消防智能电动车设计与制作_毕业设计论文(编辑修改稿)

消防智能电动车设计与制作_毕业设计论文(编辑修改稿)内容摘要：

方案 2：用红外光电开关进行避障。 光电开关的工作原理是根据投光器发出的光束，被物体阻断或部分反射，受光器最终据此作出判断反应，是利用被检测物体对红外光束的遮光或反射，由同步回路选通而检测物体的有无，其物体不限于金属，对所有能反射光线的物体均能检测。 光电开关 E3FDS10C4操作简单，使用方便。 当有光线反射回来时，输出低电平。 当没有光线反射回来时，输出高电平。 考虑到本系统只需要检测简单障碍物，没有十分复杂的环境。 为了使用 方便，便于操作和调试，我们最终选择了方案 2。 方案 1：用霍耳传感器进行测速。 当载流导体或半导体出于与电流相垂直的磁场中时，在其两端将产生电位差。 这一现象称为霍耳效应。 霍耳式传感器利用的就是霍耳效应。 如果在车轮的内侧装上一条细磁铁，把霍耳传感器同样装在车轮的内侧，测量火焰传感器的输出就可以知道车轮转过的圈数。 霍耳传感器是非接触式测量，而且对灰尘、湿度、振动等环境条件不敏感。 特性也不随时间而变化。 虽然霍耳传感器具有众多优点。 但是由于我们的电动车较小，比较细小的磁铁不易寻找。 因此我们 尝试着寻找其它的方案。 方案 2：用 RPR220 型光电对管进行测速。 在车轮的内侧贴上一个光电码盘，用光电对管对码盘进行检测。 光电对管照射到黑色和白色的边界时输出信号会有跳变。 将跳变的输出信号送给单片机进行检测就可以得到轮子的转速。 由于我们电动车的寻迹都是用的 RPR220 型光电对管，所以用该型号光电对管进行测速时可以使用同样的调理电路。 从使用的方便和灵活性考虑，我们选择了方案 2。 本系统为智能电动车，对于电动车来说，其驱动轮的驱动电机的选择就显得十分重要。 由于本题要实现对路径的准确定位和精 确测量，我们综合考虑了一下两种方案。 方案 1：采用步进电机作为该系统的驱动电机。 由于其转过的角度可以精确的定位，可以实现小车前进路程和位置的精确定位。 虽然采用步进电机有诸多优点，步进电机的输出力矩较低，随转速的升高而下降，且在较高转速时会急剧下降，其转速较低，不适用于小车等有一定速度要求的系统。 经综合比较考虑，我们放弃了此方案。 方案 2：采用直流减速电机。 直流减速电机转动力矩大，体积小，重量轻，装配简单，使用方便。 由于其内部由高速电动机提供原始动力，带动变速（减速）齿轮组，可以产生大扭力。 我们所选用的直流 电机减速比为 1： 74，减速后电机的转速为 100r/min。 我们的车轮直径为 6cm，因此我们的小车的最大速度可以达到 V=2π r v=2***100/60=能够较好的满足系统的要求，因此我们选择了此方案。 方案 1：采用专用芯片 L298N作为电机驱动芯片。 L298N 是一个具有高电压大电流的全桥驱动芯片，它相应频率高，一片 L298N可以分别控制两个直流电机，而且还带有控制使能端。 用该芯片作为电机驱动，操作方便，稳定性好，性能优良。 方案 2：对于直流电机用分 立元件构成驱动电路。 由分立元件构成电机驱动电路，结构简单，价格低廉，在实际应用中应用广泛。 但是这种电路工作性能不够稳定。 因此我们选用了方案 1。 方案 1：选择专门的语音存储芯片 ISD1420，通过单片机进行录放音的控制。 用这种方消防智能电动车设计与制作 毕业论文 法虽然比较简介方便，但是在地址模式所占 IO口较多 ,在操作模式下进行随机播放又需快进 ,较适合于顺序播放。 且存储空间较小，只能存储总计 20s的语音，无法进行语音识别。 为了能更好的使用语音播放和语音辨识，我们放弃了此方案。 方案 2：选择 DSP 进行语 音识别， DSP具有很强的信息处理能力，能够进行语音的存储录放和语音的辨识，但是考虑到系统的成本和使用的灵活和方便，我们放弃了此方案。 方案 3：使用凌阳精简板开发板 61B板，该精简开发板体积小，使用方便，且具有凌阳系列的很强的语音处理功能，且具有语音播报和辨识的模块。 凌阳 61单片机是 16位单片机，具有 DSP功能，有很强的信息处理能力，最高时钟频率可达 49MHz，具有运算速度高等优势。 这些都为语音处理和辨识准备了很好的条件。 因此我们选用了方案 3。 无线数据传输被广泛应用在车辆监控、遥控、遥测、小型无线网络、无线数据通信、机器人控制、数字音频、数字图像的传输等领域中。 方案 1：用 DF 无线数据收发模块。 DF 无线发射模块通讯方式为调频 AM，工作频率为315MHz，为 ISM频段，发射频率 500mW。 DF超再生式接收模块通讯方式为调频 AM， 接收灵敏度高，用示波器观察输出波形干净，抗干扰能力强。 系统中为保证稳定，采用芯片PT2262,PT2272M4进行数据编解码，由于数据传输量较小，经过测试，方案可行。 方案 2：其他无线数据收发模块，如 nRF40红外线 或蓝牙模块，由于其价格较昂贵，不利于调试，而且系统中不需传输大量的数据，因此我们放弃了此方案。 DF 无线收发模块由于其优良的特性和低廉的价格而被广泛应用于工业及日常商品中，因此我们选择了此方案。 方案 1：用数码管进行显示。 数码管由于显示速度快，使用简单，显示效果简洁明了而得到了广泛应用。 但是由于我们计划在显示台显示小车前进的路线、路程以及当前的灭火状态。 用数码管无法显示如此丰富的内容，因此我们放弃了此方案。 方案 2：用 LCD液晶进行显示。 LCD 由于其显示清晰，显示内容丰富、清晰， 显示信息量大，使用方便，显示快速而得到了广泛的应用。 对于此系统我们选用 4X8的 LCD能够很好的满足显示要求，因此我们选择了此方案。 为满足题目要求，需要在车上显示小车走过的路程，灭火时间、数目以及当前的灭火状态。 因此需要在车上显示这些数据。 方案 1：用 OCM2X8C液晶屏。 该液晶屏可以两行显示数字、汉字，也可以实现绘图功能。 显示清晰。 如果用串行传输数据的方式，使用的数据线也较小。 但是由于小车是在不停的运动中，使用液晶屏在远距离观测时显示不易观察。 因此我们考虑其他的更好的方案。 方案 2：用 8位数码管进行显示小车走过的路程，灭火时间和数目。 用 8X8的 LED点阵显示当前的灭火状态。 由于车载显示模块只是用来显示路程、时间和灭火数目，都为一些数字，这就为数码管的使用变成了可能。 数码管显示亮度高，远程观测也比较醒目。 使用高亮度 LED发光管构成点阵，通过编程控制可以显示中英文字符、图形及视频动态图形。 我们用 LED点阵来动态图形的显示当前的灭火状态。 数码管的驱动是用 CH451实现的。 CH451是一个整合了数码管显示驱动和键盘扫描控制以及 uP监控的多功能外围芯片。 CH451内置 RC振荡电路，可以 动态驱动 8位数码管或者 64位 LED，具有 BCD 译码、闪烁、移位等功能。 CH451可以通过级联的串行接口与单片机交换数据，因此占用单片机的 IO 口较少。 实验验证 CH451能够很好的实现数码管和 LED 点阵的驱动。 因此我们使用数码管和 LED点阵作为车载显示。 经过反复论证，我们最终确定了如下方案： （ 1） 车体用铝合金车架手工制作。 （ 2） 采用 AT89S52单片机作为主控制器。 （ 3） 用 3 节锂电池为直流电机供电，用两组每组两节电池分别为单片机传感器和舵消防智能电动车设计与制作 毕业论文 机供电。 （ 4） 用 RPR220型光电对管进行寻迹。 （ 5） 远红外火焰传感器作为 本系统的火焰传感器。 （ 6） L298N作为直流电机的驱动芯片。 （ 7） 凌阳 61B板作为语音控制模块。 （ 8） DF无线收发模块用来远程传输数据。 （ 9） 4X8的 LCD在远程控制台实时显示小车当前状态。 系统的结构框图如图 4所示： 图 4 系统结构框图 对于本系统来说，要实现的目的是能够灭掉两个或更多的火源，并且能够返回启动区。 由于场地为方格型场地，而我们的光电对管可以顺利的实现寻迹，转弯与方格的计数。 而不能判断小车前进的方向。 基于此，我们共设想了如下几 种方案，并通过实验验证而最终选中一种最终方案。 方案 1：小车由启动区启动，先沿第一列走到中间，同时检测第一列启动区到中间的 6个黑方格中的火焰。 然后返回到场地中间处径直往右走到场地的中间，在这个过程中并不检测小车的火焰传感器。 走到中间后在向上走检测两次的 6个黑方格中是否有火焰。 如此这样每走半列就检测 6个黑方格，一直扫描完所有的黑方格，图中标有 X的黑方格即为每条路径扫描到的方格。 一旦检测到火焰小车即停下将火吹灭。 小车行进路线的示意图如图 5所示： 2 节锂电池 AT89S52 光电对管寻迹 火焰传感器 L298N 驱动直流电机 3 节锂电池 光电开关避障模块 灭火风扇 2 节锂电池 DF 无线发射模块 DF 无线接收模块 4X8LCD 液晶屏显示 SPCE061B 车载数码管和 LED点阵 SPCE061B 语音播报 语音播报 光电对管测速 消防智能电动车设计与制作 毕业论文 图 5 小车行进路线示意图（方案 1） 这样小车可以扫描到所有的黑方格来检测有没有火源。 但是这种扫描方法有如下几种缺点： （ 1） 这种检测需要的时间太多。 （ 2） 由于传感器可以检测到较远的距离，所以不容易实现小车只检测两侧的 6个黑方格。 当小车在列上进行扫描时，容易检测到比较远的距离的火焰而产生错误的判断。 （ 3） 这种检测方法走的路程较多，小车略显不够智能。 方案 2：小车先走到中间的白线，然后横向走到场地的边界，同时检测两侧是否有火焰，如果有火焰的话记下。