家庭灭火机器人设计报告_毕业设计.doc

PAGE PAGE 2 名称：家庭灭火机器人设计报告 学 院：电子与信息工程学院 目录 TOC \o 1-3 \h \z \u 第一章 绪论 h 1 1.1课题背景 h 1 1.2 实现功能 h 1 第二章 系统整体方案设计 h 2 2.1 系统硬件设计 h 2 2.2 系统软件设计 h 2 第三章 硬件设计 h 3 3.1电源管理模块 h 3 3.1.1电源模块电路原理图 h 3 3.2电机驱动芯片 L298N h 4 3.2.1.L298N电路原理图： h 5 3.3避障检测传感器 HS0038 h 5 3.3.1 HS0038简介： h 5 3.3.3 检测原理： h 5 3.3.4 HS0038与单片机连接原理图： h 6 3.4地面灰度检测传感器 ST188 h 6 3.4.2 检测原理： h 6 3.4.3 应用范围： h 6 3.4.5 ST188原理图： h 7 3.5火焰传感器 h 7 3.5.1火焰传感器使用 h 7 第四章 软件设计 h 8 4.1 灭火机器人行进路线分析 h 8 4.2 软件流程图 h 9 第五章 调试记录 h 10 5.1 调试记录 h 10 第六章 实验心得 h 10 参考文献 h 12 附录1: 程序清单 h 13 附录2: 灭火机器人实物图及灭火场地 h 26 第一章 绪论 1.1课题背景 随着社会的进步，机器人技术的不断发展使得机器人的应用领域不断扩展，从以往多应用于工业领域而渐渐融入人们的生活。灭火机器人作为消防部队中的新兴力量，加入了抢险救灾的行列。灭火机器人是一个集信号检测、传输、处理和控制于一体的控制系统，代表了智能机器人系统的发展方向。 1.2 实现功能 制造一个自主控制的机器人在一间平面结构房子模型里运动，找到一根蜡烛并尽快将它熄灭，这个工作受地面摩擦、机器人惯性、机器人电机的转数差、齿轮箱与轮子的摩擦、电压变化等多个因素影响，它模拟了现实家庭中机器人处理火警的过程，蜡烛代表家里燃起的火源，机器人必须找到并熄灭它。 第二章 系统整体方案设计 2.1 系统硬件设计 本次设计的目的是设计一个在规定区域能自主有哪些信誉好的足球投注网站火源并实施灭火的智能机器人小车，本次设计使用的主控芯片使用了STC89C52单片机，所以设计重点在传感器和电机驱动上。系统总体设计框图如图 MCU MCU 小车电机驱动 传感器模块 传感器模块 电源部分 风扇电机 图2.1 系统总体设计框图 2.2 系统软件设计 软件设计方案是以上述硬件电路为基础的，包括电机控制模块、传感器模块的程序设计与实现。程序设计采用C语言编写，编程环境是集成Keil C51编译器的集成编译环境。灭火机器人设计的软件设计结构框图如图2.2所示。 转弯子程序灭火机器人系统软件 转弯子程序 灭火机器人系统软件 电机控制模块 传感器模块 前进子程序 前进子程序 停止子程序 停止子程序 ST188子程序序4序 ST188子程序序4序 HS0038子程序 HS0038子程序 火焰子程序 火焰子程序 图2.2 系统软件设计框图 第三章 硬件设计 3.1电源管理模块 电源是任何一个系统稳定运行的前提条件，为了使机器人运行稳定，单片机和电机的供电系统采用独立供电的方法。 3.1.1电源模块电路原理图 由于单片机及所有的传感器系统供电采用的是5V的电源，而车体要良好的运行电机的供电电压应该达到12V，所以在电源的处理上采用了稳压芯片7805CV和7812CV。 图3.1 电源部分电路图 3.2电机驱动芯片 L298N L298N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桥的高电压大电流双全桥式驱动器，接收标准TTL逻辑电平信号，可驱动46V、2A以下的电机。其引脚排列如图1中U4所示，1脚和15脚可单独引出连接电流采样电阻器，形成电流传感信号。L298可驱动2个电机，OUT1、OUT2和OUT3、OUT4之间分别接2个电动机。5、7、10、12脚接输入控制电平，控制电机的正反转，ENA，ENB接控制使能端，控制电机的停转。也利用单片机产生PWM信号接到ENA，ENB端子，对电机的转速进行调节。 3.2.1 L298N的逻辑功能： 表3-3 SHARP GP2D12实物图 3.2.2 L298N电路原理图： 由于一片L29