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智能自动寻光循迹灭火小车设计与制作(附件)【字数:8350】

2024-01-25 16:42编辑: www.51jrft.com51今日论文网
摘 要本课题以一种基于STC89C52单片机的智能灭火小车系统作为研究对象,构建了一款智能型电子控制系统,通过对大量优秀设计方案的参考,将高指标功能要素配置到该系统中,能够实现对着火点的快速检测,在灭火机器人工作过程中,它能够按照轨线前进,通过对导航线路的实时检测,实现自动左转、右转以及前进等动作,在前进过程中能够通过火焰传感器实时检测当前所处位置是否发生着火,一旦检测到该位置有火焰,那么立即停止前进,并且启动风扇进行灭火。这款智能灭火小车控制系统在软件层面,将以C程序语言作为程序构建语言,遵循各项预期功能指标编写对应的驱动子程序,把它运行在STC89C52单片机里面,使得各条程序代码实现稳定的运行。这款智能灭火小车系统在硬件角度,使用STC89C52单片机作为核心部件,结合MX1508直流减速电机驱动芯片、红外传感器、火焰传感器和直流减速电机等器件,配置了数个电路子模块,各个电路模块对应到每一项指标功能,STC89C52单片机将通过输入输出接口来实现对每一个电路子模块的相连。为了对设计成果进行验证,本课题设立了运行调试环节,在整个测量过程中将显露过的故障和缺点进行记录,结合测试得到的数据来对系统进行大量测试和改进,最后展示出一种具备很强实用性的智能灭火小车控制系统。
目录
一、 引言 1
(一) 智能灭火小车的发展背景 1
(二) 智能灭火小车的国内外发展现状 2
(三) 本文主要研究内容 2
二、 智能灭火小车的方案设计 3
三、 系统硬件设计 4
(一) 智能灭火小车主控电路设计 4
(二) 路线检测电路设计 5
(三) 着火点检测电路设计 6
(四) 风扇驱动电路设计 7
(五) 车轮驱动电路设计 8
四、 系统软件设计 10
(一) 智能灭火小车的主程序流程设计 10
(二) 路线检测子程序流程设计 11
(三) 着火点检测子程序流程设计 11
(四) 电机调速子程序流程设计 12
总结 14
参考文献 15
致 谢 16
附录一 原理图 17
附录二  *51今日免费论文网|www.51jrft.com +Q: @351916072
PCB图 18
附录三 元件列表 19
附录四 程序 20
引言
智能灭火小车的发展背景
在对智能灭火小车控制系统历史资料的调研过程中,可以清晰的发现智能灭火小车系统的使用性能在一定程度上有它里面的主控内核所决定,性能越为高大的系统,它的内部主控微处理器性能越为强大,技术人员在对智能灭火小车控制系统内部主控核心的选取上,常常首先考虑的就是主控器件对数据的运算速率,其次是微处理器内部功能模块的复杂度,有经验的工程师对这两个方面非常注重,这关键是考虑到数据运算速率将决定智能灭火小车系统对于外部信号的响应能力,接下来是资源模块的丰富度将基本上确定智能灭火小车控制系统硬件结构的复杂程度,由于功能模块越为丰富的主控微处理器,它将更有利于节省外设电路的开销,这样用户就无须在微处理器外部配置额外的A/D器件、数模转换器、电平触发功能等电路,大幅度节省了智能灭火小车控制系统硬件系统的复杂程度,极大地提升系统的稳定度,并且在硬件模块电路层面大量节省芯片模块的开销,可以明显的压缩设计花销。通过对开发资料的详细查阅可以知道,对智能灭火小车控制系统的配置方案经历了较多的革新,最早期的智能灭火小车系统全面采用纯模拟电路进行搭建,主控电路板的外形特征则以大量的电阻电容等基本元器件为主,通过复杂的电路连接和性能参数的设计,使得智能灭火小车系统可以执行简单的指标功能,而随着电子技术的不断发展,集成芯片的推广,使得智能灭火小车系统里面大多数必要模块都被模块化芯片所取代,这样就可以降低计算元器件参数的工作量,并且在智能灭火小车系统长时间工作后,环境参数的变化几乎影响不到智能灭火小车系统的稳定工作,并且对于智能灭火小车控制系统的升级换代,大部分情况下只要通过软件程序的重新烧录就可以实现,而硬件系统几乎不用改动,这即是数字式智能灭火小车控制系统的突出特征。通过对这些年来智能灭火小车系统的发展历程来看,尽管市面上含有丰富的产品分类,然而使用者仍然是不能够满足这些产品现状,由于具备高级别性能的智能灭火小车系统已经在市面上实现了普及,这样就导致大部分中低性能产品越来越没有市场,设计者在对智能灭火小车控制系统进行设计时,除去考虑到主控微处理器这些关键原因外,外部电路中传感器件的选型亦十分重要,由于传感器模块决定的是全部智能灭火小车系统对于外部数据的采集速度和转换性能等关键原因,它的性能指标近似决定了整个智能灭火小车控制系统的性能瓶颈,从而这样就引发了智能灭火小车控制系统智能传感器是智能灭火小车控制系统中不容忽视的关键部分,随着近些年电子技术的飞跃发展,传感模块不论是在外形体积还是性能指标方面,都取得了长足的进步,而在前几年间,智能传感器的采集精度等关键原因迟迟上不来,在很大程度上限制了智能灭火小车控制系统的发展脚步。
智能灭火小车的国内外发展现状
目前国内对于智能灭火小车控制系统的研究情绪非常高,这主要是受到国内的发展现状和市场情绪的干扰,因为国内在智能灭火小车系统的研究领域相对于国外来说处于落后地位,伴随着这几年科研环境的不断向好,越来越多的研发人员放到了对智能灭火小车系统的研发中,经过近些年来的持续研发,内地研究设计出的智能灭火小车控制系统在功能和性能方面已经能够赶超上国外产品,但尚有很多重要技术没有掌握,内地研发人员还需持续保持高昂的研究热情,以此实现越来越多的研发果实。
本文主要研究内容
本课题以智能灭火小车系统作为研究对象,选用了STC89C52单片机来作为主控,本课题将分为多个章节来对软硬件进行设计,为合理化设计过程,提高研发效率,本课题将采用科学的模块划分法,将系统整体进行合理性的划分为数个独立功能模块,包含报警信号生成电路、直流减速电机驱动电路、红外线检测电路、火焰传感器电路和直流减速电机驱动电路等部分,各项功能指标的实现是基于STC89C52单片机架构的,这里需确立各项指标功能,下列各项作为本文的各项指标设计内容:
1、配置MX1508芯片硬件驱动电路,通过该电路能够实现对电机驱动脉冲的功率增益,使得脉冲信号能够强有力的驱动电机进行转动;
2、设计红外传感器硬件驱动电路,能够实现STC89C52单片机对红外传感器的驱动控制,从而获取到红外线强度采集结果;
3、设计火焰传感器硬件驱动电路,通过STC89C52单片机与其之间构建通信接口,实现对火焰采集结果的准确获取;
4、配置直流减速电机驱动电路,通过STC89C52单片机的GPIO管脚输出PWM波信号,实现对直流减速电机转速的控制。
智能灭火小车的方案设计
通过论文上一部分已经实现对智能灭火小车控制系统的历史以及国内外发展现状进行了简要的介绍,并且确定了每一项预期功能指标需求,下面将根据每一项内容进行系统实现方案的构建,本课题将采用模块设计法,将系统整体进行合理性划分,生成STC89C52单片机最小系统、MX1508直流减速电机驱动电路、红外传感器电路、火焰采集电路和直流减速电机驱动电路等一些部分,构成了图中的系统整体方案架构,接下来将对每个功能子电路进行研发。红外对管被安置在灭火机器人左右两侧各一个,用于实现对黑色行驶导引线的检测,从而实现灭火机器人的自动前进行驶;MX1508驱动模块主要用于实现将STC89C52单片机输出的PWM波进行功率放大,实现对左右两轮直流减速电机的控制;火焰传感器用于实现对着火点进行检测,它将通过输出高低电平信号来指示是否检测到火灾;风扇用于实现灭火,它将通过单片机的GPIO管脚进行驱动。

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