因为火源靠近机器人的右边，当到达灭火控制白线时，机器人停止准备灭火程序。逼近火源同时探测是否到达灭火控制白线流程图如下检测左右远红外探头数值检测地面灰度地面灰度返回值小于设定值停止到达白线左或右远红外探头返回值小于设定值降低速度左红外探头大于右红外探头返回值右红外探头大于左红外探头返回值右转左转图逼近火源流程图逼近火源并启动水泵灭火软件流程图这个子程序，调用到上面的逼近火源程序，当机器人发现火源，启动逼近火源程序，逼近过程中探测到白线，则停止前进，开始灭火，为保证灭火可靠，喷水的同时对准火焰摆动喷头，当左右远红外探头返回值样时，说明火已经被扑灭，当两个不样时，说明火未被扑灭。若左远红外探头返回值大于右远红外探头返回值，机器人右转下，继续灭火，反之左转，火扑灭后，转到回家程序。流程图如下柳辉灭火机器人结构设计与控制到达灭火白线后退段距离启动水泵左右晃动喷头左右红外探头返回值都大于设定值左红外探头大于右红外探头返回值右红外探头大于左红外探头返回值火扑灭喷头右转继续灭火喷头左转继续灭火回家暂停暂停检测左右远红外探头返回值图逼近火源并灭火流程图部分功能代码小车转向代码电机启动左转柳辉灭火机器人结构设计与控制右转右大转左大转停止后退小车寻迹代码高电平时间档,共个档位指示灯前进柳辉灭火机器人结构设计与控制左转左大转右转右大转停止检测不到黑线时查看上个状态，并做出判断左轮后退右轮后退左转寻线柳辉灭火机器人结构设计与控制调速代码定时高电平分为个档,低电平柳辉灭火机器人结构设计与控制结论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，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，采集远红外传感器探测火源，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。学习的过程中虽然遇到很多困难，但经过努力克服了困难解决了问题，最终完成了设计。通过这次毕业设计，使我深刻地明白了纸上得来终觉浅的涵义，没有实践就没有发言权，要想真正理解件事定要实践，自己动手。深刻认识到学好专业知识的重要性以及本专业对实践的极大需要，同时这也是对大学四年的学习成果的个全面检验。这几个月的设计是对过去所学知识的系统提高和扩充的过程，为今后的发展打下了良好的基础。本次毕业设计从开始到现在总共经历了三个月的时间，从刚开始考虑自己题目，然后考虑了段时间确定了自己的毕业设计题目，然后查阅相关资料包括从专业课书中，课外书中，网上资料的资料，想到设计思路，以及到最后做出来成品，虽然过程很苦，但当我看到最后成果时却很快乐，感觉前面的切都是值得的。通过本次毕业设计我复习了自己四年所学的专业知识，增加了自己的动手能力，解决问题的能力，自学能力，丰富了自己的实践经验。机器人灭火比赛其实就是模拟现实生活中将来消防机器人的灭火过程，虽然比赛中的灭火情况简单了些，但它的现实意义却很大，相信不久将来机器人灭火会在我国普及。柳辉灭火机器人结构设计与控制致谢光阴似箭，转眼间四年的大学生活即将结束，毕业设计是检查学生四年学习成果的关键环节，是对学生四年学习知识的全面总结和整合。学期的毕业设计已经进入最后阶段。我的毕业设计是在魏孝斌老师的悉心指导下完成的，在这里，我要特别感谢我的指导老师。从选题查资料，到报告的修改完稿，每个阶段，老师都给予我最耐心的启发和最细心的指导。每当我又不会的问题，不管多烦，魏老师总是很耐心的指导我。对于我犯的些