智能灭火小车设计报告
智能灭火小车的设计与实现
随着社会经济和科学技术的快速发展,化工行业危险化学品和放射性物质泄漏、燃烧及爆炸等事故的隐患逐渐增加,一旦发生火灾,往往会带来巨大的人员伤亡和财产损失,因此开发一款智能设备用于实时监测火灾隐患并代替人工进行灭火,具有重要的现实意义[1]。
1总体方案设计笔者设计了一个智能灭火小车,其总体方案设计如图1所示。
发生火情后,火源检测模块发送信号给单片机,单片机判断后驱动电机前往火源处,途中遇到障碍物后会及时躲避,到达火源后驱动风扇进行灭火。
图1智能灭火小车总体方案设计2系统硬件部分2.1电源电路电源电路(图2)设计选用7805芯片。
7805智能灭火小车的设计与实现张博1,2邓治岗3巨永锋1吕建新2(1.长安大学电子与控制工程学院;2.西安思源学院工学院;3.西安航天动力试验技术研究所)摘要设计了一个以单片机为核心的智能灭火小车,利用红外接收二极管实现对火源的检测,利用红外传感器实现避障。
给出了智能灭火小车系统的软硬件部分和具体的调试过程。
实验结果表明,该小车通过检测火源,将采集到的数据传给单片机,驱动小车寻找火源并进行相应的避障,最后完成了灭火工作并返回。
关键词灭火小车单片机红外接收二极管红外传感器避障中图分类号TH862文献标识码A文章编号1000⁃3932(2020)04⁃0341⁃05作者简介:张博(1994⁃),硕士研究生,从事嵌入式系统的研究。
通讯作者:巨永锋(1962⁃),教授,从事自动控制、智能测控技术的研究,************.cn。
图2电源电路芯片有3个引脚,分别为终端输入端、输出端和地面接地端[2]。
通常情况下,该芯片可提供的最大电流为1.5A,输入电压可以为9、12、15V,输出电压为5V,且误差不超过±0.2V[3]。
综合考虑后, 7805芯片采用电池供电,选择9V的输入电压。
2.2电机驱动电路电机驱动电路(图3)采用L298电机驱动芯片。
电机调速采用PWM调速原理,电机的速度与占空比成正比关系[4],利用该比例关系可以控制电机的转速从而达到灭火的目的。
智能灭火小车演示系统设计实现分析-开题报告书
本科生毕业设计〔论文〕开题报告毕业设计题目：智能灭火小车演示系统的设计与实现智能灭火小车演示系统的设计与实现一、课题研究的目的和意义智能化作为现代社会的新产物，将是以后的开展方向，它可以按照预先设定的模式在一个特定的环境里自动地运作，无需人为管理，便可以完成预期所要到达的或是更高的目标。
同遥控小车不同，遥控小车需要人为控制转向、启停和进退，比拟先进的遥控车还能控制其速度，而智能小车，则可以通过计算机编程来实现其对行驶方向、启停以及速度的控制，无需人工干预，于是便演化成为了一个集环境感知、规划决策与自动行驶等功能于一体的综合系统，它集中地运用了计算机、传感、信息、通信、导航、人工智能及自动控制等技术，属于典型的高新技术综合体。
国外智能车辆的研究历史较长，始于上世纪50年代。
它的开展历程大体可以分成三个阶段：第一阶段20世纪50年代是智能车辆研究的初始阶段。
1954年美国Barrett Electronics 公司研究开发了世界上第一台自主引导车系统AGVS 〔Autonomous Guided Vehicle System〕。
第二阶段从80年代中后期开场，世界主要兴旺国家对智能车辆开展了卓有成效的研究。
在欧洲，普罗米修斯工程开场在这个领域的探索。
在美洲，美国成立了国家自动高速公路系统联盟〔NAHSC〕。
在亚洲，日本成立了高速公路先进巡航/辅助驾驶研究会。
第三阶段从90年代开场，智能车辆进入了深入、系统、大规模研究阶段。
最为突出的是，美国卡基.梅隆大学〔Carnegie Mellon University〕机器人研究所一共完成了Navlab系列的10台自主车〔Navlab1—Navlab10〕的研究，取得了显著的成就。
随着我国科学技术的进步，智能化和自动化技术越来越普及，各种高科技也广泛应用于智能小车和机器人玩具制造领域，使智能机器人越来越多样化。
智能小车是一个多种高新技术的集成体，它融合了机械、电子、传感器、计算机硬件、软件、人工智能等许多学科的知识，涉及到当今许多前沿领域的技术。
基于单片机控制的智能灭火小车模型设计
基于单片机控制的智能灭火小车模型设计摘要：工厂由于电路老化或操作不规范，时常导致火灾发生，造成极大损失。
本文以此为背景，设计了一款智能灭火小车。
采用单片机STC89C52RC控制，电机驱动芯片L2930驱动。
采用红外传感器和火焰传感器收集环境参数，实现智能灭火小车的循迹、避障、障碍物跟随和火焰识别。
程序设计方面，以C语言在Keil开发环境下进行控制程序编写。
硬件设计方面，使用立创EDA进行元器件的选型，电路图设计，PCB图设计和BOM表生成。
最终实验测试表明：本设计的智能灭火小车能自动避障，并能够快速、精确的行驶到火源点，打开灭火风扇将其扑灭。
关键词:单片机；避障；循迹；灭火；模型车1 智能灭火小车的硬件设计1.1核心控制模块单片机作为小车的控制中心，本文选取的是STC89C52RC单片机，作为整个小车的大脑，负责程序的控制，使智能灭火小车能够正常行驶并且符合当时提出的要求。
本系统设计的控制芯片最小系统电路如图1-1所示：1.2电机驱动模块对于能够使小车动起来的“双脚”，采取的是L293D的控制芯片和脉宽调制（PWM）技术进行控制[1]，其工作原理是通过单片机控制输入端的高/低电平，然后控制直流电机的转动方向，进而控制单片机对于驱动电机的输入的脉冲信号的空占比，之后不停地改变对电机的供电，最后控制智能灭火小车的速度。
本系统设计的电机驱动电路图如图1-2所示：图1-1 系统最小系统电路图图1-2 电机驱动电路图1.3灭火传感器模块智能灭火小车使用火焰传感器来寻找是否有高于周围的异常红外光源，从而判断出是否有火焰产生，例如，红外线传感器会把所检测的光信号转变为电信号传输给单片机进行处理[2]，处理完成后，判断是否要触发灭火风扇，从而实现对于火焰的检测判断和扑灭。
本文设计火焰传感器电路图如图1-3所示：1.4 行走方向判定模块行走方向判定主要是通过主板上左右两个光敏传感器感应是否有光信号产生，当右边光敏传感器检测到光信号而左边无，小车则控制电机驱动从而右转弯，当两个光敏传感器同时检测到光信号时，小车则控制电机驱动从而前进，当把光信号移动到左边时，左边光敏传感器检测到光信号而右边无，小车则控制电机驱动从而左转弯[4]。
智能灭火小车的设计与实现
智能灭火小车的设计与实现一、智能灭火小车的设计需求与目标智能灭火小车的设计旨在能够自主感知火灾环境、准确识别火源位置，并迅速采取有效的灭火措施。
其主要需求包括：具备可靠的火源探测能力、灵活的移动性能、精准的定位系统以及高效的灭火装置。
设计目标是在火灾发生的初期，能够快速响应，自主导航至火源位置，进行灭火操作，最大程度地控制火势蔓延。
二、硬件系统设计（一）车体结构智能灭火小车的车体采用坚固且轻巧的材料制作，以保证在复杂环境中的稳定性和灵活性。
车轮采用防滑、耐磨的材质，并具备良好的悬挂系统，适应不同的地形。
（二）驱动系统选择高性能的电机作为驱动装置，通过精确的电机控制算法，实现小车的前进、后退、转弯等动作，确保小车能够在火灾现场灵活移动。
（三）火源探测系统采用多种传感器组合来探测火源，如温度传感器、烟雾传感器和红外传感器等。
这些传感器能够实时感知环境中的温度变化、烟雾浓度和红外辐射，从而准确判断火源的位置和范围。
（四）定位系统利用 GPS 定位模块和惯性导航系统，实现小车在室内外环境中的精准定位，为导航和灭火操作提供准确的位置信息。
（五）灭火装置搭载适合的灭火设备，如干粉灭火器或二氧化碳灭火器。
灭火装置的控制通过电磁阀和喷头实现，能够根据火源的情况调整灭火剂量和喷射方向。
三、软件系统设计（一）数据采集与处理通过传感器采集到的环境数据，经过滤波、放大和模数转换等处理，得到准确、可靠的信息。
（二）火源识别算法运用先进的图像处理和模式识别技术，对采集到的温度、烟雾和红外图像进行分析，识别出火源的特征和位置。
（三）路径规划与导航算法根据火源位置和环境信息，规划出最优的行驶路径。
导航算法结合定位系统的数据，实时调整小车的行驶方向和速度，确保小车能够准确、快速地到达火源位置。
（四）灭火控制算法根据火源的大小、类型和距离等因素，计算出合适的灭火剂量和喷射时间，控制灭火装置进行有效的灭火操作。
四、系统集成与测试在完成硬件和软件的设计后，进行系统集成和测试。
灭火小车设计报告(DOC)
《综合课程设计》报告实践课题：灭火小车目录一、实验内容............................................................................................................................... - 2 -二、基本原理............................................................................................................................... - 2 -1、单片机最小系统：......................................................................................................... - 2 -2、电源模块：..................................................................................................................... - 2 -（1）可调稳压：......................................................................................................... - 2 -（2）5V稳压： ........................................................................................................... - 3 -3、电源................................................................................................................................. - 3 -4、电机：............................................................................................................................. - 3 -5、电机驱动：..................................................................................................................... - 3 -6、传感器：......................................................................................................................... - 3 -（1）指南针模块：..................................................................................................... - 3 -（2）火焰传感器：..................................................................................................... - 3 -三、设计思路............................................................................................................................... - 4 -四、硬件电路............................................................................................................................... - 6 -1、指南针部分：................................................................................................................. - 6 -2、L298N电机驱动模块 ................................................................................................... - 13 -3、电源电路：................................................................................................................... - 15 -4、火焰传感器：............................................................................................................... - 16 -五、实验程序流程框图............................................................................................................. - 18 -六、调试与结果分析................................................................................................................. - 19 -一、实验内容在直径为3米的圆形区域内，放上火源。
循迹灭火智能小车
自己设计制造小车主体结构，能够按照布局设计思路来完成小车主体结构的调整，保证电路部分和机械部分的全面协调。可以合理地安放传感器，同时也可以锻炼自己的动手设计能力，兼有成本低廉的优势。但是自己设计的小车难免会外表粗糙，费时费力。
综合考虑各种利弊，兼顾小车的成本和质量问题，选择了自己设计小车主体结构。
经过感器作为信息采集元件。
2.3
火焰检测有温度传感器、烟雾传感器、红外传感器、紫外传感器以及
（
紫外线传感器只对
（
红外火焰传感器可以用来探测火源或其它一些波长在
综合考虑，采用红外传感器识别火焰，并采取相应措施排除干扰。
2.4
（
水可以很好的将蜡烛浇灭。但是不管是挤压喷水还是使用水泵喷水，在喷水的远近和广度难以控制，并且使用大电流电机对电源的冲击相当大，难以保证系统的稳定性。
4.3显示模块8
4.4循迹模块与测速模块9
4.5寻火模块10
4.6灭火模块11
附录二：实物图20
答辩小组签名的答辩决议书22
前
随着机械自动化的不断发展，人们在工作、生活的各个方面都希望能够利用自动化的操作来提高工作效率，使生产发展能够得到不断的提高。在实际应用中，具有智能化的机器人在人们无法触及的工作场合下更是大显身手，如各种军事机器人、勘探机器人等。和我们日常生活更为接近的有各种医疗机器人、汽车自动泊位系统、自动驾驶系统等等。任何一个机器人想要实现智能化就必须能够实现对外部环境的自我感知判断并作出相应反应，最终完成人们布置的任务。
2.6
方案
方案
虽然霍耳传感器具有众多优点，但是由于模型车较小，比较细小的磁铁不易寻找。而且利用光电开关更加容易安装使用，所以采用光电开光进行测速计程。
基于单片机的智能灭火小车设计
基于单片机的智能灭火小车设计摘要：如今，我国正处于经济迅猛发展的时期，人民的生活水平得到普遍提高，居住环境和生活环境也不断的改善，但同时，我国的消防安全隐患仍是个巨大的问题。
每年，我国的火灾事故频频出现，尤其是发生了重大火灾时，消防工作人员自身在抢救时也面临着生命的危险，甚至有时候根本无法达到目的地进行灭火抢救。
如何能在高效灭火的同时保障消防员的生命安全，是我们当今所考虑的问题，于是，当代人们想出了智能灭火小车，由机器代替人们进行一些不可完成的工作，同时也能减少生命和财产的损失。
关键词：智能灭火小车；MX1508；STC89C52引言基于单片机的智能灭火小车设计的研究背景，源于对火灾扑救效率和安全性的需求和对智能科技的追求。
通过单片机技术的应用，可以实现智能灭火小车的自主导航、实时感知、智能控制等功能，提高灭火效率和消防安全，同时也为智能科技的发展提供了基础和支撑。
本次设计的研究旨在设计一个基于单片机的智能灭火小车，能够实现火源的检测并且自动寻迹前往进行灭火。
并结合了蓝牙模块，可以实时向手机反馈小车的运转状况，也可以通过手机发送指令控制小车的运行。
1系统硬件介绍1.1单片机最小系统STC89C52单片机最小系统电路是一种基于STC89C52单片机的基本电路，包括STC89C52芯片、11.0592MHz晶振和复位电路。
晶振提供时钟信号，复位电路用于初始化单片机，为其提供稳定的工作环境，实现基本的操作和程序运行。
这个最小系统电路是STC89C52单片机开发和应用的基础。
1.2避障检测模块电路HC-SR04超声波检测模块是一种常用的超声波测距模块，包含超声波发射器和接收器。
它通过发射超声波脉冲并接收其回波来测量物体与模块之间的距离。
模块工作原理是通过发送一个短脉冲的超声波信号，然后计算从发射到接收回波的时间差来确定距离。
HC-SR04模块广泛应用于无人机、机器人、智能小车等领域，提供非接触式、精确的距离测量功能。
毕业论文-智能灭火小车设计
毕业论文-智能灭火小车设计精品文档题目智能灭火机器人设计学院自动化学院专业电气工程及其自动化班级电气0604成员贺昌忠、罗海峰、李晓进、李建青2008年11月18日摘要本次设计CPU采用Atmel公司的AVR系列单片机中的Atmega16L。
完成的是学校组织的灭火机器人大赛。
完成的作品基本功能要求在规定的场地中尽快寻找到火源，然后在尽可能短的时间内作出灭火动作。
本作品使用AVR产生PWM波,控制小车的直流电动机，利用红处开关管探测障碍物，使得小车能够避开障碍，找到火源，从而做出灭火动作。
同时使用液晶显示各个阶段小车的任务，使得我们对小车的运行有一个很好的了解。
关键词:Atmega16L 智能小车光电开关 PWM 液晶显示智能灭火机器人一设计目的与设计要求此次比赛的场地如下图1所示，图中的H区为小车的起始地区域，蜡烛在图中圆形的区域内，中间的黑色线条表示场地中的木板，整个场地的场面为黑色，其中起跑线为白线，另外在火灾区的入口以及蜡烛之前的半圆处也各有一条白线。
场地中各处的尺寸如图中所标（单位均为mm），设计要求小车能够避开障碍物（木板），在最短时图1 灭火机器人比赛场地间内找到火源所在的区域，然后将火吹灭，要求小车整体外形尺寸限制在30cm×30cm×30cm之内，包括机器人的触角、探测物及装饰物。
二方案设计与论证根据设计的目的与要求，经过讨论我们一致选定左手法则，即小车一直延左墙走，当遇到障碍物就右转，直到进入火灾区时检测到白线改为右手走法，再利用蜡烛前面的白线检测火源。
因此设计的小车要求能够及时调节前进的方向，以避开障碍物，顺利找到火源。
1．直流调速系统鉴于价格和功能的考虑，我们选择了直流电机，通过PWM控制小车的速度以及方向。
电机驱动部分有以下两种方案:方案一:使用MOSFET构成H桥式驱动电路，利用PWM波形来控制小车的速度，再用单片机两个I/O口控制电机旋转方向，此电路驱动功率比较大，小车的转速比较快。
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智能灭火小车设计报告
一系统各个功能模块简介：
1.寻迹模块：主要用来给小车做导航前进用。
2.电源模块：主要用来给单片机与电机、风扇驱动模块供电。
3.电机驱动模块：主要用来驱动两个减速直流电机，实现小车的前进、后退、前左转、前右转、
后左转、后右转、停车等。
4.风扇驱动模块：主要是用来控制风扇是否吹风，来实现小车灭火功能。
5.传感器：主要用来寻找火源和壁障。
6.硬件框图
智能寻迹灭火小车的控制系统以A T89C52为核心，用两片L298N，一片用于驱动两个减速电机，一片
用于驱动风扇。
12V电源单独给电机供电，再用7805把12V电源降压至5V给单片机供电。
小车前进时，是通过寻迹模块里的RPR220检测信号再由AD转换为电平信号返回到单片机，单片机根据程序设计的要求做出相应的判断送给电机驱动模块，让小车来实现前进、左转、右转、停车等基本功能。
到达火灾地点时，单片机通过L298N来控制风扇工作灭火。
二硬件设计及主控芯片
在智能寻迹灭火小车控制系统的设计中，用一片AT89C52单片机作为本控制系统的主控芯片，硬件设计模块共分为：寻迹模块、电机驱动模块、风扇驱动模块、电源模块、风扇模块。
三用光电对管电路的设计及检测与调理电路
用比较器，光电对管检测电路如下
图中可调电阻R3可以调节比较器的门限电压，且给此电路供电的电池的压降较小。
因此用此电路作为传感器检测与调理电路。
四驱动电机系统方案设计
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。
驱动电路的设计（驱动电机的原理图）：
五电源系统方案设计
采用8节1.5V干电池供电，电压达到12V，给支流电机供电，然后将12V电压再次降压（7805）、稳压后给单片机系统和其他芯片供电。
六车体方案设计
制定左右两轮分别驱动，前万向轮转向。
即左右轮分别用两个转速和力矩基本完全相同的直流减速电机进行驱动，车体前部装一个万向轮。
当两个直流减速电机转向相反同时转速相同时就可以实现电动车的原地旋转，由此可以轻松的实现小车坐标不变的90度和180度的转弯。
在安装时保证两个驱动电机同轴。
当小车前进时，左右两驱动轮与前万向轮形成了三点结构。
这种结构使得小车在前进时比较平稳，可以避免出现后轮过低而使左右两驱动轮驱动力不够的情况。
为了防止小车重心的偏移，前万向轮起支撑作用。
七火焰传感器
红外火焰探头将外界红外光的变化转化为电流的变化，通过 A/D转换器反映为 0~1023 范围内的数值。
外界红外光越强，数值越小。
因此越靠近热源，机器人显示读数越小。
根据函数返回值的变化能判断红外光线的强弱,从而能大致判别出火源的远近。
此外，远红外火焰探头探测角度为 60°。
火焰传感器的原理
图如下：
使用中在火焰传感器上串联了一个电位器，这样便可以调整传感器的灵敏度。
在不同光线环境下，直接调整电位器，即可减少外界光对传感器的影响。
八风扇模块设计
采用的方案与驱动电机系统模块一样。
采用的是L298N或L293。
九软件设计思路
根据总体设计的思想及本系统实现的功能，在软件设计中完成以下功能。
1.寻迹模块主程序：由是否遇到墙壁产生信号的操作，信号返回到单片机，再通过单片机来实现
相应的功能。
2.电机驱动模块主程序：主要用来控制两个直流减速电机，实现前进、后退、前左转、前右转、
后左转、后右转、停车等功能。
3.传感器：通过火焰传感器检测火焰产生信号传给单片机，再由单片机控制风扇模块。
4.风扇模块程序：主要用来控制一个风扇，实现吹风转动的功能。
驱动电机模块程序流程图
程序运行后，首先进行初始化将AT89C52单片机的P1口全部置0，然后就循环判断寻迹系统送过的信号，对电机进行相应的功能驱动。
具体如下：
驱动电机模块程序功能对照表
风扇模块程序
该模块程序与驱动电机模块采用的驱动电路是一样的。
都是用L298N。
针对该模块程序流程的相应调
用而执行的模块。
十以下为整体电路图。