灭火机器人报告Word文档格式.docx
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LM7812CV的技术指标如下表：
表3-2稳压芯片7812参数
3.1.2电源模块电路原理图
由于单片机及所有的传感器系统供电采用的是5V的电源，而车体要良好的运行电机的供电电压应该达到12V，所以在电源的处理上采用了稳压芯片7805CV和7812CV。
图3.1电源部分电路图
3.2电机驱动芯片L298N
L298N是SGS公司的产品，内部包含4通道逻辑驱动电路。
是一种二相和四相电机的专用驱动器，即内含二个H桥的高电压大电流双全桥式驱动器，接收标准TTL逻辑电平信号，可驱动46V、2A以下的电机。
其引脚排列如图1中U4所示，1脚和15脚可单独引出连接电流采样电阻器，形成电流传感信号。
L298可驱动2个电机，OUT1、OUT2和OUT3、OUT4之间分别接2个电动机。
5、7、10、12脚接输入控制电平，控制电机的正反转，ENA，ENB接控制使能端，控制电机的停转。
也利用单片机产生PWM信号接到ENA，ENB端子，对电机的转速进行调节。
3.2.1L298N的逻辑功能：
表3-3SHARPGP2D12实物图
3.2.2外形及封装：
图3.2L298N实物图
3.2.3L298N电路原理图：
由于一片L298N可以直接驱动两个电机，但是为了加大驱动力，我们采用两路并联的方式来驱动电机。
图3.3L298N电路图
3.3避障检测传感器HS0038
3.3.1HS0038简介：
HS0038B-系列微型接收机红外遥控器控制系统。
PIN二极管和前置上组装引线框架，环氧包被设计成红外过滤器。
该解调输出信号可直接解码的微处理器。
HS0038B是标准的红外遥控接收器系列，支持所有主要传输代码。
3.3.2HS0038特点：
1、光检测器和放大器一体封装
2、内部可集成PCM频率过滤器
3、与TTL和CMOS电平兼容
4、改进的屏蔽电场，抗干扰能力强
3.3.3检测原理：
红外发射管发射出经过调制过的38KHZ的红外光，当前方没有障碍物时，接收器收不到红外光，相反当前方有障碍物时，接受器可以收到红外光。
根据此原理，机器人可以感知前方的路况从而决定是否前行。
3.3.4HS0038与单片机连接原理图：
图3.4H0038电路图
HS0038内部集成了红外接收——运放——验波电路——带通滤波（中心频率）——整形电路——驱动电路，通过加入38k的调制信号可使该电路抗干扰能力增强，减少了自然光的影响。
其实在红外发射和VCC之间有一变位器,阻值为2~5欧左右此图没标上.
3.4地面灰度检测传感器ST188
3.4.1ST188特点：
1、采用高发射功率红外二极管和高灵敏度光电晶体管组成。
2、检测距离可调整X围大，4--13mm可用。
3、采用非接触方式。
3.4.2检测原理：
ST188是红外收发一体的器件，发射管发射出红外光线，接收管就可以根据接收的红外光线的强弱，感知地面的灰度。
由于此模拟房间的地面被处理成为黑白两种颜色，通过比较器设置灰度的门限值，可以很方便的感知地面的颜色，从而做出相应的决策。
3.4.3应用X围：
1、IC卡电度表脉冲数据采样。
2、集中抄表系统数据采集。
3、传真机纸X检测。
4、地面灰度检测，正反转速测量、行程测量等。
3.4.4外形尺寸（单位mm）：
图3.5ST188实物图
3.4.5ST188原理图：
图3-6ST188电路图
图3-7L324图
LM324是四运放集成电路，它采用14脚双列直插塑料封装，外形如图所示。
它的内部包含四组形式完全相同的运算放大器，除电源共用外，四组运放相互独立。
3.5火焰传感器
此传感器本品可广泛应用于灭火机器人比赛中测量火焰值、足球比赛时，用于确定足球的方向。
下图为火焰传感器实物图。
图3.8火焰传感器实物图
3.5.1火焰传感器使用
此传感器具有优良的火焰探测性能，可根据可见光、红外光强弱变化输出电平的大小。
其输出端口是一个四针的插头，其中黑色线为地线、红色线为电源线（+5V）、黄色线为信号线，用于输出测量的红外光强度电平、棕色线为信号线，用于输出可见光强度电平。
第四章软件设计
4.1灭火机器人行进路线分析
当小车处于起点，小车要开始搜索房间有两种路径可以选择，一是不过台阶，绕着4号房间向外搜索。
二是直接过台阶，然后开始搜索。
显然直接过台阶可以节省很多的时间，路径更短，因为我们制作的小车为履带结构，结合我们小车的特点和前面分析，我们选择过台阶。
过台阶后，小车处于3号和4号房间中间，由图可知，沿着右走的方案比较好，因此我们采用是右手规则，首先搜索的是3号房间，如图中的红色箭头。
当在3号房间发现火源时，小车进入房间并灭火，灭火后按原路返回；
如没有发现火源，小车继续按右手规则搜索房间，直到搜索4号房间，不管有没有搜索到火源，从4号房间出来都绕着4号房间返回起点，因为回家过程中的时间不记入总时间，而绕行比较安全，小车比较好控制。
图4.1灭火机器人行进路线
4.2软件流程图
图4.2灭火小车软件设计流程图
第五章调试记录及实验心得
5.1调试记录
⏹前方传感器检测最佳距离12cm，500R的电位器逆时钟旋转可加大发射管的发射功率，检测距离可变远。
⏹地面灰度传感器：
测试距离2.5cm,黑地面输出电压1.3-1.5V；
白纸输出3.8-4.5V；
⏹前方火焰传感器最远测试距离2.5m，此次使用有效距离0.8m，输出电压0.6V，探测角度+30°
。
⏹转弯：
动作
延时常数
原地右转90
18
原地左转90
19
右后转180
37
左后转180
⏹电池电压:
5V供电的电压不得低于7.2V。
⏹5.2实验心得
伊超：
本次的灭火机器人小车设计主要涉及驱动模块壁障模块，灰度模块，灭火模块，单片机开发，程序设计等等。
在这次试验中硬件部分和软件部分基本是我一个人完成的。
在硬件焊接时，我遇到了很多问题，比如两个电机不能同时驱动，H0038不能检测，没有A/D转换，单片机引脚不够用等等，通过我解决这些问题，我也学会了实验室的许多仪器的使用，我也体会到一个人的力量是有限的，在软件设计当中，我也遇到了许多问题，比如不能产生38KHZ方波，还有在调车时，不知怎么就是车跑的不稳定，原来是在整个系统当中没有反馈的设计，所以我又令设计了一下传感器位置，加了一个反馈调节，这样系统才能运行的稳定，这时我才知道系统反馈是多么的重要，在程序编程方面，我体会到硬件设计如果比较好的话，软件编程是比较容易的，所以这才启发我如果想搞好硬件，软件必须要懂，要想编出一个比较漂亮的程序，硬件设计也要必须懂，只有软硬兼顾，这才能开发出一个比较好的系统。
在智能车的设计中，电源部分可以说是核心的核心，电源设计显得尤为重要，特别是使用电池供电的系统。
电池在充电后，电压会变的很高，额定7.2V电压冲完电电压会达到8.5V，但在使用初，电压降的会很快，对系统的稳定性造成很大威胁，所以必须使用稳压芯片，而稳压芯片的压差在2V左右；
另外，电源部分的滤波电容也是非常重要的，一般采用10uF的电解电容和104瓷片电容构成滤波电路。
稳压芯片的采用虽然能减小电压的波动，但是并不能消除。
所以，电压的变化还是对机器人的运动有一定的影响。
此外，由于地面的摩擦、机器人惯性、机器人电机的转数差、齿轮箱与轮子的摩擦等因素，控制机器人直行和转90度有一定的难度，要经过反复的调试、降低机器人的速度、通过传感器矫正等才能达到比较精确的控制。
所以在做的过程中，选择一个好的、稳定的车模是必须的。
通过这次比赛，我不仅学到的好多知识，而且锻炼了我分析问题和处理问题的能力及组织策划能力，我编程能力大大的提到了，并且焊接电路我也进一步提高了很多。
同时，一个人的能力及思想是有限的，团结就是力量，通过这次合作，进一步加强了我们的团队合
X少龙：
这次弄灭火机器人，收获真的不小，学到了不少东西，学会了如何去思考问题，如何设计一个比较简洁的方法，去实现机器人的动作，同时兼顾可能出现的一些特殊情况，还有程序执行的复杂度，与小车动作的流畅。
写一个比较完整的程序真的很锻炼思维。
关于硬件电路的设计，我没有从一开始接触，但基本上就是数字电路，51单片机的一个小系统，运行很稳定，倒是红外传感器让人还学了点东西，三极管与滑动变阻器的接法红外接收管与单片机的连接。
这次用的是HS38B20，直接输出数字量。
调试过程中发现灵敏度不好调，可能是提前没有计算好滑动变阻器的阻值吧。
最终采用了特殊方法调试好了。
接继电器时也遇到了一些实际问题，单片机的I/O口电流太小不能驱动NPN三极管。
最终加到了带上拉电阻的P0口上问题解决，其实在其他口上接上适当的上拉电阻问题也应该解决。
关于火焰传感器也是同灰度一样加在了四路集成运放上，做的电压比较器，所以数模转化问题简化了。
调试过程中发现太阳光对火焰传感器的影响很大，所以白天要在传感器上加一个罩子或者通过调节滑动变阻器调节LM324输入引脚的比较电压。
第一次写出一个真正实用程序
梁瑞华：
通过灭火机器人的制作，我对机器人的组成和原理,传感器有了全新的认识。
本次的灭火机器人小车设计主要涉及到单片机开发、机器人组成和原理、电机与驱动、传感器知识及程序算法设计等。
使用最多的是传感器，传感器是机器人的眼睛，只有传感器正确的识别道路，机器人才能正确搜寻房间。
因此传感器的设置很重要，须多次调试得出最佳参数值，如电压值、测试距离、探测角度等。
在整个实验过程中是最关键、最麻烦的就是系统的整体调试，我们要调节各个参数，保证车子能正常完成各个功能。
同时还要考虑出现的各种不良因素，这要求制作的机器人的适应能力好,到达现场时需要调整的参数越少越好。
在控制机器人小车精确转弯时一定要使用相关硬件器件进行控制，比如指南针或者采用好的算法不需要进行精确转弯。
还要考虑机器人的行走路径的选择，因为我们制作的小车为履带结构，结合我们小车的特点和前面分析，我们选择过台阶直接过台阶，然后开始搜索。
显然直接过台阶可以节省很多的时间，路径更短。
需要注意的是在平时调试时尽量在自己的比赛场地调试，虽然在现场比赛时，所有的比赛场地采用的都是相同的材料，各个部分看起来都是一样的，实际中却会有很大差异。
通过本次设计，将我把所学的理论知识真正应用到实际当中，不仅加深了对理论知识的理解，同时还进行了拓展、发散。
在整个过程中，我还体会到团队合作的无穷力量。
参考文献
[1]《国际赛制机器人灭火比赛规则》.PDF
[2]李全利、迟荣强.单片机原理及接口技术.：
高等教育，2004.1
[3]谭浩强.C程序设计（第二版）.：
清华大学，1999.12
[4]童诗白、华成英.模拟电子技术基础（第三版）.：
高等教育，2003.12
[5]康华光.电子技术基础数字部分（第四版）.：
高等教育，1900.1
[6]黄智伟.全国大学生电子设计竞赛电路设计.：
航空航天大学，2006.12
[7]黄智伟.全国大学生电子设计竞赛系统设计.：
航空航天大学，2006.12
[8]文艳、谭鸿.Protel99SE电子电路设计.：
机械工业，2006.8
程序请单附录1:
#include<
reg51.h>
math.h>
#defineucharunsignedchar
#defineuintunsignedint
sbitled1=P1^5;
//红外发射管
sbitled2=P1^6;
//
sbitled3=P3^7;
sbits1=P1^1;
//红外接收管用于壁障检测
sbits2=P1^2;
sbits3=P1^4;
sbitstyou=P0^0;
//灰度
sbitstzuo=P0^1;
sbithuo=P2^0;
//火
sbitfeng=P0^7;
//风
sbiten1=P2^2;
//电机1/*L298的EnableA*/
sbiten2=P2^5;
//电机2
sbitin1_1=P2^3;
/*L298_1的Input1*左**/
sbitin1_2=P2^4;
/*L298_1的Input2*/
sbitin2_1=P2^6;
/*L298_2的Input1*右**/
sbitin2_2=P2^7;
/*L298_2的Input2*/
uchart=0;
/*pwm调速中断计数器*/
ucharsuozuo=100;
/*电机速度值参数：
0～100*/
ucharsuoyou=57;
uchari=0;
uchark=0;
//房间标志变量
ucharh=0;
//火焰标志
ucharm=0;
//寻找灰度标志
ucharz=0;
//回家灰度标志
voidstop（）;
//停止函数
voidtiaoyou（）;
//
voidtiaozuo（）;
//微调右
voidqian（）/前进函数
voiddelay（uint）;
voidzuo（）;
//左90
voidyou（）;
voidsi（）;
//左60
voidtiaohuo（）;
//调火
voidpao（）;
//跑函数
voidinit（）;
//定时器
voiddus（uchar）;
//小延时
voidtiaohui（）;
//灰度调节
voidxun1（）;
//房间里寻函数
voidhui1（）;
//回家函数
voidhui2（）;
voidhui3（）;
voidhui4（）;
voidzhao（）;
//在房间里找函数
voidqian（）//
{
in1_1=1;
in1_2=0;
in2_1=1;
in2_2=0;
}
voidxun1（）
in1_1=0;
in1_2=1;
delay（15）;
while（（m==0）||（m==1）||（m==2）||（m==3））
if（（styou==1）||（stzuo==1））
{
if（huo==1）
stop（）;
delay
（1）;
feng=1;
delay（20）;
feng=0;
h=1;
si（）;
}
else
{
m++;
break;
else
if（（s1==1）&
&
（s2==1））
qian（）;
}
elseif（（s1==0）&
（s2==1））
tiaozuo（）;
elseif（（s1==1）&
（s2==0））
tiaoyou（）;
else
voidzhao（）
if（（（k==2）&
（m==0））||（（k==4）&
（m==1））||（（k==5）&
（m==2））||（（k==7）&
（m==3）））
xun1（）;
else
pao（）;
voidsi（）
in1_1=1;
in2_1=0;
in2_2=1;
delay（12）;
voidtiaohuo（）
in1_1=0;
delay
（1）;
voidzuo（）//90
delay（18）;
//更改参数可调节角度
voidyou（）//90
delay（19）;
voidhui1（）
if（stzuo==1）
z++;
delay（5）;
if（（s1==1）&
（s2==1）&
（s3==0））
{
delay
（2）;
elseif（（s1==1）&
（s3==1））
delay（7）;
you（）;
delay（50）;
tiaoyou（）;
elseif（（s1==0）&
tiaozuo（）;
voidhui2（）
suozuo=100;
suoyou=70;
if（（s1==0）&
elseif（（s1==1）&
voidhui3（）
if（stzuo==1）
qian（）;
delay（）;
zuo（）;
delay（45）;
}
voidhui4（）
（s3==0））
delay（40）;
voidstop（）
in1_2=0;
in2_1=0;
in2_2=0;
voidtiaozuo（）//微调
in1_2=1;
in2_1=1;
dus（50）;
voidtiaoyou（）
in2_2=1;
voidinit（）
TMOD=0x22;
//设定T0和T1的工作模式为2
IP=0x02;
TH0=243;
//装入定时器的初值
TL0=243;
TH1=0x9b;
TL1=0x9b;
EA=1;
//开中断
ET0=1;
//定时器0允许中断
ET1=1;
TR0=1;
//启动定时器0
TR1=1;
voiddelay（uinti）//大延时
uintiii;
for（;
i>
0;
i--）
for（iii=0;
iii<
100;
iii++）;
voiddus（uchars）
for（;
10<
s;
s--）
;
voidtimer0（）interrupt3/*T0中断服务程序*/
if（t<
suoyou）
en1=1;
en1=0;
/*产生电机1的PWM信号*/
suozuo）
en2=1;
en2=0;
t++;
if（t>
=100）
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