智能灭火小车的设计与实现.doc

智能灭火小车的设计与实现 摘　要 随着人类文化的发展，越来越多的自然灾害降临人间，火灾已严重威胁人类的生命， 为此人类发明智能机器人（小车）去代替我们从事危险工作。所以人们开始重视研究智 能生命的运用。此设计，设计制作了一款通过红外光电传感器检测路径信息、红外火焰 传感器检测火源的智能寻迹灭火小是运用51单片机为控制系统。加以电源电路、电机驱 动、超声波传感器、灭火风扇以及其他电路等构成。电源电路能够为系统提供所需要的 工作电源，循迹和避障由光电对管完成，用超声波传感器感受的火源的所在方位，能够 动作迅速且准确的找到位置，风扇电机启动风扇，最后达到现场灭火的目的。 关键词：单片机 ，小车，引导控制 ，传感器 The design of the fire-fighting robort Abstract Confronted with so many bad working environment (such as fire fighting, rescue etc), in order to effectively avoid casualties, need to use intelligent go by car scene to complete relevant tasks. Therefore, the research and development of intelligent car guide control system has the extremely vital significance. This system uses STC89C51 as the core control chip, design and make a new electric sensor detection by infrared sensor information, infrared flame path of intelligent tracing test fire extinguishing car. The system is composed of single-chip microcomputer control module, tracing sensor module, drive motor module, ignition sensor module, fan module, power supply module. The practical application indicates that the car can be in a specially designed field on fire, to realize the independent found autonomous recognition route, independent sources and marching close to the fire extinguishing, finally complete task. Keywords: Microcontroller , Car ,Control system,Sensors 目录 1绪 论 1 1.1论文研究目的及意义 1 1.2本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径） 1 2 方案设计与论证 3 2.1.1 设计要求 3 2.1.2 创新设计 4 2.2 总体设计方案 4 2.3 小车的方案设计与论证 5 2.4 驱动电机模块的选定 5 2.5 单片机控制模块的选定 6 2.6 火源传感器模块的选定 6 2.7 风扇模块的选定 7 2.8 电源模块的选定 7 2.9 最终方案 8 3 硬 件 设 计 9 3.1 系统工作原理及功能简介 9 3.2电路模块简介 9 3.3 电 源 22 3.3 红外寻迹传感器 22 3.4 采用PWM调速的直流电机 24 3.4.1 PWM的简介 24 3.4.2 H型电机驱动 24 3.4.3 小车原理图 25 3.5 红外火焰传感器 26 3.6 风扇模块 27 3.7 智能小车整体设计 28 3.7.1 CPU引脚的设定 28 3.7.2整体设计 29 4 软 件 设 计 31 4.1 智能灭火小车系统总体流程 31 4.2 程序流程图 32 4.3 部分功能代码 34 5 测试结果与总结 39 5.1测试结果 39 5.2总结 39 参 考 文 献 41 致 谢 43 附 录 45 1绪 论 1.1论文研究目的及意义 就现在而言由于环境的破坏自然灾害不断，火灾，地震，海啸等频频不断。有些是人 力可以解决的，而有些却是人类无能为力的。人们想到了用智能机器人来代替人类去完 成一些危险的工作。现如今，由于人们重视科学 【智能灭火小车设计概述】 智能灭火小车是一种利用现代电子技术、自动化技术和传感器技术来实现自主导航和灭火任务的设备。随着科技的进步，人类在应对火灾等灾害时，开始寻求更加安全有效的解决方案，智能灭火小车应运而生。这种小车能够代替人员进入危险环境，降低人员伤亡风险。 【设计要求】 智能灭火小车的设计要求主要包括以下几个方面： 1. **路径检测**：通过红外光电传感器获取路径信息，确保小车能够沿着预设路线行驶。 2. **火源探测**：利用红外火焰传感器快速准确地定位火源。 3. **避障能力**：配备超声波传感器，使小车能探测到障碍物并进行规避。 4. **动力系统**：采用电机驱动，确保小车有足够的动力和灵活性。 5. **灭火机制**：风扇模块用于启动灭火风扇，将灭火剂喷向火源。 6. **电源管理**：稳定的电源供应系统，保证小车在执行任务过程中不中断电源。 【创新设计】 在设计中可能包含的创新点有： 1. **智能化算法**：使用高级算法优化小车的路径规划和火源识别，提高其工作效率。 2. **多传感器融合**：结合不同类型的传感器，提高火源定位和环境感知的准确性。 3. **模块化设计**：各模块独立，易于维护和升级。 4. **自适应能力**：小车能根据环境变化调整行为策略。 【硬件设计】 硬件部分主要由以下几大模块组成： 1. **单片机控制模块**：STC89C51作为核心控制器，负责处理各种传感器数据和执行控制指令。 2. **电机驱动模块**：采用PWM调速技术，通过H型电机驱动电路控制小车的速度和方向。 3. **火源传感器模块**：红外火焰传感器检测火源，提供火源位置信息。 4. **风扇模块**：安装在小车上的风扇，用于喷射灭火剂。 5. **电源模块**：为整个系统提供稳定的工作电压和电流。 6. **其他辅助电路**：如光电对管、超声波传感器等，用于路径跟踪和障碍物检测。 【软件设计】 软件部分主要涉及： 1. **系统总体流程**：定义小车从启动到完成灭火任务的整体流程。 2. **程序流程图**：绘制流程图，直观展示程序运行逻辑。 3. **功能代码**：编写控制小车行为的程序代码，包括路径规划、火源判断、避障策略等功能。 【测试与总结】 在完成设计后，需要进行实际测试，评估小车在模拟火场环境中的性能，如寻迹精度、火源定位速度、灭火效率等。根据测试结果进行分析总结，优化系统性能，以满足实际应用需求。 智能灭火小车的设计与实现是集成了多种技术的综合性工程，通过巧妙地结合硬件和软件，实现了自动探测、定位和扑灭火灾的功能，对于提高消防效率和保障人员安全具有重要意义。