基于STM32的智能灭火机器人设计方案
基于 STM32 的智能灭火机器人设计方案
基于STM32 的智能灭火机器人设计方案本系统以stm32微控制器为核心控制单元，以安装在车体两侧红外传感器来循迹，通过声音传感器启动，使用火焰传感器来检测火焰，以温度传感器检测与火源的距离，并用风扇来灭火。
车身主要以相隔30度的五个红外传感器来调整车身的角度，实现了对运动方向的控制，进而躲避障碍物，实现了在规定区域能自主搜索火源并实施灭火的功效。
标签：stm32；传感器；灭火机器人1 系统整体方案设计智能灭火机器人在声音或人工启动后，左右两侧的电机被驱动旋转，小车在前进的过程中，通过两侧夹角固定红外传感器，来调整两轮的转速，是车体达到前行方向，前行过程中实时监测是否有火源存在，若火焰传感器检测到有火源时，向火源靠拢，当与货源达到一定距离时，温度传感器接收到信号，在单片机处理下使风扇转动，直至火源被灭才停止旋转，然后继续寻找下一火源。
系统总体设计框图如图1。
2 系统硬件设计2.1 结构设计在综合考虑工作受地面摩擦、机器人惯性、机器人电机的转数差、齿轮箱与轮子的摩擦、电压变化等多个因素影响后，为了方便小车在前进过程中，能够直线前进，且没有左右较大的晃动，而且能够平稳转弯，我们采用圆形车体，两电机驱动，前后各安装一个万向轮。
车体主要由电路板，车底盘，风扇架，车轮等构成，为了更加节省车体空间，我们在设计电路板时，将稳压芯片，电机驱动，stm32芯片都焊接在一块板子上，使整个车体看起来更整洁更美观。
在车体前方安装5个红外传感器，并且距中心红外各岔开30度，将两个传感器放在车盘后面，距中心岔开60度。
这样能够使探测的范围更大，有利于对墙壁的探测。
红外的距离大概8cm，经过检测，这样车体能够最快修正，更加平稳。
电池放于车底盘下面，将车的重心降低，更有利于车体稳定。
将风扇提高能够略高于火源，而温度传感器与火焰传感器一般与火源同等高度，风扇要有大概10度的向下倾角，这样就能保证最大范围的灭火。
2.2 电源管理模块设计电源管理模块包括稳压模块与驱动模块。
基于stm32的智能防火灾设计的方法和要求
智能防火灾系统在现代社会中起着越来越重要的作用，特别是在大型建筑、工厂和公共场所等场所中，对于防火安全具有非常重要的意义。
基于STM32的智能防火灾设计能够更加高效地监测火灾发生的情况，及时采取相应的措施，以减少火灾带来的损失。
一、背景与意义1. 智能防火灾系统的重要性在城市化的进程中，各种大型建筑和工业厂房层出不穷，而这些场所存在火灾的风险，因此需要智能防火灾系统来监测和预防火灾的发生，为火灾的预防和扑救提供保障。
2. STM32技术的特点STM32是一款由意法半导体推出的32位嵌入式微控制器，具有高性能、低功耗、丰富的外设资源和灵活的扩展性，非常适合用于智能防火灾系统的设计。
二、设计方法与要求1. 火灾监测与报警基于STM32的智能防火灾系统应该具备灵敏的火灾监测能力，当监测到火灾烟雾或者高温时，能够及时报警，发出警报信号。
2. 自动灭火控制系统应该能够根据火灾的情况自动控制灭火设备，如喷水系统或者气体灭火系统，以便迅速扑灭火灾。
3. 数据传输与远程监控智能防火灾系统还应该具备数据传输与远程监控的能力，通过互联网等方式将监测到的火灾数据传输到远程监控中心，实现对火灾情况的实时监测与控制。
4. 节能环保在设计过程中，应考虑系统的节能性和环保性，尽可能减少系统对资源的消耗，降低对环境的影响。
5. 可靠性与稳定性智能防火灾系统的设计应该非常注重其可靠性和稳定性，经得起长时间的运行和恶劣环境的考验。
三、设计实施与展望1. 硬件设计在硬件设计上，可以选择与STM32兼容的各类传感器和执行单元，如温度传感器、烟雾传感器、继电器等，以及与之相匹配的外围电路。
2. 软件编程在软件编程方面，应该针对不同的传感器和执行单元进行相应的驱动程序开发，实现数据的采集和控制。
3. 系统测试在系统设计完成后，需要进行严格的功能测试和性能测试，确保系统的准确性和可靠性。
4. 展望未来，智能防火灾系统有望结合人工智能、大数据等先进技术，更加智能化和自动化，为火灾的预防和扑救提供更有效的手段。
一款基于STM32的智能灭火机器人设计
一款基于STM32的智能灭火机器人设计
本设计的研究初衷来源于灭火机器人比赛，比赛场地将采用国际标准比赛场地，比赛场地平面图如图1所示。
比赛场地的墙壁高为33cm，厚为2 cm，由木头做成。
墙壁刷成白色。
比赛场地的地板是被漆成黑色的光滑木制板。
场地中所有的走廊和门口都是46 cm的开口，一个白色的2.5 cm宽的白色带子或白漆印迹表示房间人口，在距离火焰30 cm的圆上有一条2.5 cm宽的白线。
根据要求，该机器人要在模拟的四室一厅房间内完成发现并确认火源、灭火和回家（回到出发点H）等功能。
本文以STM32F103嵌入式芯片为核心，完成灭火机器人的软、硬件设计。
当机器人启动后，前部和左右的红外测距传感器为机器人的避障功能和沿墙走方式提供参考信号。
机器人的运动速度以及运动方向由处理器输出的PWM信号来控制。
火焰传感器检测房间内火源，发现火源后机器人朝向火源方向行走，底部的灰度传感器检测地面白线判断机器人是否靠近火源，控制机器人暂停，启动风扇灭火，灭火后回家。
1 系统硬件设计。
基于STM32单片机的多功能WiFi视频智能灭火小车软件设计
INFORMATION TECHNOLOGY 信息化建设基于STM32单片机的多功能WiFi视频智能灭火小车软件设计摘要：论文基于STM32单片机设计的一款专门为消防员设计的履带式消防车具备实现实时视频与控制。
改装置可实现直线与悬崖红外避障、自动寻迹、超声波避障，自动启动灭火装置进行灭火等功能，因此可以实现无人驾驶进入危险区域，从而保证了消防员的安全。
关键词：消防；STM32；智能车；视频；红外一、前言采用STM32单片机作为控制核心，实现了汽车智能化控制。
系统由多个传感器组成分别为超声波传感器，红外传感器，火焰传感器，循迹的反射式传感器，各个模块都通过单片机来控制各模块功能的实现。
该设计研究不仅解决了消防人员的安全问题，而且能够现场实时图像监控，能自动找到运动轨迹，能自动避开障碍物，也可切换到手动操作[1]。
二、智能消防小车系统软件设计（一） 系统总体方案系统总体框图如图所示：图1 系统总体框图系统分为两个模式；一种是手动模式，另一种是循迹模式，小车将自动运行跟随黑色跑道运行，通过超声波模块发出的方波来监测发出信号的返回情况来设置超声波避障功能，遇到障碍物小车立即停止；红外线发射管检测返回光来实现悬崖避障功能；设计手机app与智能灭火小车之间用WiFi模块实现，通过网络连接能够现场实时图像监控；用火焰传感器来判断是否有火源，在火焰传感器发现传感器测回来的值大于或者等于我设定值之后单片机会立马发出指令让系统灭火当火焰消失之后灭火装置停止。
从中来实现智能小车灭火的功能[2]。
（二）各模块程序编写1.自动循迹功能程序设计小车的循迹是依赖于TCRT5000传感器，照射的是白线道，TCRT5000传感器输出低电平，如果监测的红外光线弱则说明很大部分管线被吸收发射的地方是黑线道TCRT5000传感器输出高电平。
程序如下：if(XunjiL == 1 && XunjiR == 0) // 偏右{TurnLeft();for(xunji_i=0;xunji_i<0x1F;xunji_i++);}else if(XunjiL == 0 && XunjiR == 1) // 偏左{TurnRight();for(xunji_i=0;xunji_i<0x1F;xunji_i++);}else if(XunjiL == 1 && XunjiR == 1) // 正常{Forward();for(xunji_i=0;xunji_i<0x1F;xunji_i++);}else if(XunjiL == 0 && XunjiR == 0) // 失去轨迹{Stop();for(xunji_i=0;xunji_i<0x1F;xunji_i++ )}2.火焰监测以及灭火火焰传感器灭火是通过四线制的传感器，程序的实现具体如下：while(FireCheck == 0) // 检测到火焰{Stop();miehuo_i++;if(miehuo_i<100){GPIO_ResetBits(GPIOC, GPIO_Pin_11);}else if(miehuo_i>300){miehuo_i = 0;GPIO_SetBits(GPIOC, GPIO_Pin_11);}}GPIO_SetBits(GPIOC, GPIO_Pin_11);3.超声波避障系统超声波测距的基本工作原理是传感器每次发送一个大于10 us的脉冲，然后测量返回高电平的时间即可。
智能灭火机器人自动避障和火焰搜索的设计方案
智能灭火机器人自动避障和火焰搜索的设计方案摘要智能灭火机器人在实际中的工作需要系统的合作，本文主要对智能灭火机器人的火焰搜索和自动避障进行了分析，分析的角度从软件和硬件两个方面入手。
本文对智能灭火机器人两个系统的分析采用了实例分析的方法进行，通过实验表明火焰搜索系统以及自动避障系统都能够很好的实现系统功能。
【关键词】智能灭火机器人自动避障火焰搜索设计方案微电子与人工智能技术的发展让我们的生活发生了很大的改变，尤其是智能机器人的出现更是大大提高了生产力，代替了人类进行很多人类难以完成的工作。
灭火智能机器人一直是人们讨论的话题，如果灭火机器人能够顺利完成，那么灭火作业就可以用机器人代替消防队员进行作业。
本文的研究主要从软件和硬件两个方面入手并进行了相关的实验进行验证，通过验证证明了灭火智能机器人问世的可能性。
1 灭火智能机器人系统设计分析智能灭火机器人运用四驱小车主体结构，通过转动四个轮子控制速度，进而对小车前进速度与后退速度进行控制。
将红外避障传感器安装在车体中间，一旦距离墙壁较近，就能及时转弯，避免撞墙，充分发挥灭火机器人的防撞墙作用。
同时，将舵机控制的机械手臂、超声波模块安装在车身上，一旦有障碍物，可使用机械手臂将障碍物清除，在小车前方装有火焰传感器，能实现多角度、全方面的寻找火焰信号，并将信号传送给控制模块，由控制模块对机器人的动作进行控制，在达到火源边缘后，传感器把信号传输给控制模块，并将灭火程序启动，小车使用一系列灭火方式，在最短的时间内完成灭火任务。
同时还要在机器人身上安装一个全方位的摄像头，这样就可以将现场的实际情况马上进行传输，通过使用NRF2401无线模块让智能灭火机器人实现远程控制，让远离火灾现场的技术人员可以通过远程控制对智能灭火机器人进行控制。
2 智能灭火机器人的系统硬件介绍2.1 控制模块功能智能灭火机器人系统硬件中的控制模块主要由电源模块、风扇模块、直流电机驱动模块、传感器模块、STM32F411RE等具体的模块构成，具体框架如图1。
矿井用灭火机器人的硬件电路设计与应用
矿井用灭火机器人的硬件电路设计与应用随着人们对矿山安全性的要求日益增强，矿井用灭火机器人技术也日趋成熟。
矿井用灭火机器人可以在矿井内实现自主巡航、定位和灭火等功能，有效提高了矿井灾害的应急处理能力。
本文将重点介绍矿井用灭火机器人的硬件电路设计及应用。
一、硬件电路设计1.控制核心部分控制核心部分选用STM32F103C8T6芯片，它具备较高的计算性能和通信能力，可满足矿井机器人的控制需求。
芯片的主频为72MHz，内置64KB Flash，20KB RAM，支持多种接口，如USB、CAN、I2C、SPI等。
2.通信模块矿井用灭火机器人需要与控制中心进行通讯，选用SIM800L模块作为通讯模块。
SIM800L模块可实现GSM/GPRS通信，并具有较小的尺寸和低功耗的特点。
通过该模块，控制中心可以对机器人进行指令下达和数据传输。
3.分布式传感器为了实现矿井内的灭火和环境状况监测，需要使用多个传感器分布在机器人不同的位置上。
因此，采用分布式传感器方案，使用nRF24L01+无线传输模块进行通讯。
4.动力部分机器人需要持续稳定地运行，因此需要选用合适的电池组合作为动力部分。
根据机器人的体积和负载需求，选择三节18650电池组成11.1V电池板，提供持续的电源。
5.电机驱动机器人需要移动，因此需要选用直流电机作为驱动部分。
为了控制电机的转速和方向，选用A4953芯片作为电机驱动模块，可以实现电机的正反转和PWM控制。
二、应用矿井用灭火机器人的应用包括自主巡航、定位、灭火等多种功能。
1.自主巡航机器人可以通过红外传感器和超声波传感器探测周围的障碍物，确定路径，实现自主巡航。
通过串口与中心控制端交互，获取灭火指令和状况回报。
2.定位在矿井中的定位需要使用多种传感器进行协同，如GPS、IMU、激光雷达等。
通过多种传感器的数据融合，可以实现机器人在矿井中的准确定位。
3.灭火机器人的灭火部分包括水泵、水管和喷嘴等。
机器人可以根据控制中心发来的指令，前往火灾现场实施应急处置，通过水泵进行喷水灭火。
智能灭火机器人
智能灭火机器人发布时间：2021-02-02T02:18:20.928Z 来源：《现代电信科技》2020年第15期作者：郑明东董鹏冯康达韩磊曾实现[导读] 设计了一个在规定区域能自主搜索火源并实施灭火的智能灭火机器人小车，以STM32单片机系统为控制核心（青岛黄海学院山东青岛 266427）摘要：设计了一个在规定区域能自主搜索火源并实施灭火的智能灭火机器人小车，以STM32单片机系统为控制核心。
采用四轮四驱设计，使其有较强的通过性和平稳性；采用红外测距传感器实现避障，采用火焰传感器来探测被测房间内是否有火源，采用灰度传感器来实现循迹。
本文详细阐述了结构模型、检测执行灭火的方法；同时安装摄像头远程监控系统，保证随时掌握内部情况。
必要时可通过远端控制系统控制小车做出紧急应对行动，更加有效完成任务。
关键词：摄像头；远程控制；智能车；火焰检测引言随着社会经济的迅猛发展，建筑和企业生产的特殊性，导致化学危险品和放射性物质泄漏以及燃烧、爆炸、坍塌的事故隐患增加，事故发生的概率也相应提高。
一旦发生灾害事故，消防员面对高温、黑暗、有毒和浓烟等危害环境时，若没有相应的设备贸然冲进现场，不仅不能完成任务，还会徒增人员伤亡，这方面公安消防部队已历经诸多血的教训。
采用智能灭火机器人可以更大程度上减少人员伤亡。
智能灭火机器人在实际应用中有很好的前景，它能够帮助消防人员开展各项火场侦察任务，尤其是在危险性大或者消防队员不易接近的场合，更能够显示出它的优越性。
智能灭火机器人具有一些类似人的功能的机械电子装置。
它有以下特点：一是有类人的功能，比如说作业功能、感知功能、行走功能，还能完成各种动作功能；二是可以编程控制，通过程序改变它的工作和动作。
本项目在灭火机器人的总体设计的基础上，通过提高房间搜索速度及机器人响应灵敏度，使得机器人能够顺利完成灭火工作。
人应用情况，是一个国家工业自动化水平的重要标志。
1硬件系统设计 STM32F103内核为ARM 32位Cortex-M3，最高工作频率为72MHz，在0等待期间访问存储器时，它可以达到1.25DMips / MHZ。
基于STM32的消防小车设计共3篇
基于STM32的消防小车设计共3篇基于STM32的消防小车设计1消防小车是一种可以在紧急情况下快速响应的灭火设备。
它可以在火场中进行精确定位和目标搜索，并通过自主导航技术和遥控操作实现火场内部和外部的水枪喷射。
今天，我将讨论基于 STM32 的消防小车设计。
1. 系统设计为确保消防小车的高可靠性和快速响应，我们需要采用分布式控制设计，将解决方案分为两个部分：①车体电控系统：这是消防小车的核心系统，采用STM32作为主控芯片，主要实现车体驱动、导航定位、图像采集和识别、云端数据传输等功能。
②远程控制系统：在消防小车实际应用中，操作员通常需要远程控制车辆，并与车载硬件实现实时通信。
因此，我们需要开发适用于手机或电脑的遥控软件，以保证消防工作人员能快速响应火灾。
2. 车体结构设计消防小车的车体设计应以易于操作和便于携带为原则。
基于这一原则，我们设计了以下结构：①底盘：采用四轮驱动的底盘设计，可以提高消防小车的悬挂性能和越野能力。
②上层机构：上层机构包括水泵、水管、水枪等配件。
水泵负责将水源（如消防水源或水箱）中的水通过管道送入水枪，以便消防工作人员进行灭火。
③传感器：传感器可用于检测温度、气体、光线等指标，从而实现对火场的实时监控，并及早发现潜在危险。
3. 系统硬件设计为了实现消防小车的各项功能，我们需要设计一系列的硬件模块，包括驱动模块、通信模块、电源模块和传感器模块等。
在STM32控制下，我们可以使用各种类型的传感器，如红外线传感器、超声波传感器、逐行扫描摄像头等，以便检测火点、障碍物、路线等信息。
此外，可以使用无线模块实现车载设备和操作员之间的实时数据传输，以支持火场内、外的联动操作。
4. 系统软件设计消防小车的软件系统包括车辆控制程序、导航程序、图像处理程序等多个模块。
这些程序的设计将为实现装备运行、路线规划、火情识别等任务奠定基础。
①控制程序：可实现车辆的前进、后退、左转和右转等基本功能，同时还可以启动水泵和水枪等硬件设备。
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电子技术
1 系统整体方案设计
智能灭火机器人在声音或人工启动后 ，左右两侧的电机被驱动旋转，小车在前进的过程中，通过两侧夹角固定红外传感器，来调整两轮的转速，是车体达到前行方向，前行过程中实时监测是否有火源存在，若火焰传感器检测到有火源时，向火源靠拢，当与货源达到一定距离时，温度传感器接收到信号，在单片机处理下使风扇转动，直至火源被灭才停止旋转，然后继续寻找下一火源。
系统总体设计框图如图1。
基于 STM32 的智能灭火机器人设计方案
杨 斌,刘思美
（山东科技大学 电气与自动化工程学院 自动化系,山东 青岛 266590）
摘 要: 本系统以stm32微控制器为核心控制单元，以安装在车体两侧红外传感器来循迹，通过声音传感器启动，使用火焰传感器来检测火焰，以温度传感器检测与火源的距离，并用风扇来灭火。
车身主要以相隔30度的五个红外传感器来调整车身的角度，实现了对运动方向的控制，进而躲避障碍物，实现了在规定区域能自主搜索火源并实施灭火的功效。
关键词：stm32；传感器；灭火机器人DOI:10.16640/ki.37-1222/t.2016.10.127
图1 系统总体设计框图
2 系统硬件设计
2.1 结构设计
在综合考虑工作受地面摩擦、机器人惯性、机器人电机的转数差、齿轮箱与轮子的摩擦、电压变化等多个因素影响后，为了方便小车在前进过程中，能够直线前进，且没有左右较大的晃动，而且能够平稳转弯，我们采用圆形车体，两电机驱动，前后各安装一个万向轮。
车体主要由电路板，车底盘，风扇架，车轮等构成，为了更加节省车体空间，我们在设计电路板时，将稳压芯片，电机驱动，stm32芯片都焊接在一块板子上，使整个车体看起来更整洁更美观。
在车体前方安装5个红外传感器，并且距中心红外各岔开30度，将两个传感器放在车盘后面，距中心岔开60度。
这样能够使探测的范围更大，有利于对墙壁的探测。
红外的距离大概8cm，经过检测，这样车体能够最快修正，更加平稳。
电池放于车底盘下面，将车的重心降低，更有利于车体稳定。
将风扇提高能够略高于火源，而温度传感器与火焰传感器一般与火源同等高度，风扇要有大概10度的向下倾角，这样就能保证最大范围的灭火。
2.2 电源管理模块设计
电源管理模块包括稳压模块与驱动模块。
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，LM2596来稳5V，以供传感器使用，电机驱动模块使用直流12V，使用一款MC34063 升压芯片。
由于传感器数量较多，尤其红外传感器所消耗的电流较大，这便是我们使用LM2596的原因。
电机驱动芯片我们采用的是 LR7843 ，电机驱动电路为一个由分立元件制作的直流电动机可逆双极型桥式驱动器，其功率元件由4片 N 沟道功率 MOS 管组成，额定工作电流可以轻易达到 100A 以上，大
大提高了电动机的工作转矩和转速。
该驱动器主要由以下部分组成：功率 MOS 管栅极驱动电路、 IR2104驱动芯片、74HC08D 与门芯片等。
2.3 传感器模块设计
红外传感器采用E18-D80NK，传感器具有探测距离远、受可见光干扰小、价格便宜、易于装配、使用方便等特点。
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。
声音传感器是固定频率声控的，内部含有鉴频器，可以对固定频率音频信号识别；放大器对麦克风的声音进行100倍放大，并从接口插针输出，可以精密多圈电位器调节频率。
这样我们就可以更加准确的控制小车，不至于在杂音下启动。
温度传感器采用的是DS18B20 测温模块，其板载DS18B20芯片，同时留有3P 圆孔座，方便插拔DS18B20芯片，芯片引脚已经全部引出，内置上拉电阻，方便使用，价格便宜，能够精确检测与火源距离，使小车实现完全自动化。
火焰传感器与风扇模块选材，满足需求即可，但其位置有较为严格要求，火焰传感器最好使用5路，分布原理与红外传感器分布原理相似，方便在检测火源后校正角度。
风扇最好选用大功率空心杯等，能够保证足够的风力灭火，使用继电器控制其开关。
3 软件设计
程序的开发是在Keil 开发环境下进行的，包括源程序的编写、编译和链接，并最终生成可执行文件。
软件设计部分包括系统初始化、 数据采集与处理、 电机控制、灭火等部分。
在小车接收到信号启动后，实时监测是否有火源存在，在红外传感器没有检测到物体时，小车则向两边斜向靠拢，以便贴近障碍物行驶。
若检测到火源，根据火焰传感器来判别火源的方向，并逐渐向火源靠拢，靠近过程中及时修正车体方向，在距火源达到一定距离后，温度传感器接收到信号，通过单片机控制继电开通，促使风扇转动，直至检测不到火源时风扇停止。
为防止火复燃，需小车在原地静定几秒钟，确定无火源时再离开，继续寻找下一火源。
4 结论
顺应于现代灭火技术的理念，基于stm32核心处理器，合理搭建小车机械结构，使用红外传感器避障，声音传感器启动，火焰传感器检测火源，温度传感器控制与火源距离，用风扇灭火，我们设计出一种运行稳定，价格低廉，可靠且可行的全自动智能灭火机器人。
参考文献：
[1] (美)麦库姆.小型智能机器人制作全攻略[M].（第4版）北京：人民邮电出版社,2013(06).
[2]蔡自兴等编.机器人学基础[M].（第2版）北京：机械工业出版社，2015(03).
[3]刘火良,杨森编.STM32库开发实战指南[M].北京:机械工业出版社,2013(06).
作者简介：杨斌（1993-），男，河南卢氏人，本科。