智能消防机器人

1智能消防机器人目录第一章引言……………………………………………………………………..21.1课题背景……………………………………………………………………21.2IntelligentDesignandmanufactureofelectriccarsFire..21.3实现功能……………………………………………………………………31.4模拟房子介绍………………………………………………………………3第二章系统整体方案设计……………………………………………………….42.1系统硬件设计……………………………………………………………..42.2系统软件设计……………………………………………………………..4第三章硬件设计…………………………………………………………………...53.1电源管理模块………………………………………………………………53.11稳压芯片LM7805、7806CV……………………………………………53.12电源模块电路原理图………………………………………………….53.2电机驱动芯BTS7960……………………………………………………….63.21BTS7960的逻辑功能……………………………………………………..63.22外形及封装……………………………………………………………..63.23BTS7960电路原理图…………………………………………………….73.3地面灰度检测传感器ST188……………………………………………….73.3.1ST188特点…………………………………………………………….73.3.2检测原理………………………………………………………………73.3.3应用范围………………………………………………………………73.3.4外形尺寸（单位mm）…………………………………………………73.3.5ST188原理图………………………………………………………….83.4火焰传感器………………………………………………………………….83.4.1火焰传感器使用……………………………………………………….83.5报警电路…………………………………………………………………….8第四章软件设计…………………………………………………………………94.1灭火机器人行进路线分析…………………………………………………94.2软件流程图…………………………………………………………………114.3软件开发平台介绍………………………………………………………….11第五章调试记录及实验心得……………………………………………………125.1调试记录…………………………………………………………………....12参考文献………………………………………………………………………….13附录:程序清单………………………………………………………………..132第一章引言1.1课题背景如今国内外对消防设备的研究越来越重视，投入也越来越多。慢慢趋向于自动化、智能化。实现灭火、火场侦查、危险物品泄露探测、破拆等功能。本文设计主要完成的功能是扑火救人。本设计是基于STC89C52单片机对电动车进行控制的自动控制系统，研究的内容有：主要方案论证、硬件设计、软件设计、系统实物调试。硬件设计主要有电机驱动电路、热光源采集电路、声音采集电路、电风扇驱动电路、停车信号采集电路、LCD显示电路、电源电路及单片机最小系统。本系统以STC89C52单片机作为控制核心，通过接受到热光源采集电路传送的信号和声音采集电路传送的信号，对电动车电机进行控制，从而实现对电动车的转向控制。当两处着火，一处是物品，另一处是人着火；电动车通过声音识别，优先将人身上的火扑灭。其所实现的功能相当于简易消防机器人。【关键词】消防车热光源STM32单片机LM298ST1781.2IntelligentDesignandmanufactureofelectriccarsFireAbstractToday,fire-fightingequipmentathomeandabroadmoreandmoreemphasisonthestudy,inputmoreandmore.Slowlytendstoautomationandintelligence.Toachievefirefighting,firedetection,hazardousmaterialsleakdetection,ripperandotherfunctions.Thisfunctionisprimarilydesignedtocompletefirefightingtosavepeople.ThedesignisbasedSTC89C52microcontrollertocontrolforelectricvehiclecontrolsystemtostudythecontentsofthefollowing:themainprogramfeasibilitystudies,hardwaredesign,softwaredesign,systemdebugginginkind.Hardwaredesign,mainmotordrivecircuit,thermallightsourceacquisitioncircuit,thesoundcollectioncircuit,fandrivecircuit,stoppingthesignalacquisitioncircuit,LCDdisplaycircuit,powercircuitandmicrocontrollerminimumsystem.ThesystemSTC89C52microcomputerasthecontrolcore,throughtheacquisitioncircuitreceiveslighttransmittedthermalsignalandvoicesignalacquisitioncircuittransmissionofelectricvehiclemotorstobecontrolledinordertoachievesteeringcontrolforelectricvehicles.Whenthetwofire,oneistheitems,anotherisahumanonfire;electricvehiclethroughvoicerecognition,giveprioritytothehumanbodyfire.Theyachievethefunctionalequivalentofsimplefire-fightingrobot.【Keywords】：fireengine、hotlight、STM32MCU、LM298ST17831.3实现功能制造一个自主控制的机器人在一间平面结构房子模型里运动，找到一根蜡烛并尽快将它熄灭，这个工作受地面摩擦、机器人惯性、机器人电机的转数差、齿轮箱与轮子的摩擦、电压变化等多个因素影响，它模拟了现实家庭中机器人处理火警的过程，蜡烛代表家里燃起的火源，机器人必须找到并熄灭它。1.4模拟房子介绍模拟房子平面图单位：mm比赛场地的墙壁22cm高，由KT板做成。墙壁为白色。比赛场地的地板将是贴有导航黑线的KT板。所有的房间和走廊的地板上都是光滑的。场地中所有的门口并没有门，而是一个适当宽度的开口。4第二章系统整体方案设计2.1系统硬件设计本次设计的目的是设计一个在规定区域能自主搜索火源并实施灭火的智能机器人小车，本次设计使用的主控芯片使用了STC89C52单片机，所以设计重点在传感器和电机驱动上。系统总体设计框图如图2.1：图2.1系统总体设计框图2.2系统软件设计软件设计方案是以上述硬件电路为基础的，包括电机控制模块、传感器模块的程序设计与实现。程序设计采用C语言编写，编程环境是集成KeilSTM32编译器的集成编译环境。灭火机器人设计的软件设计结构框图如图2.2所示。图2.2系统软件设计框图MCU小车电机驱动传感器模块传感器模块电源部分水枪电机灭火机器人系统软件电机控制模块传感器模块前进子程序停止子程序灰度子程序壁障子程序火焰子程序转弯子程序5第三章硬件设计3.1电源管理模块电源是任何一个系统稳定运行的前提条件，为了使机器人运行稳定，单片机和电机的供电系统采用独立供电的方法。3.1.1稳压芯片LM7805CV、LM7806CVLM7805CV的技术指标如下表：表3-1稳压芯片7805参数LM7806CV的技术指标如下表：表3-2稳压芯片7806参数3.1.2电源模块电路原理图由于单片机及所有的传感器系统供电采用的是5V和6V的电源,所以在电源的处理上采用了稳压芯片7805CV和7806CV。6Vin1GND2Vout3U27805Vin1GND2Vout3U17806C2104C3104C4104C10.1u123456J5+5V123456J1+6V123J2CON3xinhao12J3Ui12J4CON2S1SWSPST3.2电机驱动芯片BTS7960BTS7960是NovalithIC家族三个独立的芯片的一部分:一是p型通道的高电位场效应晶体管，二是一个n型通道的低电位场效应晶体管，结合一个驱动晶片,形成一个完全整合的高电流半桥。所有三个芯片是安装在一个共同的引线框,利用芯片对芯片和芯片芯片技术。电源开关应用垂直场效应管技术来确保最佳的阻态。由于p型通道的高电位开关，需要一个电荷泵消除电磁干扰。通过驱动集成技术，逻辑电平输入、电流取样诊断、转换速率调整器，失效发生时间、防止欠电压、过电流、短路结构轻易地连接到一个微处理器上。BTS7960可结合其他的BTS7960形成全桥和三相驱动结构。73.2.2外形及引脚结构：3.2.3BTS7960电路原理图：INH3IN2IS6SR5GND1OUT8OUT4VS7U3INH3IN2IS6SR5GND1OUT8OUT4VS7U41OE11A022Y031A142Y151A262Y271A382Y39GND102A3111Y3122A2131Y2142A1151Y1162A0171Y0182OE19VCC20U5R5R6R7R8R9R10R11R12R19R20C11C12C13470UC14D5N7N3N7N9N3N7N9VCCPWM0PWM4D6D7R107R18VCCIVCCIVCC电机驱动部分12J17CON23.3地面灰度检测传感器ST1783.3.1ST178简介：ST178H红外光电传感器模块是基于ST178H传感器设计的一款红外反射式光电开关。传感器采用高发射功率红外光电二极管和高灵敏度光电晶体管组成，输出信号经施密特电路整形，稳定可靠。83.3.2ST178特点：1、采用高发射功率红外光电二极管和高灵敏度光电晶体管组成。2、检测距离可调整范围大，4-10mm可用。3、采用非接触检测方式。3.3.3检测原理：传感器的红外发射二极管不断发射红外线，当发射出的红外线没有被反射回来或被反射回来但强度不够大时，光敏三极管一直处于关断状态，此时模块的输出端为低电平，指示二极管一直处于熄灭状态；被检测物体出现在检测范围内是，红外线被反射回来且强度足够大，光敏三极管饱和，此时模块的输出端为高电平，指示二极管被点亮。3.3.4外形尺寸（单位mm）：图3.5ST188实物图3.3.5ST178与单片机连接原理图：R1RES2R2RES2IN14IN23OUT12OUT21U1红外接受VCCL1R3RES2R4RES2IN14IN23OUT12OUT21U2红外接受VCCL2R5RES2R6RES2IN14IN23OUT12OUT21U3红外接受VCCL3R7RES2R8RES2IN14IN23OUT12OUT21U4红外接受VCCL4R9RES2R10RES2IN14IN23OUT12OUT21U5红外接受VCCL5R11RES2R12RES2IN14IN23OUT12OUT21U6红外接受VCCL6L1L2L3L4L5L6VCC