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1、目 录摘要IAbstractII引言3第一章 智能灭火小车整体设计41.1 整体设计任务41.2 整体设计要求41.3 智能灭火小车系统整体方案设计41.3.1 智能灭火小车整体模块设计41.3.2 智能灭火小车整体设计方案选择5第二章 智能灭火小车的硬件设计72.1 智能灭火小车系统硬件基本组成部分的设计方案72.1.1 控制器模块72.1.2 火源检测模块82.1.3寻光电路模块92.1.4电机驱动模块102.1.5灭火模块122.1.6电源模块122.2智能灭火小车系统控制部分的设计思想122.2.1 控制部分122.2.2控制部分单元电路图132.3智能灭火小车系统检测部分的设计思想1
2、32.4系统各模块的最终方案14第三章 智能灭火小车的软件设计153.1 智能灭火小车系统的软件设计153.2智能灭火小车主程序流程图153.3火焰探测子程序流程图16结 论19致 谢20参 考 文 献21附录 A22附录 B26附录 C27附录 D28基于单片机的智能灭火小车设计摘要：当今社会，火灾在现实生活中普遍存在，被称为自然界三大灾害之一。当火灾发后，灭火工作坏境恶劣时，人工不能完成一些灭火任务，此时便可以使用智能灭火小车去完成相应的任务。本文设计了一个以单片机为核心的智能灭火小车。本设计是利用单片机作为灭火的控制中心，检测火源用火焰传感器，小车行驶由直流减速电机驱动行驶。电机驱动电路
3、部分使用L293D芯片，小车行驶使用舵机控制方式。实现的功能是：从安全区出发，沿着路线前进，火焰传感器检测到火源之后，启动水泵进行灭火。关键词：STC89C52；舵机控制；吹灭火源 IDesign of Intelligent Fire Extinguishing Car Based on Single Chip MicrocomputerAbstract：Nowadays, fire is one of the three natural disasters. When the fire fighting environment is bad after the fire, the arti
4、ficial can not complete some fire fighting tasks, at this time can use the intelligent fire fighting car to complete the corresponding tasks. In this paper, an intelligent fire fighting car with single chip microcomputer as the core is designed. The design is the use of single-chip microcomputer as
5、the fire control center, fire source detection with the flame sensor, the car driving by dc deceleration motor driving. The motor drive circuit part USES L293D chip, and the steering gear control mode is used in the car driving. The realized functions are: starting from the safety zone, moving forwa
6、rd along the route, after the fire sensor detects the source of fire, start the water pump to extinguish the fire.Key words:STC89C52; Steering gear control; Blow the sourceII引言近几十年中，高层建筑、地下建筑与大型工厂越来越多。由于这些的特殊性，当火灾发生时，不能进行快速有效的灭火从而造成各种灾难的发生。无论是在国内还是国外，火灾救援绝大多数时候仍然是设备辅助人工救援，但是救援人员在救援过程中承担一定的风险以及设备存在一定
7、的缺陷，而在火灾现场又要面临巨大的生命危险，为解决这一问题，人们开始人工智能化救援方面的研究。如今，人工智能已经广泛应用到各个领域。灭火技术种类有很多，但大都遵循灭火原理进行设计，当前还没有通用有效的灭火技术来改善救援人员的伤亡。在实际灭火操作中，需要针对具体起火原因和火灾环境，采用合适类型的灭火技术进行灭火。目前，对于改善救援的方案大都倾向于智能化救援。在灭火和救援的过程中，消防机器人发挥着重大的作用。在上个世纪八十年代中期，第一个用于灭火的机器人被日本设计出来并且制造成功。在七年前，美国的弗吉尼亚理工大学设计了一款用于消防工作的机器人并且将其制造出来，可以在战舰发生火灾的时候协助消防人员工
8、作。而在2002年，上海交通大学、上海市消防局、应急管理部上海消防研究所联合起来，经过3年的研究，设计并制作了“履带式、轮式消防灭火机器人”。截至到目前，灭火机器人已经向第三代高端智能机器人稳步发展。目前，世界最新消防机器人有日本用于掌握火灾现场情况的侦察机器人、美国Pandora侦察机器人、挪威形似蟒蛇的消防机器人等。第一章 整体设计方案1.1 整体设计任务本设计是制作一个智能灭火小车，使其能够沿着指定路线进行灭火工作。其工作原理如下图：图1.1 灭火实验场地1.2 整体设计要求综合考虑实际工作的要去提出下列的设计目标：（1）在启动以后能够自动探测火源的位置并且前往火源处（2）在到达目的地以
9、后停止前进，开始灭火装置扑灭火源。（3）检测火源的存在状态，一直到被扑灭为止，扑灭之后探测下一个火源并前往灭火1.3 系统整体方案设计1.3.1 整体模块设计本设计的整体设计方案：火源是通过火焰传感器来检测的，然后单片机STC89C52接收到火焰传感器输出的热源信号并进行处理。电机驱动方式采用舵机控制。本设计方案大致由6个部分组成，其系统构成如图1.2：图1.2系统模块示意图系统各个功能模块简介：1.控制器模块：作为整个控制系统的核心器。2.寻光模块：主要用来给灭火小车做导航作用。3.电源模块：主要用来给整个控制进行供电。4.火焰检测模块：主要用来对火焰进行检测。5.电机驱动模块：主要用来驱动
10、小车的行驶。6.灭火模块：主要是用来控制水泵进行灭火。1.3.2 整体设计方案选择方案一：在智能灭火小车的两侧各安装两个轮子并由两个普通直流减速电机驱动，方便智能灭火小车行驶并起平衡支撑作用。用传感器来探测是否存在火源，可以将其安装位置选择在小车两侧，通过比较其来火焰距离小车的距离，在左侧的传感器上安装放大器，用来寻找远处的火源，右侧的传感器用来寻找近处的火源。为了能够精确的定位火源的位置，在小车的中部也安置两个传感器，两个之间的距离稍稍超过前后的两个传感器之间的距离。小车启动后，从安全区行驶出来，到达中线以后左转弯，然后通过左侧的传感器来寸照是否在一侧存在火源，如果存在火源的时候下一次转弯的
11、时候向左转，如果在这个时候刚好前方不远有障碍物存在则沿着之前行走的路程往回行使，一直到前一个路口在向左转，无论是在左侧探测到存在火源还是在右侧探测到存在火源，就前往火源处将其扑灭。接下来继续回到中线上行使，在行使过程中随时监测火源，在行驶到了墙边的位置以后，通过一个一百八十度的转角探询另一侧的火情。此设计方案中，需要用的硬件并不复杂，在软件方面，也有很清晰的编写思路，然而实际上其未必能够达到足够的避障效果，目前的情况是，如果障碍物是静止不变的话，那么在探测到其位置可以实现良好的避障效果，但是如果障碍物会发生移动，则避障效果就难以保证，从而灭火任务也有可能无法完成。方案二：比方案一相比，车身不变
12、，在小车前方添加一个红外测距仪，用来探测障碍物的位置，在两侧安装火焰传感器，传感器发出信号，信号通过比较器的时候会被探测出距离大小。两侧的传感器都能够检测到何处存在火源。小车启动以后，出发到达中线处，然后想作转动，同时开启左侧的传感器探测火情，如果不存在火源的话，就继续前行，如果存在火源的话，就在下个转角处左转，前往货源出扑灭火源。接下来继续向前行驶一直到发现下一个火源。结合实际情况以及两种方案的特点综合考虑以后在这里选择方案二。第二章 系统的硬件设计2.1 系统硬件基本组成部分的设计方案2.1.1 控制器模块本设计中，系统的控制中心是STC89C52单片机。STC89C52是宏晶科技生产的低
13、能耗、高速可靠、低抗干扰、价格低的8位微处理器。STC89C52具有的优点：（1）高抗静电（ESD保护）；（2）32位I/O口线；（3）内置2KB EEPOM；（4）4个外部中断；（5）3个16位定时器；（6） 最高运作频率35MHZ,6T/12T可选；（7） 晶振频率为11.0592MHZ；（8） 内部集成A/D、D/A转换；（9） 可直接进行串口下载。STC89C52单片机引脚图如图2.1所示：图2.1 STC89C52单片机引脚图2.1.2 火源检测模块火源检测模块的设计在设计中是一项重要的内容，小车前往火源灭火的前提就是能够准确的探测到火源的位置。若是此部分出现问题，则灭火小车在火源的
14、寻找过程中无法寻找到火源从而导致整个设计任务的失败。所以在设计此模块的时候考虑了两种方案。第一种方案是通过一个火焰传感器来完成寻找火源的任务。将其安装位置选择在车底板前方，自其收集到信号开始，在通过单片机内部的A/D转换确定火焰的位置，小车停在火焰前方，开启水泵将火焰熄灭。这个方案在硬件选择使用上比较简单方便，但火焰位置与火焰传感器距离较近，容易造成因停靠位置不当而导致火焰传感器损坏，不过编程过于困难，同时A/D转换又缺乏足够的稳定性，并且精确程度也不够，所以这里将这种方案排除在外。第二种方案是通过2个传感器结合外部电路来完成寻找火源的任务。将其安装位置选择在小车的小车的主板两端，其和火源距离
15、比较远，在检测到存在火源之后，在通过单片机内部的A/D转换确定火焰的位置，小车停在火焰前方，开启水泵将火焰熄灭。这个方案可以准备寻找到火焰位置，避免因为停靠位置不当而导致火焰传感器损坏，而且两个火焰传感器检测火焰更加准确，综合考虑各种因素最终选择的是此项方案。在对两种方案进行对比选择了第二种方案，通过两个火焰传感器来寻到火源位置。2.1.3寻光电路模块此模块的作用在于控制小车的运动轨迹，使小车沿着既定的路径运动。这里将小车所要行驶的路径设计为白色亮线，除了这条亮线以外的其他地方设计为黑色，然后通过色彩传感器便可以控制小车沿着既定的路径运动。有以下几种备选方案：第一种方案是使用一左一右两个红外发射接收对管。在小车启动的时候，将其放置在一条白色纸带之上。这一左一由连个红外发射接收对管的安装位置选择在小车底板挣前方，根据小车在路径上偏离程度的不同输出高低不同的电压。此方案如果能够实现可能看起来会取得比较好的效果，但是其实现起来，设计比较复杂，耗电量比较高，稳定性也不一定多好，受各种因素，必反说电源、环境等等的影响比较大，在这里并不适用。第二种方案是通过颜色传感器来指导行驶。现在的颜色传感器种类越来愈多，
