循迹灭火智能小车.docVIP

毕业设计报告书 循迹灭火消防车 作者姓名 *明月 学科专业 电子信息工程技术 指导教师 杨红 副教授 所在班级 2008级电子①班 学籍号码 ******* 所在学院 机电工程学院 论文提交日期 2011年 月 日 摘 要 本设计由寻迹电路，寻火电路、测速模块、灭火模块、显示模块、车尾灯、电机驱动电路以及MCU 控制模块八大部分构成。本设计采用爱特梅尔半导体L298N 为核心部件的电路驱动。该小车具有按照指定的路线巡逻，发现火源进行灭火的功能。基于稳定的硬件电路设计以及精确可靠的软件算法，小车能够实现预期功能。 关键字：循迹；寻火；灭火 目录 前言 1 第1章 整体构思 1 第2章 方案比较、设计与论证 2 2.1小车主体设计 2 2.2轨迹采集方案 2 2.3火焰识别模块 3 2.4 灭火模块 3 2.5 电机驱动模块 4 2.6 测速计程模块 4 2.7显示模块 5 2.8车灯装饰 5 第3章 最终方案 5 第4章 硬件电路设计 6 4.1电源和主控制器模块 6 4.2电机驱动模块 7 4.3显示模块 8 4.4循迹模块与测速模块 9 4.5寻火模块 10 4.6灭火模块 11 4.7车尾灯模块 12 第5章 软件设计 13 参考文献： 13 附录一：小车程序 14 附录二：实物图 20 致谢 21 答辩小组签名的答辩决议书 22 前 言 随着机械自动化的不断发展，人们在工作、生活的各个方面都希望能够利用自动化的操作来提高工作效率，使生产发展能够得到不断的提高。在实际应用中，具有智能化的机器人在人们无法触及的工作场合下更是大显身手，如各种军事机器人、勘探机器人等。和我们日常生活更为接近的有各种医疗机器人、汽车自动泊位系统、自动驾驶系统等等。任何一个机器人想要实现智能化就必须能够实现对外部环境的自我感知判断并作出相应反应，最终完成人们布置的任务。 本设计通过对外部环境的自我感知问题的分析，制作了一辆按照黑线划定的范围进行巡逻，发现火源进行扑灭的消防车。 第1章 整体构思 根据循迹灭火消防车的功能特点分析，把各功能划分为寻迹电路，寻火电路、灭火电路、车尾灯、电机驱动电路以及MCU 控制模块六大部分。 图1-1 设计模块 第2章 方案比较、设计与论证 2.1小车主体设计 （1）购买玩具小车进行改装 采用玩具车来改装，加入自己的控制系统即可，这样的优势是，省去了制作车体的功夫。另外小车主体布局也比较合理，可以较好地完成任务。但是玩具小车的造型各异，质量参差不齐，选购质量好的小车价格偏高，选购质量差的小车，容易在改装和调试过程中想、损坏，而且小车的电路布局受到小车主体的限制。 （2）自己设计小车主体结构 自己设计制造小车主体结构，能够按照布局设计思路来完成小车主体结构的调整，保证电路部分和机械部分的全面协调。可以合理地安放传感器，同时也可以锻炼自己的动手设计能力，兼有成本低廉的优势。但是自己设计的小车难免会外表粗糙，费时费力。 综合考虑各种利弊，兼顾小车的成本和质量问题，选择了自己设计小车主体结构。 2.2轨迹采集方案 （1）使用CCD （Charge-coupled Device，电荷耦合元件）传感器来采集路面信息 使用CCD传感器，可以获取大量的图像信息，可以全面完整的掌握路径信息，可以进行较远距离的预测和识别图像复杂的路面，而且抗干扰能力强。但是对于本项目来说，使用CCD 传感器也有其不足之处。首先使用CCD 传感器需要有大量图像处理的工作，需要进行大量数据的存储和计算。因为是以实现小车视觉为目的，实现起来工作量较大，相当繁琐。 （2）使用光电传感器来采集路面信息 使用红外传感器最大的优点就是结构简明，实现方便，成本低廉，免去了繁复的图像处理工作，反应灵敏，响应时间低，便于近距离路面情况 的检测。但红外传感器的缺点是，它所获取的信息是不完全的，只能对路面情况作简单的黑白判别，检测距离有限，而且容易受到诸多扰动的影响，抗干扰能力较差，背景光源，器件之间的差异，传感器高度位置的差异等都将对其造成干扰。 经过综合考虑，在本设计主要采集黑色线路，因而采用红外光电传感器作为信息采集元件。 2.3火焰识别模块 火焰检测有温度传感器、烟雾传感器、红外传感器、紫外传感器以及CCD传感器。综合论证这几种传感器，因本设计使用蜡烛模拟火源，对环境温度影响小，烟雾少，排除了温度传感器、烟雾传感器。考虑到易用性，排除了CCD传感器，从而主要考虑以下两种方案。 （1）使用紫外传感器识别火焰 紫外线传感器只对185～260nm狭窄范围内的紫外线进行响应，而对其它频谱范围的光线不敏感，利用它可以对火焰中的紫外线进行检测。具有灵敏度高，检测及时准确、抗干扰性强的特点红外火焰传感器可以用来探测火源或其它一