灭火机器人报告学院：主动化学院班级：姓名：指导师长教师：2010年9月——2010年11月目次第一章引言 01.1课题背景 01.2实现功能 01.3仿照房子介绍 0第二章体系整体筹划设计 (1)2.1体系硬件设计 (1)2.2体系软件设计 (1)第三章硬件设计 (2)3.1电源治理模块 (2)3.1.1稳压芯片LM7805CV (2)3.1.2电源模块电路道理图 (2)3.2电机驱动芯片L298N (3)3.2.1 L298N的逻辑功能： (3)3.2.2外形及封装： (3)3.2.3 L298N电路道理图： (4)3.3避障检测传感器HS0038 (4)3.3.1 HS0038简介： (4)3.3.2 HS0038特点： (4)3.3.3 检测道理： (5)3.3.4 HS0038与单片机连接道理图： (5)3.4地面灰度检测传感器ST188 (5)3.4.1 ST188特点： (5)3.4.2 检测道理： (5)3.4.3 应用范畴： (6)3.4.4 外形尺寸（单位mm）： (6)3.4.5 ST188道理图： (6)3.5火焰传感器 (7)3.5.1火焰传感器应用 (7)第四章软件设计 (7)4.1灭火机械人行进路线分析 (7)4.2软件流程图 (9)第五章调试记录及实验心得 (10)5.1调试记录 (10)5.2实验心得 (10)参考文献 (13)附录1: 法度榜样清单 (29)附录2: 灭火机械人什物图及灭火场地 (29)第一章引言1.1课题背景跟着社会的进步，机械人技巧的赓续成长使得机械人的应用范畴赓续扩大，从以往多应用于工业范畴而逐步融入人们的生活。
灭火机械人作为消防部队中的新兴力量，参加了抢险救灾的行列。
灭火机械人是一个集旌旗灯号检测、传输、处理和操纵于一体的操纵体系，代表了智能机械人体系的成长偏向。
1.2 实现功能制造一个自立操纵的机械人在一间平面构造房子模型里活动，找到一根蜡烛并尽快将它熄灭，那个工作受地面摩擦、机械人惯性、机械人电机的转数差、齿轮箱与轮子的摩擦、电压变更等多个身分阻碍，它仿照了实际家庭中机械人处理掉火的过程，蜡烛代表家里燃起的火源，机械人必须找到并熄灭它。
1.3 仿照房子介绍仿照房子平面图单位：mm图1.1 灭火机械人竞赛场地（国际赛制）竞赛场地的墙壁33cm高，由木头做成。
墙壁刷成白色。
竞赛场地的地板将是被漆成黑色的滑腻木制别处。
在所有的房间和走廊的地板上，可能会铺有小地毯，可不能有粗毛地毯。
场地中所有的走廊和门口宽差不多上46cm。
门口并没有门，而是一个46cm的开口，将会有一个白色的2.5cm宽的白色带子或白漆印迹表示房间进口。
第二章体系整体筹划设计2.1 体系硬件设计本次设计的目标是设计一个在规定区域能自立搜刮火源并实施灭火的智能机械人小车，本次设计应用的主控芯片应用了STC89C52单片机，因此设计重点在传感器和电机驱动上。
体系总体设计框图如图2.1：图2.1 体系总体设计框图2.2 体系软件设计软件设计筹划是以上述硬件电路为差不多的，包含电机操纵模块、传感器模块的法度榜样设计与实现。
法度榜样设计采取C说话编写，编程情形是集成Keil C51编译器的集成编译情形。
灭火机械人设计的软件设计构造框图如图2.2所示。
图2.2 体系软件设计框图第三章硬件设计3.1电源治理模块电源是任何一个体系稳固运行的前提早提，为了使机械人运行稳固，单片机和电机的供电体系采取自力供电的方法。
3.1.1稳压芯片LM7805CV、LM7812CVLM7805CV的技巧指标如下表：表3-1 稳压芯片7805参数LM7812CV的技巧指标如下表：表3-2 稳压芯片7812参数3.1.2电源模块电路道理图因为单片机及所有的传感器体系供电采取的是5V的电源，而车体要优胜的运行电机的供电电压应当达到12V，因此在电源的处理上采取了稳压芯片7805CV和7812CV。
图3.1 电源部分电路图3.2电机驱动芯片 L298NL298N是SGS公司的产品，内部包含4通道逻辑驱动电路。
是一种二相和四相电机的专用驱动器，即内含二个H桥的高电压大年夜电流双全桥式驱动器，接收标准TTL逻辑电平旌旗灯号，可驱动46V、2A以下的电机。
其引脚分列如图1中U4所示，1脚和15脚可零丁引出连接电流采样电阻器，形成电传播感旌旗灯号。
L298可驱动2个电机，OUT1、OUT2和OUT3、OUT4之间分别接2个电念头。
5、7、10、12脚接输入操纵电平，操纵电机的正反转，ENA，ENB接操纵使能端，操纵电机的停转。
也应用单片机产生PWM 旌旗灯号接到ENA，ENB端子，对电机的转速进行调剂。
3.2.1 L298N的逻辑功能：表3-3 SHARP GP2D12什物图3.2.2外形及封装：图3.2 L298N什物图3.2.3 L298N电路道理图：因为一片L298N能够直截了当驱动两个电机，然则为了加大年夜驱动力，我们采取两路并联的方法来驱动电机。
图3.3 L298N电路图3.3避障检测传感器 HS00383.3.1 HS0038简介：HS0038B -系列微型接收机红外遥控器操纵体系。
PIN二极管和前置上组装引线框架，环氧包被设计成红外过滤器。
该解调输出旌旗灯号可直截了当解码的微处理器。
HS0038B是标准的红外遥控接收器系列，支撑所有重要传输代码。
3.3.2 HS0038特点：1、光检测器和放大年夜器一体封装2、内部可集成PCM频率过滤器3、与TTL和CMOS电平兼容4、改进的樊篱电场，抗干扰才能强3.3.3 检测道理：红外发射管发射出经由调制过的38KHZ的红外光，当前方没有障碍物时，接收器收不到红外光，相反当前方有障碍物时，接收器能够收到红外光。
依照此道理，机械人能够感知前方的路况从而决定是否前行。
3.3.4 HS0038与单片机连接道理图：图3.4 H0038电路图HS0038内部集成了红外接收——运放——验波电路——带通滤波（中间频率）——整形电路——驱动电路，经由过程参加38k的调制旌旗灯号可使该电路抗干扰才能加强，削减了天然光的阻碍。
其事实上红外发射和VCC之间有一变位器,阻值为2~5欧阁下此图没标上.3.4地面灰度检测传感器ST1883.4.1 ST188特点：1、采取高发射功率红外二极管和高灵敏度光电晶体管构成。
2、检测距离可调剂范畴大年夜，4--13 mm可用。
3、采取非接触方法。
3.4.2 检测道理：ST188是红外收发一体的器件，发射管发射出红外光线，接收管就能够依照接收的红外光线的强弱，感知地面的灰度。
因为此仿照房间的地面被处理成为诟谇两种色彩，经由过程比较器设置灰度的门限值，能够专门便利的感知地面的色彩，从而做出响应的决定打算。
3.4.3 应用范畴：1、IC 卡电度表脉冲数据采样。
2、集中抄表体系数据采集。
3、 机纸张检测。
4、地面灰度检测，正反转速测量、行程测量等。
3.4.4 外形尺寸（单位mm ）：图3.5 ST188什物图3.4.5 ST188道理图：56ABCD65Title Num berRevisionSize BDate:18-Oct-2008Sheet ofFile:C:\PROGRAM FILES\DESIGN E XPLORER 99 SE\EXAMPLES\My Design.ddbDrawn By :U1ST188R1120RR210KR5RES2R31KVCC12678U2ALM3241162R4A10KD1LEDVCCVCCPort VCC图3-6 ST188电路图图3-7 L324图LM324是四运放集成电路，它采取14脚双列直插塑料封装，外形如图所示。
它的内部包含四组情势完全雷同的运算放大年夜器，除电源共用外，四组运放互相自力。
3.5火焰传感器此传感器本品可广泛应用于灭火机械人竞赛中测量火焰值、足球竞赛时，用于确信足球的偏向。
下图为火焰传感器什物图。
图3.8 火焰传感器什物图3.5.1火焰传感器应用此传感器具有优良的火焰探测机能，可依照可见光、红外光强弱变更输出电平的大年夜小。
其输出端口是一个四针的插头，个中黑色线为地线、红色线为电源线（+5V）、黄色线为旌旗灯号线，用于输出测量的红外光强度电平、棕色线为旌旗灯号线，用于输出可见光强度电平。
第四章软件设计4.1 灭火机械人行进路线分析当小车处于起点，小车要开端搜刮房间有两种路径能够选择，一是只是台阶，绕着4号房间向外搜刮。
二是直截了当过台阶，然后开端搜刮。
明显直截了当过台阶能够节俭专门多的时刻，路径更短，因为我们制造的小车为履带构造，结合我们小车的特点和前面分析，我们选择过台阶。
过台阶后，小车处于3号和4号房间中心，由图可知，沿着右走的筹划比较好，是以我们采取是右手规矩，起首搜刮的是3号房间，如图中的红色箭头。
当在3号房间发明火源时，小车进入房间并灭火，灭火后按原路返回；如没有发明火源，小车连续按右手规矩搜刮房间，直到搜刮4号房间，不管有没有搜刮到火源，从4号房间出来都绕着4号房间返回起点，因为回家过程中的时刻不记入总时刻，而绕行比较安稳，小车比较好操纵。
1234灭火路线回家路线图4.1 灭火机械人行进路线4.2 软件流程图图4.2 灭火小车软件设计流程图第五章调试记录及实验心得5.1 调试记录⏹前方传感器检测最佳距离12cm ，500R的电位器逆时钟扭转可加大年夜发射管的发射功率，检测距离可变远。
⏹地面灰度传感器：测试距离2.5cm,黑地面输出电压1.3-1.5V；白纸输出3.8-4.5V；⏹前方火焰传感器最远测试距离2.5m，此次应用有效距离0.8m，输出电压0.6V，探测角度+30°。
⏹⏹电池电压:5V供电的电压不得低于7.2V。
⏹ 5.2 实验心得伊超：本次的灭火机械人小车设计重要涉及驱动模块壁障模块，灰度模块，灭火模块，单片机开创，法度榜样设计等等。
在此次实验中硬件部分和软件部分全然是我一小我完成的。
在硬件焊接时，我碰到了专门多问题，比如两个电机不克不及同时驱动，H0038不克不及检测，没有A/D转换，单片机引脚不敷用等等，经由过程我解决这些问题，我也学会了实验室的专门多仪器的应用，我也领会到一小我的力量是有限的，在软件设计傍边，我也碰到了专门多问题，比如不克不及产生38KHZ方波，还有在调车时，不知如何确实是车跑的不稳固，本来是在全部体系傍边没有反馈的设计，因此我又令设计了一下传感器地位，加了一个反馈调剂，如许体系才能运行的稳固，这时我才明白体系反馈是多么的重要，在法度榜样编程方面，我领会到硬件设计假如比较好的话，软件编程是比较轻易的，因此这才启发我假如想搞好硬件，软件必须要明白，要想编出一个比较漂亮的法度榜样，硬件设计也要必须明白，只有软硬兼顾，这才能开创出一个比较好的体系。