消防小车总结

消防小车总结灭火小车设计报告设计者：李辉田亚雷 2012年8月1日摘要小车的设计是基于STC12系列高速芯片，总共是由两片微控制器构成的，B控制器是负责外围的光电传感器做为导向和计数，A控制器是控制火焰传感器作为的是寻找光源，控制灭火系统装置启动，并且返回信息给B控制器，小车停止，灭火。直到灭火完成，A控制器发送数据给B控制器，小车运行，继续按照轨迹前进。一、系统方案比较与选择方案一：采用AT类的芯片，可以实现的是大部份功能，但是此时外围模块的控制比较的繁琐，ADC转换芯片的控制，...

灭火小车设计报告设计者：李辉田亚雷 2012年8月1日摘要小车的设计是基于STC12系列高速芯片，总共是由两片微控制器构成的，B控制器是负责外围的光电传感器做为导向和计数，A控制器是控制火焰传感器作为的是寻找光源，控制灭火系统装置启动，并且返回信息给B控制器，小车停止，灭火。直到灭火完成，A控制器发送数据给B控制器，小车运行，继续按照轨迹前进。一、系统方案比较与选择方案一：采用AT类的芯片，可以实现的是大部份功能，但是此时外围模块的控制比较的繁琐，ADC转换芯片的控制，电机驱动模块的控制等.最大的不足就是工作的时间不够快，无法达到工作频率，严重影响了小车的工作效率。所以这个不是很好的一个选择。方案二：使用MSP430，由于是16位的所以速度完全可以满足我的需求，而且内置ADC，方便了我们的控制的，但是大家对MSP430的熟悉度和51的熟悉度来比较，一定是51系列的比较熟悉，由于时间的限制，用MSP430做我们必须得考虑时间到底够不够的问题，所以在时间充足的情况下选择MSP430是一个不错的选择的。方案三：采用stc系列的高速芯片，工作频率同普通的51来说快上了12倍的速度，并且带有内置的ADC，还有最大的有点就是同一般的51函数库是差不多的，所以这样大大的为我们的开发节省了很多的时间的。所以这里我选用的STC12系列的控制器。二、理论分析与说明 2．1总体设计思路及说明小车开始启动，B控制器控制小车的传感器寻迹，并且计数。这个我设置了转弯的变量计数到某一个值是，开始转弯。在这途中如果感应到有光源，这个时候A控制器给B控制器一个信号，B控制器接收到信号停止前进，舵机转动对准感应到的火源方向，开启电风扇，开始灭火，直到灭火完成，A控制器又发送一个消息给B控制器，这个时候小车继续前进的。三、模块方案 1．寻迹传感器模块这里我就的详细说明了！方式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，光线照射到黑线上面时，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。方式2：用红外发射管和接收管自己制作光电对管寻迹传感器。红外发射管发出红外线，当发出的红外线照射到白色的平面后反射，若红外接收管能接收到反射回的光线则检测出白线继而输出低电平，若接收不到发射管发出的光线则检测出黑线继而输出高电平。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。方式3：用RPR220型光电对管。RPR220是一种一体化反射型光电探测器，其发射器是一个砷化镓红外发光二极管，而接收器是一个高灵敏度，硅平面光电三极管。 RPR220采用DIP4封装，其具有如下特点：（1）塑料透镜可以提高灵敏度。（2）内置可见光过滤器能减小离散光的影响。（3）体积小，结构紧凑。当发光二极管发出的光反射回来时，三极管导通输出低电平。此光电对管调理电路简单，工作性能稳定。因此我们选择了方案3。 2．计数模块大家看了我上面寻迹模块的选择这里我也不罗嗦了，照样使用的是RPR220型的光电对管。 3．火焰传感器模块这里我们可以想到是的两种方法：方式1：用温度传感器如热电偶，热电偶在工业应用上十分广泛。但是热电偶感应的范围太广，而且由于火焰只是周围温度稍高且范围较窄。方式2：用远红外传感器。经试验验证，远红外火焰传感器检测距离远，线性度好，检测准确，且体积较小。经过以上的对比可以看出来使用红外远红外传感器是我们最好的选择。因此我们这个使用的是方式2. 4．车体设计经过反复考虑论证，我们制定了左右两轮分别驱动，后面万向轮转向的方案。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，后面面装一个万向轮。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。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，为了防止小车重心的偏移，我们尽量要使后两个电机与前面一个万向轮保持一定距离。对于车架材料的选择，选择的是比较坚固的塑料车架，虽然没有其他的金属坚固，但是毕竟我们做这个并不是为了撞击障碍物，所以用的是一种透明的塑料使小车更轻便，美观 5．电机模块和电机驱动模块电机模块：采用直流电机。直流电机转动力矩大，体积小，重量轻，装配简单，使用方便。由于其内部由高速电动机提供原始动力，以产生大扭力。电机驱动模块：采用专用芯片L298N作为电机驱动芯片。L298N是一个具有高电压大电流的全桥驱动芯片，它相应频率高，一片L298N可以分别控制两个直流电机，而且还带有控制使能端。用该芯片作为电机驱动，操作方便，稳定性好，性能优良。四、系统测试这里我们完成了每一个模块的控制后，就可以开始组合的，这里我们对于很好的实现灭火是有着很重要的思路的，首先要考虑到灭火的范围，和灭火的时间，以及灭火的路径：方法一：上面的红线部分是我们想的第一种方法，这里我们开始想到的是用计数的方式来完成这次的任务，但是在设计的过程中遇到的则是大量无法把握的数据是需要处理的，这样我的程序的编写也就困难重重了，所以我们这个时候就得另外想方法。方式2：大家看的视频，最终规划的路线，但是此时我们的问题是怎么才能灭到火呢？必须使用较强的风，而且这里当我们感应到光源的时候如果让小车偏转的话我们是不好控制的，所以这里我们必须使用舵机来进行对风扇方向的控制，而这样我们用一个单片机在短时间内，我们无法做到，所以这个时候我们才有A，B两个控制器来进行控制，并且两个控制器可以进行信息的交互。五、结语小车是在规划好的路线中进行行走的，所以在比赛中我们还有看自己的运气，如果正好蜡烛挡道，那个这个运气实在是太差了，不过也不要紧的，至少我们能在时间上取得优势的，根据计时表明这个可以再几十秒内灭掉蜡烛，回到车库. (这就是我们探索的经验了，后面还有的硬件的细节和功能并没有完全陈述出来，由于个人时间比较的紧所以占时只能有说这么多的,后面有时间会加以更新。) 车库车库车库 30cm 30cm 120cm 180cm 车库出口蜡烛黑色线条障碍物车库车库 30cm 30cm 120cm 180cm 车库出口蜡烛黑色线条障碍物车库 30cm 30cm 120cm 180cm 车库出口蜡烛黑色线条障碍物 PAGE 3

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