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广西区第六届大学生电子设计竞赛 智能消防救援车（题） 2012年9月6日 本为控制核心，加以电机、、光电传感器、火焰传感器和电源电路以及其他电路构成。系统由通过IO口控制小车的前进后退以及转向。机带动灭火风扇进行灭火。关键词：电机光电传感器火焰传感器 目 录 1系统设计 1 1.1 题目要求 1 1.1.1 设计任务 1 1.2 设计要求 1 1.2.1 基本要求 1 1.2.2 发挥部分 2 2 方案论证与比较： 3 2.1 方案比较与论证 3 2.1.1 主控制芯片的方案 3 2.1.2 液晶显示模块 4 2.1.3 避障模块 4 2.1.4 灭火方案的选择 5 2.2 系统的总体方案选择 5 3 硬件设计 6 3.1 系统的总体设计 6 3.2 主要单元电路设计 6 3.2.1最小系统电路设计 6 3.2.2直流电机驱动电路模块 7 3.2.3电机驱动模块电路 7 3.2.4障碍物模块检测 7 3.2.5火焰传感器模块电路 8 3.2.6风扇控制模块的设计 8 3.2.7声源检测模块 8 3.2.8语音报警模块 9 3.2.9电源模块的设计 9 4 系统的软件设计 10 4.1系统的软件流程图 10 系统的软件流程图如下所示： 10 4.2子程序流程图 10 5 系统仿真调试及结果分析 12 5.1 调试与测试仪器 12 5.2 系统的调试 12 5.3 硬件调试过程 12 5.4 软件的调试 13 5.5结果分析 13 总结 14 参考文献 15 附录1 16 附录2 18 1系统设计 题目要求 设计任务 设计并制作一个智能消防救援车，能到火源区任意地点进行灭火作业并寻找到呼救的被困人员（即求救声援），火源在火源区内的位置任意，救援区和火源区内的障碍物位置任意，整个示意图如图所示。 设计要求 基本要求 （1）在火源区内,随意放置两个火源和一个障碍物。智能消防救援车从发车区开始， 朝箭头方向前进并能避开障碍物后顺利到达火源区。 （2）智能消防救援车进入火源区，自动寻找火源，找到火源后才能打开灭火器进行灭火作业，火灭后必须关闭灭火器，同时发出声光提示。要求完成两个火源的寻找和灭火时间不超过5分钟。 （3）实时显示整个灭火过程的时间。 发挥部分 （1）小车灭火后进入救援区，救援区有3个任意放置的障碍物，小车绕开障碍物找到声源，要求小车标杆与声源中心距离小于20厘米。 （2）小车从出发到灭火再寻找声源，找到声源后停车，并有声光提示。整个过程时间越短越好。 （3）其他。 方案论证与比较： 方案比较与论证 主控制芯片的方案 方案一：采用51单片机AT89S52作为系统的主控芯片。该系列单片机较为常用，具有高性能、高速度、体积小、可重复编程和功能扩展方便等优点，且价格比较优惠。但是由于其没有自带的PWM波功能，而是要其他方法在单片机中模拟生成PWM波，这样要实现直流电机的PWM调速就会比较麻烦。 方案二：采用AVR单片机Atmega32作为系统的主控芯片。AVR单片机中的Atmega32 具有优于AT89S52芯片的性能指标，其CPU执行当前指令时取出将要执行的下一条指令放入寄存器中，从而可以避免传统MCS51系列单片机中多指令周期的出现任何一个寄存器都可以充当累加器，从而有效地避免了累加器的瓶颈效应，提高了系统的性能。 液晶显示模块方案一：用数码管进行显示。数码管由于显示速度快，使用简单，显示效果简洁明了而得到了广泛应用。但是由于我们计划在显示台显示小车前进的路线、路程以及当前的灭火状态。用数码管无法显示如此丰富的内容，因此我们放弃了此方案。方案二：用LCD液晶进行显示。LCD由于其显示清晰，显示内容丰富、清晰，显示信息量大，使用方便，显示快速而得到了广泛的应用。避障模块方案一：用超声波传感器进行避障。超声波传感器的原理是：超声波由压电陶瓷超声波传感器发出后，遇到障碍物便反射回来，再被超声波传感器接收。然后将这信号放大后送入单片机。超声波传感器在避障的设计中被广泛应用。但是超声波传感器需要40KHz的方波信号来工作，因为超声波传感器对工作频率要求较高，偏差在1％内，所以用模拟电路来做方波发生器比较难以实现。而用单片机来作方波发生器未免有些浪费资源。因此考虑其他的方案。方案二：用红外进行避障。发出的，被物体阻断或部分反射，最终据此作出判断反应，对所有能反射光线的物体均能检测。当有反射回来时，输出低电平。当没有光线反射回来时，输出高电平。考虑到本系统只需要检测简单障碍物，没有十分复杂的环境。为了使用方便，便于操作和调试，最终选择了方案二。 硬件设计 系统的总体设计 系统硬件电路主要由stm32主控模块、电机驱动模块、火焰传感器模块、灭火风扇及其驱动模块、直流电机驱动模块、循迹模块、避障模块、显示模块、测速计程模块以及电