目录1 绪论 (1)2系统总体设计 (2)2.1系统方案设计 (2)2.2设计方案框图 (2)3硬件部分 (3)3.1方案论证 (3)3.1.1数据传输方案 (3)3.1.2主控芯片选型 (4)3.1.3电机驱动选型 (6)3.1.4总体设计方案 (7)3.2系统硬件设计选型 (7)3.2.1W I F I模块选型和制作 (7)3.2.2主控芯片选型 (11)3.2.3电机驱动板 (13)3.2.4摄像头及舵机组 (17)3.2.5液晶显示屏 (18)3.2.6照明系统 (18)3.2.7传感器选型 (18)4软件部分 (19)4.1程序设计思路 (19)4.2程序设计框图 (20)结论 (21)参考文献 (22)致谢 (22)附件1：原理图 (24)附件2：程控电机驱动板原理图 (25)附件3：程控电机驱动板PCB图 (26)附件4：源程序清单 (27)附件5：作品实物图 (32)第1页1绪论质量是测量领域中的一个重要参数,称重技术自古以来就被人们所重视。

公元前，人们为了对货物交换量进行估计，起初采用木材或陶土制作的容器对交换物进行计量，以后，又采用简单的秤来测定质量，据考证，世界上最古老的计量器具出土于中东和埃及，最古老的衡器和砝码出自于埃及。

秤是最普遍、最普及的计量设备，电子秤取代机械秤是科学技术发展的必然规律。

低成本、高智能化的电子秤无疑具有极其广阔的市场前景。

本章简述称重技术和衡器的发展过程，论述提出新型便携式电子秤的意义，介绍项目研究背景、关键技术等。

2 系统总体设计2.1 系统方案设计火场探测小车采用IAP15F2K61S2单片机为控制核心，通过WiFi与PC机客户端通信。

小车上安装摄像头、温度传感器、火焰传感器、烟雾传感器等，主控芯片采集各个传感器的数据显示在液晶屏上并通过WiFi 回传给PC机客户端；PC机客户端通过WiFi对小车发送指令，当小车接收到相应的指令后，控制电机驱动模块驱动电机及其其他设备。

电机驱动模块采用自行设计的程控电机驱动板，这样可以更加方便的对小车进行控制，减轻主控芯片的压力，让主控芯片专注于与PC机客户端的数据传输和处理。

2.2 设计方案框图3 硬件部分3.1 方案论证3.1.1 数据传输方案方案一：采用WiFi传输方式WiFi全称Wireless Fidelity，又称802.11b/n标准，它的最大优点就是传输速度较高，可以达到150Mbps。

其主要特性为：速度快，可靠性高，在开放性区域，通讯距离可达305米，在封闭性区域，通讯距离为76米到122米，方便与现有的有线以太网络整合，组网的成本更低。

WiFi无线保真技术与蓝牙技术一样，同属于在办公室和家庭中使用的短距离无线技术。

基于蓝牙技术的电波覆盖围非常小，半径大约只有50英尺左右约合15米，而WiFi的半径则可达300英尺左右约合100米，办公室自不用说，就是在整栋大楼中也可使用。

最近，由Vivato公司推出的一款新型交换机。

据悉，该款产品能够把目前WiFi无线网络300英尺，接近100米的通信距离扩大到4英里约6.5公里。

目前由于电子元件集成度的提高，WiFi模块的成本以大幅降低。

方案二：采用蓝牙传输方式蓝牙（ Bluetooth ）：是一种无线技术标准，可实现固定设备、移动设备和楼宇个人域网之间的短距离数据交换（使用2.4—2.485GHz的ISM波段的UHF无线电波）。

蓝牙可连接多个设备，克服了数据同步的难题。

蓝牙特点参数如下：表3-1 发射功率应用，蓝牙的成本比较低，适合大批量生产。

经过以上方案论证与市场调查，WiFi相对于其他无线传输方式具有传输速度快、稳定，且距离上占有很大优势，特别适合大量的数据传输，比如本次设计中要传输视频，另外，在成本上，由于芯片的集成度越来越高，价钱越来越低，WiFi的价格已经到了一个大众可以认可的程度。

所以本次设计采用WiFi作为本次设计的通信方式。

3.1.2 主控芯片选型方案一：STC89C52单片机主控STC89C52单片机具有以下标准功能： 8k字节Flash，256字节RAM，32 位I/O 口线，看门狗定时器，置4KB EEPROM，MAX810复位电路，3个16 位定时器/计数器，4个外部中断，一个7向量4级中断结构（兼容传统51的5向量2级中断结构），全双工串行口。

另外52单片机可降至0Hz 静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。

空闲模式下，CPU 停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。

掉电保护方式下，RAM容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止，最高运作频率35MHz，6T/12T可选。

目前52单片机已经生产十年之久，很多技术上已经落后于新兴单片机，在程序存储器和数据存储器上，由于当时技术限制和成本原因，这两者的容量都比较小。

方案二：IAP15F2K61S2单片机主控系列单片机是STC公司生产的单时钟/机器周期的单片机，是高速、高可靠、低功耗、超强抗干扰的新一代8051单片机，采用STC第八代加密技术，解密难度很高，指令代码完全兼容传统8051，但是速度快8-12倍。

片集成高精度R/C时钟，ISP编程时可以设置时钟频率，可省掉传统单片机外部时钟电路和复位电路。

该系列的单片机还具有很丰富的片上外设，包括：3路CPP/PWM/PCA、8路高速10位AD、多个定时器、两个串口、一组高速同步串行通信端口SPI等，片上集成61KB程序存储器和2KB数据存储器，可以存储更多的程序和运算单片机运行中的数据，让单片机可以实现更多的功能。

该系列单片机采用的是STC-Y5超高速CPU核，在同样的时钟频率下，速度又比早期的1T 系列单片机（STC12系列/STC11系列/STC10系列）快20%。

在片上外设方面，IAP15F2K61S2单片机集成的多个串口、定时器，和SPI接口，并且拥有大容量数据存储器和程序存储器，可以存储更多的程序和运行过程中的数据，并且集成的复位电路和时钟电路，不需要外部昂贵的电路。

在价格上，IAP15F2K61S2单片机完全可以和STC89C52单片机抗衡。

经过以上方案论证与市场调查，15单片机相对于传统的52单片机具有速度快（同样晶振频率下快10倍左右），片上外设更加丰富，部集成52单片机所需的外围电路，并且拥有容量更大的存储器，可以运行更多功能的程序，在价格上，3元至10元的价格更是可以与传统的52单片机媲美，本芯片抗干扰能力超强，综上所述，本次设计选用功能强大，且价格低廉的IAP15F2K61S2单片机。

3.1.3 电机驱动选型方案一：L298N电机驱动板设计如图3-1所示是市场上常见的L298N驱动模块，采用ST公司原装全新的L298N芯片，采用SMT工艺稳定性高，采用高质量铝电解电容，使电路稳定工作。

可以直接驱动两路3-35V直流电机，并提供了5V输出接口（输入最低只要6V），可以给5V单片机电路系统供电（低纹波系数）,支持3.3V MCU ARM控制，可以方便的控制直流电机速度和方向，也可以控制2相步进电机，5线4相步进电机。

图 3-1 L298N电机驱动板方案二：程控电机驱动板设计传统的电机驱动模块需要主控芯片发送脉冲数据进行控制，需要占用单片机的定时器资源或者是用延时，在不加操作系统，单线程运行的话会影响到主控芯片对其他数据的处理，在现在的市场上有一种串行通信的程控电机驱动板，驱动板本身集成微控制器，主控芯片只需要对其发送指令，电机控制部分完全有驱动板本身的微控制器处理和控制。

程控电机驱动板主要有以下优点：采用独立的微控制器，减轻主控芯片的压力，使其可以更专注于设计整体的控制；采用串行通信方式，方便控制；电机控制精确；在同样的驱动芯片情况下，实际有用输出功率更大。

经过以上几种方案论证、开发难度比较，参考实际应用效果，使用程控电机驱动板具有比传统驱动板开发难度低、控制方便等优点，程控电机驱动板更和适合本次设计。

3.1.4总体设计方案综合以上三点方案论证，本次设计采用WiFi作为数据传输媒介，以价格低廉、性能优异的IAP15F2K61S2单片机为主控芯片，程控电机驱动板为电机驱动模块，配合摄像头及舵机组、电源、液晶显示屏、照明系统等部分设计完成火场探测小车，实现火场探测的功能。

3.2 系统硬件设计选型3.2.1 WiFi模块选型和制作现在市面上有很多类型的WiFi通信模块，比如ESP8266、RTL8188、RT5350等等，但是这些WiFi模块有很多不尽人意的地方，比如通信速率低、操作繁琐、价格昂贵等等，本次设计并没有选择常见的WiFi模块，而是采用路由器改装方式制作WiFi模块。

路由器本质上是一个嵌入式系统，部有CPU、RAM、ROM等等嵌入式系统所必须的硬件条件，搭配WiFi通信的射频电路，组成我们常见的路由器，在这个硬件系统中也有软件的支持，就是路由器的操作系统，在这个前提下，我决定采用改装路由器的方式制作WiFi模块，让WiFi模块更符合本次设计的需求。

改装路由器的两个主要步骤：改装系统，改装硬件。

（1）改装系统OpenWrt可以被描述为一个嵌入式的 Linux 发行版，（主流路由器固件主要有dd-wrt,tomato,OpenWrt三类）而不是试图建立一个单一的、静态的系统。

OpenWrt的包管理提供了一个完全可写的文件系统，从应用程序供应商提供的选择和配置，并允许您自定义的设备，以适应任何应用程序。

对于开发人员，OpenWrt 是使用框架来构建应用程序，而无需建立一个完整的固件来支持；对于用户来说，这意味着其拥有完全定制的能力，可以用前所未有的方式使用该设备。

OpenWrt是一个高度模块化、高度自动化的嵌入式Linux系统，拥有强大的网络组件和扩展性，常常被用于工控设备、、小型机器人、智能家居、路由器以及VOIP设备中。

同时，它还提供了100多个已编译好的软件，而且数量还在不断增加，而 OpenWrt SDK 更简化了开发软件的工序。

OpenWRT不同于其他许多用于路由器的发行版，它是一个从零开始编写的、功能齐全的、容易修改的路由器操作系统。

实际上，这意味着您能够使用您想要的功能而不加进其他的累赘，而支持这些功能工作的linux kernel又远比绝大多数发行版来得新。

综上所述，OpenWrt是完全适合改装路由器。

（2）改装硬件出于成本和WiFi模块的体积考虑，我选择了价格比较便宜的水星MW151RM150M迷你路由器，但是这款路由器的RAM和ROM不满足 OpenWrt 系统运行的最低条件，所以需要更换路由器的RAM和ROM，以适应运行OpenWrt系统的需要。

改装后路由器多了一个USB接口（供摄像头使用）、串口（和单片机通信）。