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1、新型消防车的研究The Research of a new type of fire engine摘 要目前，火灾事故呈上升的趋势，给人们日常的生产和生活造成带来了巨大的损失，由于传统的消防车具有体积大，操作不灵活，带水量有限等缺点。因此，在现有消防车的基础上，设计出了一种新型的智能消防车，在实际应用中产生重大影响。本作品设计的新型消防车采用Atmega16单片机作为主控芯片，采用自制的可控小车做车体，考虑到消防车升降臂和车体的比例关系，进而使两者有效合理的结合在一起。在升降臂的底盘转动上，利用简单实用的四杆结构，通过控制电机实现升降臂的方向可调，而且具有良好的稳定性。通过升降电梯的吊篮装置营
2、救被困人员，不仅加快了救援的速度，还提高了救人的稳定性。传送带上等距的安装多个可承载四人的营救箱体，并且在箱内壁安装保险带，由电机提供动力，利用同轴传动原理将电机与皮带传动结合在一起。这样可以有效的传送被困人员，大大提高了救生的速度和效率。考虑到一些特定场所，消防人员难以进入到事故现场，在消防车上安装摄像头，不仅可以实时监测事故现场的状况，而且可以通过无线通讯模块实现对消防车的远程控制。关键词: 皮带传动；电机；无线通讯模块；单片机Atmega16ABSRACTAt present, the rising trend of fire accident, give people daily li
3、fe and production brought huge losses caused by fire, because of the large size is traditional, not flexible operating with water, limited shortcomings. Therefore, on the basis of the existing engines, designed a new type of intelligent engines, in actual application of impact.This works design new
4、engines using microcontroller as the main control chip, Atmega16 self-made controlled cars do bodywork, considering the truck hoist arms and body relation, and then make a reasonable effective both together. The chassis rotation in hoist arms, using a simple and practical four poles structure, throu
5、gh the control motor to realize the direction of hoist arms adjustable, and has good stability. Through the lifts basket trapped device, not only accelerate the speed of the rescue, but also improve the stability of the rescue. The conveyor belt can carry more than offset the installation of four pe
6、ople in the box and rescue cabinet, wall installation seat belts by motors, using coaxial transmission principle and belt transmission together. This can be effective transmission trapped workers, greatly improving the life-saving speed and efficiency. Considering some specific places, firefighters
7、to enter to the scene of the accident, in fire truck installed cameras, not only can monitor the scene of the accident, but can be realized through wireless communication module of engines of remote control.Key words: Belt drive; motor; wireless communication module; MCU ATMEGA161 引言1.1问题的提出国家相关部门统计
8、资料显示，我国的消防车保有量约为2.3万辆，近年新增和更新消防车近3000辆。但我国的消防车车型结构不尽合理，特种车比例过低，水罐消防车约占总量的70，而特种车（除水罐、干粉、泡沫以外的车辆）仅占10，且车型较老。有专家预测：目前，我国消防车市场，从总体上看正处于一个高增长的阶段。在未来的5年之内，这种增长的势头一直不会减弱。每年平均增长量会维持在2000台左右。一方面我国的消防车有待更新，市场前景看好；另一方面国内消防车生产厂家却在产量小、效益少的低谷中徘徊不前。现有消防车只是将少数人接救到车顶的平台处，或者从车壁上的云梯下到地面，这种传统的解救方式有两大缺点，首先平台空间有限，不足以容纳太
9、多的逃生人员，当遇到着火楼层逃生人员多时，解救速度太慢，势必会拖延时间，造成原本可以避免的伤亡。再者消防车高空作业，逃生人员通过云梯向下攀爬，可能产生晕厥现象，不仅逃生速度慢而且安全系数小。但遇到弱势群体时，比如老人，妇孺，残疾人等请况，会给营救工作带来很大困难。经过改装后的消防车可以有效的解决上述问题，皮带传动装置和可升降逃生电梯的应用，不仅解决救生空间的问题，而且提高了增强了消防车的救援速度。因此设计了新型消防车系统。1.2课题研究的意义本作品设计出了一种新型的消防车，在现有消防车的基础上，设计缓冲装置以增加消防车的救援功能。具体如下：1 营救部分采用皮带传送和电梯装置。皮带上固定营救箱，
10、并箱内安装有保险带；电梯装置类似吊篮装置，竖直上升和下降，加快了营救人员的速度，同时电梯门设计巧妙，通过一个简易阀门实现电梯的闭合和打开，大大的提高了工作效率。2 消防车上安装有摄像头，在一些特定场所消防人员难以进入到事故现场，在消防车上安装摄像头，不仅可以实时监测事故现场的状况，而且可以通过无线模块实现对消防车的远程控制。 2 系统概述2.1 系统功能要求1 设计并制作消防车的车体结构、车轮的制作、电机的选择安装等；2 设计并制作可完成人机交互工作的控制电路板；3 消防车上安装有摄像头，在一些特定场所消防人员难以进入到事故现场，不仅可以实时监测事故现场的状况，而且可以通过无线模块实现对消防车
11、的远程控制。4 设计控制板的程序。2.2 系统组成经过分析系统功能的要求，可以将各部分功能分别由硬件完成，或硬件与软件共同完成。硬件部分应该包含：底盘电机控制电路，转盘电机和升降电机控制电路，键盘输入电路，电源电路。图2-1 系统组成软件部分应该实现：键盘按键的捕捉识别，底盘电机的控制，转盘电机和升降电机的控制，无线数据发送与接收，电脑视频数据的显示，得出系统的框图如图2-1所示。3 方案论证3.1控制器的方案论证与选择 方案1：采用可编程逻辑器件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、IO资源丰富、易于进行功能扩展。采用并行的输入输出方式，提
12、高了系统的处理速度，适合作为大规模控制系统的控制核心。但本系统不需要复杂的逻辑功能，对数据的处理速度的要求也不是非常高。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。但是当凌阳单片机在语音处理和辨识时，由于其占用的CPU资源较多而使得处理其它任务的速度和能力降低。方案3：采用Atmel公司的ATmaga16单片机作为主控制器。ATmaga16是一个低功耗，高性能的8位单片机，片内含16k空间的可反复擦些100,
13、000次的Flash只读存储器，具有1Kbytes的随机存取数据存储器（RAM），32个IO口，2个8位可编程定时计数器，1个16位可编程定时计数器，四通道PWM，内置8路10 位ADC。且maga系列的单片机可以在线编程、调试，方便地实现程序的下载与整机的调试。从各个角度考虑，方案3的可行性高。3.2 无线通讯芯片的选择方案1：nRF905功能特点：nRF905是挪威Nordic VLSI公司推出的单片射频收发器，工作电压为1.93.6V，32引脚QSON封装(55mm)，工作于433/868/915MHz三个ISM(工业、科学和医学)频道，频道之间的转换时间小于650us。nRF905支持
14、多点间通信，最高传输速率可达100Kb/s，有125个频道可供选择，可满足多频及跳频需要，主要工作参数大都可通过芯片状态字由用户根据需要自行配置，只需少量外围元件便可组成射频收发电路。nRF905没有复杂的通信协议，它完全对用户透明，同种产品之间可以自由通信。所以nRF905是业界体积最小、功耗最少、外围元件最少的低成本射频系统级芯片之一。此外，其功耗非常低，以-10dBm的输出功率发射时电流只有11mA，工作于接收模式时的电流为12.5mA，内建空闲模式与关机模式，易于实现节能。nRF905适用于无线数据通信、无线报警及安全系统、无线开锁、无线监测、家庭自动化和玩具等诸多领域。方案2：也可选
15、用nRF2401以及其他收发芯片，但它们有的需要外围元件过多，有的协议复杂，不易实现，有的费用较高，增加了成本，有的传输距离较短。根据以上两种方案的比较，因此在本电路设计时采用的是nRF905芯片。4 系统硬件设计4.1单片机电路4.1.1 AVR单片机内部结构AVR单片机内部资源非常丰富，集成了各种常用的外围设备，主要由以下部分组成：l 16K字节擦写寿命 10000 次的系统内可编程Flashl 具有独立锁定位的可选Boot 代码区l 片上Boot 程序实现系统内编程l 可同时读写操作的512字节擦写寿命100000 次的EEPROMl 1K字节的片内SRAMl 可以对锁定位进行编程以实现用户程序的加密l JTAG接口，标准的边界扫描功能支持扩展的片内调试功能l 通过JTAG 接口实现对Flash、EEPROM、熔丝位和锁定位的编程l 两个具有独立预分频器和比较器功能的8 位定时器/ 计数器l 一个具有预分频器、比较功能和捕捉功能的16 位定时器/ 计数器l 具有独立振荡器的实时计数器RTCl 四通道PWMl 8路10 位ADCl 2个具有可编程增益（1x, 10x, 或200x）的差分通道l 面向字节的两线
