目录1. 概述 12. 作品的总体设计 12.1 系统功能及技术指标 12.2 系统的构成 32.3 主要设备及元器件选型 32.4 系统核心处理策略 43. 作品的详细设计 53.1 硬件设计 53.1.1 传感器与 A/D 转换 53.1.2 电机驱动 73.1.3 灭火 93.1.4 控制系统 103.1.5 电源 113.1.6 系统原理图及元器件清 113.1.7 PCB 设计 123.1.8 系统硬件资源清单 133.2 软件设计 133.2.1 程序流程图 133.2.2传感器及 A/D 转换程序设计 143.2.3 电机驱动程序设计 163.2.4 完整程序代码 173.3 外形设计 214. 调试与测试 235. 结论 246. 感想（小组成员心得体会） 247. 参考文献 261. 概述一直以来， 恶劣环境下的工作一直影响着人们的身心健康， 很多人希 望用机器来取代人类在危险环境下作业， 这种迫切的需要促使机器人诞生由于现代化都市生活火灾隐患处处存在，火灾也频繁发生在高度危险 的火灾现场，即使是消防队员也无能为力，因此，迫切需要一种智能化灭火 机器人来代替消防员执行高度危险的、高负荷的任务。
本作品具有智能化自动巡视寻找火源，智能避障的的特点，当它进入一 个房间后，巡视整个房间以寻找火源，行进的过程中能够精确躲避障碍物 发现火源后，本作品能自动校准行进方向，判断与火源的距离，进入有效灭 火范围内自动启动灭火装置进行灭火本作品适用于危险火灾现场的灭火和对火灾现场进行火源排查2. 作品的总体设计2.1系统功能及技术指标本作品具有以下五个模块组成：控制模块、驱动模块、传感器模块、灭 火模块、电源模块1． 控制模块采用Atmel89S52单片机作为本系统的核心控制芯片它能接收ADC0804 转换的数字信号，对其进行一系列处理，根据处理结果，驱动电机做相应的 运动，并能控制风扇转动进行灭火操作2． 驱动模块驱动模块采用L298芯片与两个直流电机，该芯片能够接收单片机发出的 控制信号，同时驱动两个直流电机运动传感器模块 传感器模块采用红外传感器和火焰传感器两种传感器，红外传感器探测 行进路面，火焰传感器探测前方火焰，并将探测到的数据传到ADC0804进行 模数转换3． 灭火模块灭火模块采用12V直流风扇，用5V电磁继电器作为控制开关控制风扇的 停转4・A/D转换模块A/D 转换模块由四个 ADC0804 组成，用来接收传感器传回的模拟信号， 转换成数字信号，然后传给单片机进行后续处理。
5・ 电源模块用一个4节5号电池夹和一个6节5号电池夹，来提供6V和9V电源 6V提供单片机和L298芯片的工作电源，9V提供电机和风扇的工作电源2.2 系统的构成图2-1整体结构框架图2.3主要设备及元器件选型1、远红外火焰传感器：灵敏度高、响应速度快、输出信号大、寿命长、 工作稳定可靠2、红外光电传感器：灵敏度高、响应速度快、检测距离可调、寿命长、 工作稳定可靠3、 Atmel89S52单片机：一种低功耗高性能的CMOS8位微控制器，内置 8KB 可编程闪存4、 ADC0804 模数转换芯片：实现数模转换，功耗低，使用方便，控制简 单5、L298 电机驱动芯片：可驱动两个直流电机，驱动能力强，电路简单， 使用比较方便6、电磁继电器：弱电控制强电，隔离控制7、 风扇：12V额定电压，功率小8、 UM2003芯片：是高耐压、大电流达林顿陈列，由七个硅NPN达林顿管组成，采用集电极开路输出，输出电流大，故可直接驱动继电器2.4系统核心处理策略红外传感器检测小车行进的道路是否有障碍物，火焰传感器检测周围环 境是否有火源，单片机以扫描的形式逐一扫描每个传感器，判断是否有信号 传入，并判断是哪个传感器探测到的信号。
若是由红外传感器探测到的信号 则单片机根据探测到信号的不同控制电机做相应的运动，以躲避障碍物；若 是由火焰传感器探测到的信号，则单片机根据探测到的信号，判断火焰的方 向及距火源距离，并控制电机向火源方向运动，当到达灭火范围内，单片机 控制风扇灭火，直到火源熄灭3. 作品的详细设计3.1硬件设计图3-1功能模块划分图3.1.1传感器与A/D转换远红外火焰传感器可以用来探测火源或其它一些波长在760纳米〜1100 纳米范围内的热源；远红外火焰传感器能够探测到波长在760纳米〜1100纳 米范围内的红外光，探测角度为60，其中红外光波长在940 纳米附近时，其 灵敏度达到最大；远红外火焰探头的工作温度为-25 摄氏度〜85 摄氏度；火 焰传感器模组（JNHB2004）是组合好的模组，能将探测到的火焰信号转为0-5V 的电压信号，红色线接DC5V,黑色线接GND绿色线信号输出，可直接输入 IC红外光电传感器是一种红外光漫反射式光电传感器，它是一种集发射器 和接收器于一体的传感器，当前面有被检测物体时，物体将发射器发出的红 外光线反射回接收器，于是光电传感器就“感知”了物体的存在，产生输出信号采用正5V电压供电；检测距离为50cm左右；抗干扰强，不受可见光影响, 可在太阳光底下使用。
A/D部分采用ADC0804芯片进行模数转换，将实际的距离转换成电压的 变化（模拟量）转换为数字量，供单片机处理ADC0804原理如下图所示， 其中1管脚是片选使能端，2、3管脚是AD转换控制，6管脚是信号的输入, 11〜18管脚是转换完输出的数字量，通过P1 口返回的数字量来判断距离和火 焰的位置；下图为ADC0804和单片机间的连接原理图ANY ^PROCESSORC5—V*RDCLK RWRCLKINTRDBTdb6db5db4Vl«僧de3筍db2AGNDDB1VREF^2DGNDI DIFF 丁* phlPUTS20—l5&pFA BIT RESOLUTION 1 GW ER ANY IOESIRED 卜 IANALOG INPUT Ivoltag 电险凿思』ccrn .cri/jiEirjfup^S图3-2 ADC0804原理图BIST1：KIT17TTISTT陌TTTTneITI和卜] 皆 1制W)Wl[+1 M 甌A-GHD 厳啾OK-IT C519T77FWITiYITk^O期 期 msWB?>«lK-h j?ia西IT]2ITcsRDNR图3-3 ADC0804和单片机间的连接原理图3・1・2电机驱动电机驱动采用恒压恒流桥式2A驱动芯片L298,内部包含4通道逻辑驱 动电路。
可以方便的驱动两个直流电机，输出电压最高可达50V,可以直接 通过电源来调节输出电压；可以直接用单片机的IO 口提供信号，而且电路简 单，使用比较方便L298可接受标准TTL逻辑电平信号VSS, VSS可接4. 5〜7 V电压4 脚VS接电源电压，VS电压范围VIH为+2. 5〜46 V输出电流可达2. 5 A, 可驱动电感性负载1脚和15脚下管的发射极分别单独引出以便接入电流采 样电阻，形成电流传感信号丄298可驱动2个电动机，OUT1, OUT2和OUT3, OUT4之间可分别接电动机，本实验装置我们选用驱动一台电动机5, 7, 10, 12脚接输入控制电平，控制电机的正反转ENA, ENB接控制使能端，控制 电机的停转CU^RiHN 1 SENDING □OUTFU1 -1f 3IWZL\A.BLL6l\PUT3LOGIC ¥l?L rAGE V.；£GNDi\pursL\^BLLA l\PUT *SUPPLWCLTAfiL V3OUVUl 2OUTPUT 1CU^RilN 1 SENDING H图3-4 L298封装图IOOiiF；Port? >< PortS >< Port4 >[7^4 fO.luFWCjxFMu LarM^igr1N1VSS1N2vs3N31N40I3T]0UT2EN A0UT3EN BOt3T415 EH AGNPKEN BL29BHF面是L298与直流电机的电路连接图：图3-5驱动电路图其中D1~D2为ln4007二极管。
通过单片机发出电平信号，可以很容易控制电机正转、反转3・1・3灭火灭火部分风扇驱动主要采用5V电磁继电器作为电源控制开关，当单片机 接收到火焰传感器检测到有火焰信号时，发出指令给电磁继电器来控制电磁 继电器闭合，接通风扇驱动部分电路，使风扇转动来实现灭火功能电磁继电器主要一般由控制线圈、铁芯、衔铁、触点簧片等组成，控制 线圈和接点组之间是相互绝缘的，因此，能够为控制电路起到良好的电气隔 离作用当我们在继电器的线圈两头加上其线圈的额定的电压时，线圈中就 会流过一定的电流，从而产生电磁效应，衔铁就会在电磁力吸引的作用下克 服返回弹簧的拉力吸向铁芯，从而带动衔铁的动触点与静触点（常开触点） 吸合当线圈断电后，电磁的吸力也随之消失，衔铁就会在弹簧的反作用力 返回原来的位置，使动触点与原来的静触点（常闭触点）吸合这样吸合、 释放，从而达到了在电路中的接通、切断的开关目的F面是电磁继电器控制风扇驱动部分电路连接图:图 3-6 继电器电路图其中 UM2003 是高耐压、大电流达林顿陈列，由七个硅 NPN 达林顿管 组成采用集电极开路输出，输出电流大，故可直接驱动继电器当单片机 发送0/1指令给P10的8端口时经过ini输入UM2003,再经过UM2003处理, 从 out1 输出信号控制继电器的闭合与断开。
3.1.4 控制系统AT89S52 是一种低功耗、高性能 CMOS8 位微控制器，具有 8K 在系统 可编程 Flash 存储器使用 Atmel 公司高密度非易失性存储器技术制造，与 工业 80C51 产品指令和引脚完全兼容片上 Flash 允许程序存储器在系统可 编程，亦适于常规编程器在单芯片上，拥有灵巧的 8 位 CPU 和在系统可 编程Flash，使得AT89S52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效 的解决方案F面为AT89S52所组成的一个最小系统电路图:IDkR 1 ■--占I I 930 pF. .^xrSS| : XI-CRYSTAL-C230 pF. .DfIOuF'U1>KTAL1PD.O/ADDPD.I/AD1PD.2/AD2XTAL2PD/3/AD3PD.4/AD4PQ.5/AD5PQ.6/AD6RSTPQ.7/AD7P2.1/A3F2.2/A1DPSENF2..3/A11ALEF2.4/A12EAR2.5/A13P2.R/A14P27/A15P1.0P3.0/RXDP1.1P3.1HXDP1.2P3.2/INTOP1.3P3.3/INT1P1.2IP3.4/10P1.5P3.6/T1。