消防智能电动车设计与制作n 录摘要： 3关键词： 3Abstract: 3Keywords: 31. 系统设计 31.1设计要求 31. 1. 1设计任务 31.1.2设计要求 41. 2模块方案比较与论证 41.2. 1车体设计 51.2.2控制器模块 61.2.3电源模块 61.2.4寻迹传感器模块 71.2.5火焰传感器模块 71.2.6避障模块 81.2.7测速计程模块 81.2.8电机模块 81.2.9电机驱动模块 81.2.10车载语音模块和控制音模块 81.2.11无线收发模块 91. 2. 12显示台显示模块 91.2. 13车载显示模块 91.3最终方案 91.4系统整体方案设计 102. 硬件实现及单元电路设计 142.1微控制器模块的设计 142. 2光电对管电路的设计 152. 3寻迹光电对管的安装 162.4火焰传感器及其调理电路的设计 172. 5火焰传感器的安装 172. 6电机驱动电路的设计 182. 7灭火风扇菠动电路 182. 8灭火风扇的安装 192. 9测速计程模块的安装 192. 10语音识别电路的设计 202. 11无线收发模块的实现 203. 软件实现 213.1主程序流程图 213. 2灭火子程序流程图 233. 3传感器数据处理及寻迹程序流程 254. 系统功能测试 264. 1测试仪器及设备 264. 2功能测试 264. 2. 1基本功能测试 264. 2. 2发挥功能及其他功能测试 305. 结论 306・结束语 307•参考文献 31摘要：本智能午是以铝合金为车架，AT89S52单片机为控制核心，加以直流电机、舵 机、光电传感器、火焰传感器和电源电路以及其他电路构成。
系统由89S52通过10 口控制 小车的前进后退以及转向舵机带动灭火风扇左右转向摆动进行灭火寻迹由RPR220型光 电对管完成，远红外火焰传感器进行火焰扫描同时本系统用凌阳单片机进行语音的播报, 以提示当前状态本系统同时通过DF无线数据收发模块进行无线数据传输，将该车当前的 状态远程传送给显示台显示台由0CMJ4X8C液晶屏和2个按键进行实时状态显示和启动控 制关键词：AT89S52直流电机 舵机 光电传感器 火焰传感器 消防智能电动车 DF无线收发Abstract: The smart car is aluminum alloy for the chassis, AT89S52 MCU as its core, including motor and servo, plus photoelectric sensors, as well as other flame sensor and power circuit. MCU controls the car turning back forward or running on the white 1 ine. RPR220 reflective photo sensor seeks the trace. Far infrared flame sensor tracks the flame. In addition, the SCM system with Sunplus for voice broadcast can remind current status. The system transmits information through DF module. The car" s status will be transmitted to the Remote Con sole. 0CMJ4X8C LCD display and 2 keys for start control.Keywords: AT89S52 Motor Servo Photo sensor Flame sensorElectrical fire engines DF wireless transmission.系统设计1.1设计要求1.1.1设计任务设计制作一个消防智能小车模型，能到制定区域进行抢险灭火工作。
以蜡烛模拟火源, 随机分布在场地中，场地如图1所示：180cm JISOcm30cm图1场地示意图1.1.2设计要求1） 基本要求（1） 智能小车从安全区域启动，自动寻找到火源并显示2） 除安全区外，场地随机出现2个火源，要求智能小车能够发现英中一个火焰并将 其完全扑灭3） 能够发现并扑灭第二个火焰4） 扑火二个火焰的总时间不超过5分钟5） 能够自动计算和显示扑灭的火源数2） 发挥部分（1） 抢险完毕后智能小车能够返回到安全区域（原位）2） 能够自动计算和显示路程3） 能够用不同声音対不同的状态进行报警4） 其他3） 说明（1） 小车尺寸小于30cmX 30cm,所用电源电压小于等于24V2） 控制电机类空不限，其安装位置及安装方式自定3） 灭火方式不限，但不允许碰倒蜡烛4） 小车不能完全离开场地5） 允许一次重启动机会6） 蜡烛高度：15—20厘米蜡烛置于方框的中间位置7） 障碍物尺寸15cmX15cmX15cm,且位置固定8） 试验场地可采用黑胶皮，网格线可采用宽度为2.5—3.0cm的白色单面胶纸，测试 吋可自带1. 2模块方案比较与论证根据题目要求，本系统主要山控制器模块、电源模块、寻迹传感器模块、火焰传感器、 直流电机及其驱动模块、灭火风扇及其驱动模块、舵机模块、语音模块、车载显示模块、无 线收发模块以及液晶显示模块等模块构成。
木系统的方框图如图2所示：电源模块寻迹传感 1器模块火焰传感器 模块电机驱动前 进转向模块语音模块 V 控制器模块 避障模块V ►灭火风扇及其驱动模块显示台显示模块V无线接收模块车载显示模块测速计程模块无线发射模块A图2系统方框图为较好的实现各模块的功能，我们分别设计了儿种方案并分别进行了论证1.2. 1车体设计方案1：购买玩具电动车购买的玩具电动车具有组装完整的车架车轮、电机及其张动 电路但是一般的说来，玩具电动车具有如下缺点：首先，这种玩具电动午由于装配紧凑, 使得各种所需传感器的安装十分不方便其次，这种电动车--般都是前轮转向后轮驱动，不 能适应该题FI的方格地图，不能方便迅速的实现原地保持坐标转90度甚至180度的弯角 再次，玩具电动车的电机多为玩具直流电机，力矩小，空载转速快，负载性能差，不易调速 而且这种电动车一般都价格不扉因此我们放弃了此方案方案2：自己制作电动车经过反复考虑论证，我们制定了左右两轮分别驱动，前后万 向轮转向的方案即左右轮分别用两个转速和力矩基本完全相同的直流电机进行驱动，前后 装两个万向轮这样，当两个直流电机转向相反同时转速相同时就可以实现电动车的原地旋 转，由此可以轻松的实现小车坐标不变的90度和180度的转弯。
在安装时我们并不把两个万向轮装在一个平面上当小车前进时，左右两驱动轮与前万 向轮形成了三点结构这种结构使得小车在前进时比较平稳，可以避免出现前后两轮过低而 使左右两驱动轮驱动力不够的情况为了防止小车重心的偏移，后万向轮起支撑作用对于车架材料的选择，我们经过比较选择了铝合金川铝合金做的车架比塑料车架更加 牢固，比诙制小车更轻便，美观综上考虑，我们选择了方案2实物图如图3所示：图3车体底盘实物图1. 2. 2控制器模块方案1：采用可编程逻辑期间CPLD作为控制器CPLD可以实现各种复杂的逻辑功能、 规模大、密度高、体积小、稳定性高、TO资源丰富、易于进行功能扩展采用并行的输入 输出方式，提高了系统的处理速度，适合作为人规模控制系统的控制核心但木系统不需要 复朵的逻辑功能，对数据的处理速度的要求也不是非常髙且从使用及经济的角度考虑我们 放弃了此方案方案2：采用凌阳公司的16位单片机，它是16位控制器，具有体积小、驱动能力高、 集成度高、易扩展、可靠性高、功耗低、结构简单、中断处理能力强等特点处理速度高, 尤其适用于语音处理和识别等领域但是当凌阳单片机应用语音处理和辨识吋，山于其占用 的CPU资源较多而使得凌阳单片机同时处理其它任务的速度和能力降低。
本系统主要是进行寻迹和火焰传感器的检测以及电机的控制，兼有语音的播报如果单 纯的使用凌阳单片机，在语音播报的同时小车的控制容易出现不稳定的情况从系统的稳定 性和编程的简洁性考虑，我们放弃了单纯使用凌阳单片机而考虑其它的方案方案3：釆用Atmel公司的AT89S52单片机作为主控制器而用凌阳单片机作为辅助控制 器AT89S52是一个低功耗，高性能的51内核的CMOS 8位单片机，片内含8k空间的可反 复擦些1000次的Flash只读存储器，具有256 bytes的随机存取数据存储器（RAM）, 32个 10 口，2个16位可编程定吋计数器且该系列的51单片机可以不用烧写器而岂接用串口或 并口就可以向单片机中下载程序我们自己制作51最小系统板，体积很小，下载程序方便，放在车上不会占用太多的空 间为了同时方便使用语音的播报和识别，我们选择了凌阳公司的SPCE061A精简开发板一 61B板61B板上配有喇叭插座、麦克风等用户只需使用调试器，不用再外接任何器 件即可以完成语音录放等功能该精简系统板体积小，功能齐全，资源丰富能够满足系统 的要求从方便使用的角度考虑，我们选择了方案3I 2. 3电源模块由于本系统需耍电池供电，我们考虑了如下集中方案为系统供电。
方案1：采用12V W电池为系统供电蓄电池具有较强的电流驱动能力以及稳定的电压 输出性能但是蓄电池的体积过于庞大，在小型电动车上使用极为不方便因此我们放弃了 此方案方案2：采用3节4. 2V可充电式锂电池串联共12. 6V给直流电机供电,经过7805的电 压变换麻为单片机，传感器和舵机供电经过实验验证，当电池为肓流电机供电时，单片机、 传感器的工作电压不够，性能不稳定因此我们放弃了此方案方案3：采用3节4.2V可充电式锂电池为直流电机供电，用2节锂电池经过7805的电 压变换为单片机和传感器供电再用2节锂电池经另一套7805电压变换电路为舵机供电 采用此种供电方式后，单片机和传感器工作稳定，舵机直流电机工作互不影响，且电池的体 积较小，能够满足系统的要求综上考虑，我们选择了方案31. 2. 4寻迹传感器模块方案1：用光敏电阻组成光敏探测器光敏电阻的阻值可以跟随周围环境光线的变化而 变化当光线照射到白线上面时，光线发射强烈，光线照射到黑线上血时，光线发射较弱 因此光敏电阻在白线和黑线上方时，阻值会发生明显的变化将阻值的变化值经过比较器就 可以输出高低电平但是这种方案受光照影响很大，不能够稳定的工作。
因此我们考虑其他更加稳定的方案方案2：用红外发射管和接收管自己制作光电对管寻迹传感器红外发射管发岀红外线, 当发出的红外线照射到白色的平而后反射，若红外接收管能接收到反射凹的光线则检测出白 线继而输岀低电平，若接收不到发射管发出的光线则检测出黑线继而输出烏电平这样自己 制作组装的寻迹传感器基本能够满足要求，但是工作不够稳定，且容易受外界光线的影响, 因此我们放弃了这个方案方案3：用RPR220型光电对管RPR220是一种一体化反射型光电探测器，其发射器。