智能消防救援车(1).docVIP

2012年大学生电子设计竞赛 本系统采用 ATMEL 公司的 AT89S52 作为系统控制器，它运算功能强，软件编程灵活，自由度大，可用软件编程实现各种算法和逻辑控制，并且由于其功耗低、成本低、体积小、技术成熟、引脚较少，实物硬件布线较简单，因此，控制其他模块时操作简单，编程也相对简单。 1.3各模块方案的选择 1.3.1电机与驱动模块的选择 方案一：采用减速小型直流电机。减速直流电机控制精度很低，虽不能准确控制电机转速，但可控制电机正转、反转、不转等动作，速度均匀性好。这已足够我们控制小车前进、拐弯、后退等简单工作，且控制简单，电源要求低，易于实现。 方案二：采用专用步进电机驱动器及与其配套的步进电机。步进电机是数字控制电机，用这种方案的控制精度（可控制角度）、效率和可靠性都很高，但价格过高、重量大、占用口资源多且控制复杂对电源要求也高，故被我们排除了。 通过以上对比，我们选择使用普通直流电机。 驱动部分，采用专用芯片 L298N 作为电动车驱动芯片。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。用该芯片作为电动车驱动，操作方便，稳定性好，性能优良。 1.3.2障碍检测模块 1.3.2.1红外发射部分 方案一：由于红外对管发出的红外波长的范围很宽，可能会有环境的光线的干扰，所以这里采用LM567组成振荡电路，起振荡频率调整在38~40KHz，经三极管驱动，红外发射管发出38~40KHz红外光，以消除环境光线的干扰。 方案二：选用HG-111F型红外发射专用芯片组成的的发射电路，其电路主要器件是HG-111F，外围电路元器件很少，其工作频率为38KHz，带路频率可由其内部电阻进行微调，一般的只要电阻值误差在5%以内，就不需要调整，通电即工作。电源克采用5V电池，工作性能很稳定。 根据实际情况综合考虑，我们选择方案一。 1.3.2.2红外接收部分 方案一：红外对管的接收管接收到信号，采用741组成的放大电路对接收的信号进行发达，放大后的信号加到LM567。LM567是单片机音频解码电路，包含一个稳定的锁相环路和一个晶体管开关，它通过外部的元器件的组合，自身克产生十分稳定的音频振荡信号，且频率可由外接元器件来控制，LM567的5、6脚分别为外接定时电容端，组成RC定时电路。 方案二： 采用GX9149红外接收专用电路，其芯片内部集成了复位电路、振荡电路、接收信号的校验。红外对管接收到信号，接收到的信号与其内部振荡频率相同时将会输出控制信号，控制受控电路。 将上述的两种方案进行比较，方案一元器件比较容易实现，所以我们采用方案一。 3、此外，我们又添加了E18-D80NK进行对障碍的检测，这是一种集发射与接收于一体的光电传感器。主要用于障碍物的检测。对障碍物的感应距离可以根据要求通过后部的旋钮进行调节。 1.3.3火源检测 火源探测模块是本设计中比较重要的一部分，因为要实现消防车灭火，必须先找到火源，这样才能决定小车的灭火路线。该模块若处理不当直接会导致整个设计的失败，找不到火源就无法完成任务。 方案一：采用日本HAMAMATSU公司生产的R2868火焰传感器（紫外）及C3704探测模块 R2868 是利用紫外线 TRON 通过金属的光电效果和瓦斯乘法效果来发现火星源，它具有很小的体积和很宽敏感角度(择向性),并能快速准确地发现从火焰被发出的弱紫外线，但其工作电压为325±25V，价格昂贵，独立的高电源不易解决，故排除了该方案。 方案二：采用纳英特公司的火焰传感器（红外） 用一个火焰传感器，安装在小车前方，从火焰传感器得到的信号经整流放大，再通过AD转换接单片机由程序将火焰距离分为远近两档，远距离测到火焰可确定小车的基本行进方向，进入近距离档后调整方向对准火源，开启风扇将其吹灭。但这样增加了程序编写的难度，并且试验证明AD转换不够稳定，误差较大，故排除了该方案。 方案三：采用纳英特公司的火焰传感器（红外），及相关外围电路。用三个传感器分别安装在小车的正前方进行远近距离的定位检测，火焰传感器反馈的信号经电容滤波，再通过比较器后，输入到单片机的I/O A端口，通过调节变阻器大小改变比较器的参考电压，该方案优点是工作电压低，择向性好，远近距离的定位准确，能消除火源放置的各种特殊情况，而不存在盲区。所需器件相对价廉，方向精确度可以利用圆筒小孔定位，使方向精度提高，准确寻找到火源。优势很明显，故采用此种方案。 比较之下，我们采用方案三。 1.3.4黑线检测 方案一：采用车四角各一对红外发射接收对管。启动时，小车检测到场地边缘黑线时，红外发射接