智能车电子竞赛论

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1、2015年长通杯电子设计竞赛智能灭火车（A题）所在学院：电气信息工程学院小组成员：指导教师：2015年11月13日II摘要本次设计以STM32作为主控芯片，利用红处开关管探测障碍物，使得小车能够避开障碍，利用火焰传感器找到火源，从而做出灭火动作。完成了作品基本功能要求。随着社会与国家的发展，在经济迅速增长的同时，各种危险场所不可避免的火灾频繁出现，给社会安全造成了很多隐患，于是现代火灾及时补救已成为迫在眉睫需要解决的问题，救火早一刻就少一分损失，消防救援人员固然速度已经很快，但也需要一段不小的时间，而且进入救火现场还有生命危险的可能，于是智能灭火小车的理念诞生

2、了。本设计主要就是针对智能灭火车的单片机控制与制作进行研究。通过对灭火机器人国内外研究现状的分析，进行了智能灭火车包括硬件方案和软件方案的整体方案设计，具体就驱动电机、传感器等进行了分析比较。电源电路提供系统所需的工作电源，L298N电机驱动芯片驱动电机控制小车揣测不同方向的前进后退以及转向，红外传感器模块完成寻迹和避障，火焰传感器检测火焰，灭火风扇进行灭火。本系统硬件配置合理，控制方案优化，实现了智能灭火车在不同的外部坏境下的循迹、避障和灭火的准确控制。本设计制作的灭火机器人具有简易灭火功能，达到了实现现场灭火的目的。关键词：智能小车红外接近开关PWM火焰传

3、感器红外对管II目录一、系统方案11、循迹模块的论证与选择12、电机驱动模块的论证与选择13、寻找火源模块的论证与选择2二、系统理论分析与计算21、循迹方法种类的的分析22、利用延时控制小车转动角度的计算2三、电路与程序设计31、电路的设计3（1）系统总体框图3（2）电路原理图3（4）电源42、程序的设计4（1）程序功能描述与设计思路4（2）主程序流程图5四、测试方案与测试结果61、测试方案62、测试条件与仪器6五、结论与心得6六、参考文献7附录1：实物图8附录2：源程序9II智能灭火小车（A题）一、系统方案本系统主要由循迹模块、避障模块、寻源模块、电源模块、

4、电机驱动模块组成，下面分别论证这几个模块的选择。1、循迹模块的论证与选择方案一：采用发光二极管加光敏电阻。易受到外界光源的干扰，有时甚至检测不到黑线，主要因为可见光的反射效果跟地表的平坦程度，地表材料的反射情况均对检测效果产生直接影响。方案二：采用CCD传感器，此种方法虽然能对路面信息进行准确完备的反应，但它存在信息处理满，实时性差等缺点，因此若采用CCD传感器，无疑会加重单片机的处理负担，不利于实现更好的控制策略方案三：用红外对管作为寻迹传感器。红外反射式传感器由1个红外发射管(发射器)和1个光电二极管(接收器)构成。红外发射管发出的红外光在遇到反光性较强的

5、物体(表面为白色或近白色)后被折回，被光电二极管接收到，引起光电二极管光生电流的增大。将这个变化转为电压信号，该电压通过比较器LM339后转换为高电平（单片机的有效电平），检测出白线；若接收不到发射管发出的光线则输出为低电压，该电压通过比较器LM339后转换为低电平（单片机的有效电平），检测出黑线，且红外对管使用方便，综合以上三种方案，选择方案三。2、电机驱动模块的论证与选择方案一：采用分立组件组成的平衡式驱动电路。17可以由单片机直接对其进行控制，但由于分立组件占空间较大，考虑到电机的体积问题，还需要继电器，此方案不够理想方案二：采用L298N电机驱动模块。

6、此模块工作较稳定，且编程简单，体积小，内部集成了两个H桥，可以同时控制两个电机。硬件实现较简单。综合以上二种方案，选择方案二。3、寻找火源模块的论证与选择方案一：采用超声波。能检测到障碍物但不能准确的检测到光源。方案二：采用火焰传感器。火焰传感器能够探测到波长在700纳米～1000纳米范围内的红外光，探测角度为60，其中红外光波长在880纳米附近时候的灵敏度达到最大。远红外火焰探头将外界红外光的强弱变化转化为电流的变化，通过A/D转换器反映为0～255范围内数值的变化。外界红外光越强，数值越小；反之则越大。综合考虑采用方案二。二、系统理论分析与计算1、循迹方法

7、种类的的分析我们利用红外传感器来进行循迹，红外传感器上有七个灯，我们选择其中的几个灯进行组合，来达到按特定路线循迹的目的。2、利用延时控制小车转动角度的计算在小车行进过程中，有时需要转动不同的角度，而这个角度的控制是利用延时来实现的。通过多次测量实验，确定一定的角度，并进行记录，从而实现要求。17三、电路与程序设计1、电路的设计（1）系统总体框图寻源模块循迹模块STM32主控芯片灭火模块避障模块图1系统总体框图（2）电路原理图图2红外对管电路图3红外接近开关电路17图4火焰传感器电路（4）电源电源由变压部分、滤波部分、稳压部分组成。为整个系统提供7.2V电压，

8、确保电路的正常稳定工作。2、程序的设计