电子设计大赛-消防车报告.doc

编号:B甲1602
消防智能电动车(B题)

参赛学生: 常蓝天 夏欢 李鸿伟
专业: 电子信息工程
学校: 山东师范大学
指导教师: 杨济民 黄发忠 赵捷
摘要
本设计中智能小车采用两块凌阳SPCE061A单片机作为检测和控制的核心,实现电动车的智能控制,包括路面寻线、火源检测、智能避障、路程测量、智能灭火、数码管显示、语音报警等功能。寻线方式采用反射式光电传感器感知与地面颜色有较大差别的引导线,障碍物判断采用集成红外传感器,火源探测利用红外传感器加比较器。驱动电机采用直流电机,电机控制方式为PWM控制。电机控制核心采用凌阳SPCE061A单片机,控制系统与电路用光电耦合器完全隔离以避免干扰。实现的功能是:从安全区出发,自动检测火源并选择路线灭火,遇到障碍物能够实现智能躲避,两个火源均完全灭掉后按原路回到安全区。在此过程中遇到不同情况会用不同声音报警,并显示灭火数目和小车的路程。
关键词:火源探测 路面寻线 智能避障
Simple Intelligentized Electric Motors Automobile
Abstract:Based on two microcontrollers ,SPCE061A of SUNPLUS,the model car can race intelligently by detecting white lines on the black ground.. Including the road surface hunting, the fire hazard examination, the intelligence evade bond, the distance survey, the intelligent fire fighting, the nixietube demonstrated, the alarm the fire and so on the functions.The hunting way uses the reflection type electro-optical sensor sensation and the ground color has the wide difference inlet line.The obstacle judgment uses the integrated infrared sensor.The fire hazard survey use infrared sensor adds the comparator.Electrical machinery is direct current machine,The electrical machinery control mode is the PWM control. The electrical machinery control core uses insults the positive SPCE061A monolithic integrated circuit, The control system and circuit isolates completely with the photoelectricity coupler avoids disturbing. The realization function is: Embarks from the safe area,The automatic detection fire hazard and chooses the route fire fighting, Meets the obstacle to be able to realize the intelligent avoidance, After two fire are put out completely,it return to the safe area according to the old route. Encounters the different situation in this process to be able to use the different sound to report the police,And demonstrates the fire fighting number and the distance.the car covered
Key words:search for the line,intelligently,search for the fire
目录
1系统方案选择与论证 4
1.1设计要求 4
1.1.1任务 4
1.1.2要求 4
1.2系统方案对比论证 5
1.2.1系统总体方案设计论证 5
1.2.2各模块方案选择与论证 6
1.2.3系统各模块的最终方案 14
2.系统的软、硬件设计与实现 15
2.1.系统硬件基本组成部分的设计思想 15
2.1.1控制部分 15
2.1.2检测部分 16
2.1.3功能实现部分 16
2.2主要单元电路的电路图和说明 17
2.2.1控制部分单元电路图 17
2.2.2检测部分的单元电路图 20
2.2.3功能实现部分 21
2.3系统的软件设计 23
2.3.1系统主程序流程图 24
2.3.2各部分子程序设计 25
3系统测试、调整 27
3.1各部分测试过程和数据 27
3.1.1线路检测部分测试 27
3.1.2火焰检测部分测试 27
3.1.3 红外探障部分测试 29
3.2系统实现的功能测试 29
3.3整车测试 29
3.4测试仪器 30
4总结 30
附录 31
附录1 主要元器件清单 31
附录2 部分程序清单 31
附录3 印制电路板 32
参 考 文 献 35
1系统方案选择与论证
1.1设计要求
1.1.1任务
设计制作一个消防智能小车模型,能到指定区域进行抢险灭火工作。以蜡烛模拟火源,随机分布在场地中,场地如图所示:
1.1.2要求
根据题目要求我们为自己的设计确定了以下目标:
基本部分:
(1)小车从安全区域启动后能自行寻找到火源并发出警报。
(2)对场地中随机出现的2个火源,小车能够发现并将其完全扑灭,并且总时间不超过5分钟。
(3)能够自动计算和显示扑灭的火源数。
发挥部分:
(4)灭火完毕后小车能够返回到安全区域(原位)。
(5)能够自动计算和显示路程。
(6)能够用不同声音对不同的状态进行报警。
(7)若在第一个火源或两个火源被扑灭后再出现一个火源,也能发现并将其扑灭。
(8)可以躲避在任一格点处的障碍物,且障碍物可多于四个。
1.2系统方案对比论证
1.2.1系统总体方案设计论证
本系统大体上分为九个基本模块,它们的关系可由如下方框图示意
我们最初有以下几个总体方案:
方案一:小车两侧安装两个轮子由两个普通直流电机带动,前后各安装一个万向轮,方便小车拐弯并起平衡支撑作用。在小车中间放一轴承,轴承上安装一个火焰传感器和一个红外探测器,通过轴承旋转来带动两传感器转动,以检测火源和障碍物,小车下方四个角上安装四个光电传感器寻线,检测小车压线的情况,小车前方安装风扇用以灭火。小车在安全区时,轴承转动先对场地进行扫描寻找火源,找到后再确定灭火路线,在行进过程中再通过红外传感器来探测障碍物并避开,达到火源处后再确定火源的具体方向,小车转动使风扇对准火源吹风,灭火完毕后按照程序记录的路线回到安全区。这种方案在传感器的探测方面比较精确,但情况太多,程序分支庞大