智能寻迹灭火小车

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1、智能寻迹灭火小车摘要：本设计为使小车在轨道上按要求准确运行采用了单片机AT89C51最小系统作为电动车的检测和控制系统。通过红外发射接收一体探头检测路面黑色寻迹线，使小车按预定轨道行驶，通过步进电机进行扫描，根据火焰传感器检测火焰。再加上基于AT89C51单片机的键盘，构成了整个系统的硬件总电路。最后通过软件设计，实现了按预定轨道行驶、蔽障、检测火焰、灭火等功能。关键词：寻迹线蔽障火焰传感器红外发射接收一体探头灭火1·系统方案设计、比较与论证根据题目的基本要求，设计任务主要完成小车在规定的时间内按规定路径进行扫描，寻迹，蔽障，灭火等功能。为完成相应的功能，系统可以

2、分为以下几个基本模块：电机驱动模块，电机扫描模块，风扇驱动模块，寻迹线探测模块，蔽障模块，火焰检测模块，电源模块，风扇模块。图一CPU驱动电机模块循迹模块电源模块风扇模块火焰传感器1.1寻迹线探测模块探测路面黑色寻迹线的原理：光线照射到路面并反射，由于黑线和白纸的反射系数不同，可根据接受到反射光强弱由传感器产生高低电平并最终通过单片机判断是否到达黑线偏离跑道。方案一：由可见光发光二极管与光敏二极管组成的发射－接收电路。该方案成本较低，易于制作，但其缺点在于周围环境光源会对光敏二极管的工作产生很大干扰，一旦外界光亮条件改变，很可能造成误判和漏判；如果采用超高亮发光管

3、和高灵敏度光敏管可以降低一定的干扰，但又将增加额外的功率损耗。方案二：自制红外探头电路。此种方法简单，价格便宜，灵敏度可调，但易受到周围环境影响，特别是较强光照对检测信号的影响，会造成系统不稳定。再加上时间有限，制作分立电路较繁琐。方案三：集成式红外探头。可以采用集成断续式光电开关探测器，它具有集成度高、工作性能可靠的优点，只须调节探头上的一个旋钮即可以控制探头的灵敏度。此种探头还能有效地防止普通光源（如日光灯等）的干扰。基于上述考虑，为了提高系统信号采集检测的精度，我们采用方案三。1.2电动机及其驱动模块的选择在选用驱动模块方面由以下两种方案：采用专用驱动芯片。

4、该芯片集成度高，占用空间小，主要应用于电机调速场合。采用分立三极管驱动电路。经分析此电动车所要求的功能比较简单，不需复杂的调速，用电动机专用集成驱动电路可以达到预期的目标。故我们最后决定用后方案。1.3电源选择方案一：所有器件采用单一电源(5节五号电池)。这样供电比较简单，但是由于电动机启动瞬间电流很大，会造成电压不稳、有毛刺等干扰，严重时可能会造成单片机系统掉电，使之不能完成预定行程。方案二：双电源供电。电动机驱动电源采用5节五号电池，单片机及其外围电路电源采用5V钮扣电池供电，两路电源完全分开，这样做虽然不如单电源方便灵活，但可以将电动机驱动所造成的干扰彻底消

5、除，提高了系统稳定性。我们认为本设计的稳定可靠性更为重要，故拟采用方案二。1.4灭火装置模块可燃物的燃烧的条件有两个：一是有助燃物，二是可燃物的温度达到着火点以上。因此灭火也就有两种方案：一是将助燃物与可燃物隔离开，二是降低可燃物的温度至着火点以下。我们小车采用第二种方案，即降低温度至着火点以下。方案1：干冰灭火干冰升华时，吸收大量的热，降低可燃物温度，同时二氧化碳气体会覆盖在可燃物上，将助燃物和可燃物隔离开。对于我们的课题此方案的劣势太多。方案2：喷水灭火利用微型水泵喷出适量的水来灭掉火源。喷水灭火是现实生活中灭火的最主要的方式，但是对于我们的只能灭火小车，有两

6、个致命的缺点：一是几乎买不到小型可控的喷水装置，二是装上大量水后，小车的负载过大。方案3：风扇灭火利用一个不减速的直流小电机带动一个小扇叶进行简单的灭火。这种方案有三个子方案；（1）电源直接供电这种方案是最简单的，但是小车驱动电机和各种芯片的额定工作电流和电压都受到很大的限制，且干电池的输出电压和电流也不可能达到很大，所以灭火电机的电压和电流较小无法达到预期效果。（2）芯片控制灭火风扇电机的转速和转向都不需要控制，只要在一定范围内转的越开越好。因此采用这种方案有点麻烦，而且还会浪费时间和精力。（3）三极管放大电路直接利用三极管驱动。将电机放在三极管的射极，然后在基

7、极加上一个限流电阻即可驱动电机正常工作，这种方案不仅电路简单、易实现，会减少很多电路上不必要的麻烦，而且驱动效率也大大提高，不仅如此其维修性也很强，出现故障能及时快速维修。同时为了保证电路稳定性，我们采用多个三极管并联供电的方式。鉴于以上各种方案的比较，我们选择方案3中子方案（3）1.5探测装置模块在进行这个项目之前，我们三个就从未接触过类似的项目课题，一时真的不知该如何着手解决这个棘手的问题。不过有一点我们几个都清楚地知道我们的检测方法肯定是得利用火源发出的光和温度的性质来将这一特殊的“目标物”与周围环境物区别开来。考虑到实际情况即蜡烛发出的光中不仅仅只有可见光

8、，红外和紫