基于火焰?zhèn)鞲衅鞯臏缁饳C器人畢業(yè)論文-文庫吧

【正文】 ........................................28 CPU 引腳的設(shè)定 .......................................................................................................28第 4 章 系統(tǒng)的軟件設(shè)計 ...........................................................................29 滅火機器人系統(tǒng)總體流程圖 ..................................................................29 程序流程圖 ..............................................................................................30 小車滅火的主程序軟件流程圖 ...........................................................................30 小車避障模塊程序軟件流程圖 ...........................................................................30 火源模塊程序軟件流程圖 ...................................................................................31 液晶顯示的編程 ......................................................................................32 SPI 總線工作原理 ...................................................................................................32 液晶編程 ...............................................................................................................33第 5 章 系統(tǒng)實現(xiàn) .......................................................................................34第 6 章 總結(jié) ...............................................................................................35參考文獻 ........................................................................................................36致謝 ................................................................................................................37附 錄 ............................................................................................................38基于火焰?zhèn)鞲衅鞯臏缁饳C器人摘要本次設(shè)計主控 CPU 采用新華龍公司的 51 系列單片機中的 C8051F320。設(shè)計的基本功能要求在規(guī)定的場地中盡快尋找到火源，然后在盡可能短的時間內(nèi)作出滅火動作。本作品使用 C8051F320 單片機內(nèi)部產(chǎn)生雙路 PWM 波，控制小車的直流電動機，利用光電開關(guān)管探測障礙物，使得小車能夠避開障礙，利用火焰?zhèn)鞲衅魈綔y火源，找到火源，進而使單片機控制水泵電路并做出滅火動作。同時使用液晶顯示小車速度，使得我們對小車的運行狀態(tài)有一個更好的了解。關(guān)鍵詞: C8051F320 ，火焰?zhèn)鞲衅? ，光電開關(guān) ， PWM， 液晶Based on the flame of the fire fighting robot sensorAbstractThe main control CPU of the design is one of the 51 series microcontroller basic function of the design requires the robot find fire as soon as possible in the stipulated field, and then within the shortest possible time to make fire fighting action.This robot make C8051F320 generate double road PWM waves, controlling the directcurrent motor of the car , using photoelectric switch tube detect obstacles, making the car can avoid obstacles, using flame sensor probe fire, finding the fire, and the single chip microputer controls the circuit of the pump . At the same time, use liquid crystal display vehicle speed, making us have a better understand of the running car. Key words: C8051F320 ，F(xiàn)lame sensor ，Photoelectric switches ， PWM ，Liquid crystal 第 1 章 緒論 機器人的發(fā)展概述機器人技術(shù)是一項綜合性的學(xué)科,涉及機械、電子、計算機、人工智能等領(lǐng)域。智能機器人技術(shù)應(yīng)用了信息技術(shù)中的感測技術(shù)、傳感技術(shù)、控制技術(shù)等,是信息技術(shù)課程和相關(guān)科技活動的良好載體。一些發(fā)達國家已經(jīng)看好智能機器人教育對未來高科技社會的作用和影響。在中小學(xué)的信息技術(shù)教育中都不同程度地對學(xué)生進行智能機器人知識的教育 [1]。自從人類創(chuàng)造了第一臺機器人以后，機器人就顯示出它極大的生命力，在幾十年間，機器人技術(shù)得到迅速發(fā)展。 基于火焰?zhèn)鞲衅鞯臏缁饳C器人概述 國外現(xiàn)狀消防機器人的研究開發(fā)及應(yīng)用，日本最為領(lǐng)先，其次是美國、英國和俄羅斯等發(fā)達國家。國際上對消防機器人的研究，在控制技術(shù)上可分為三個階段：第一代是遙控消防機器人，第二代是具有感覺功能的計算機輔助遙控消防機器人，第三代是自適應(yīng)智能化消防機器人。第一代和部分第二代消防機器人已開始服役，但其結(jié)構(gòu)和功能在各個國家都各有特點和獨到之處。目前發(fā)達國家正在加快開發(fā)不同功能的第二代實用型消防機器人，而第三代智能型消防機器人尚在探索之中，日本、美國和英國已開始進入預(yù)研和論證階段 [2]。 國內(nèi)現(xiàn)狀近年來，我國的消防機器人研究已在機器人感覺識別技術(shù)、操作移動技術(shù)、人機接口技術(shù)、系統(tǒng)化技術(shù)等方面取得了可喜的成就，但這些成果主要應(yīng)用于工業(yè)裝配、焊接、噴涂、搬運、探傷、水下作業(yè)、過程測量等方面，而適用于在有毒有害，尤其是在火場等惡劣環(huán)境中進行特殊作業(yè)的消防機器人的研究尚屬起步階段。 本課題的目標及內(nèi)容本文圍繞火焰?zhèn)鞲衅鳒缁饳C器人技術(shù)的實現(xiàn)，詳細地分析和敘述了系統(tǒng)硬件和軟件各部分的組成及設(shè)計原理，并分析誤差的形成原因和解決辦法。本論文主要由以下幾個部分構(gòu)成：第 1 章：緒論。分析了研究滅火機器人的意義，介紹了國內(nèi)外滅火機器人的發(fā)展與現(xiàn)狀。第 2 章：滅火機器人邏輯設(shè)計與原理分析。簡述滅火機器人的設(shè)計要求及項目內(nèi)容，分析了基于火焰?zhèn)鞲衅鞯臏缁饳C器人原理以及具體設(shè)計方案，介紹了具體實現(xiàn)方式。第 3 章：系統(tǒng)硬件設(shè)計。詳細介紹各電路模塊的工作原理以及所選器件的性能。第 4 章：系統(tǒng)軟件設(shè)計。系統(tǒng)軟件設(shè)計部分采用 C 語言進行編寫，對軟件部分各個組成模塊的軟件運行流程作以詳盡的介紹，闡述了各部分的功能及設(shè)置。第 5 章：系統(tǒng)實現(xiàn)。介紹了滅火機器人的安裝、校驗調(diào)整過程，分析了產(chǎn)生系統(tǒng)誤差的原因，討論了解決的具體方法。第 6 章：總結(jié)。對論文完成的內(nèi)容和得出的數(shù)據(jù)進行了總結(jié)，給出了系統(tǒng)的實現(xiàn)結(jié)果。第 2 章 滅火機器人邏輯設(shè)計與原理分析 滅火機器人設(shè)計要求 設(shè)計任務(wù)設(shè)計制作一個基于火焰?zhèn)鞲衅鞯臏缁鹦≤嚹Ｐ停艿街付▍^(qū)域進行滅火工作。以蠟燭模擬火源，隨機分布在場地中。火源火源火源入口出口火源 模擬滅火場地圖 設(shè)計要求1. 智能滅火小車手動啟動后，自動躲避障礙物。2. 智能滅火小車能夠檢測到火源。3. 智能滅火小車檢測到火源后能啟動水泵噴水滅火。4. 若有則繼續(xù)滅火，若無則由出口結(jié)束本次任務(wù)。 創(chuàng)新設(shè)計1. 小車車體結(jié)構(gòu)好，完全自主設(shè)計，小車采用三層結(jié)構(gòu)，分放不同模塊的元件，調(diào)試過程和修改過程相對簡單。2．根據(jù)小車需要和實際情況，自行設(shè)計傳感器，不僅花費較少，而且使用效果好。3．自制蓄水池，水泵采用三極管放大電路供電，最大限度的加大電機轉(zhuǎn)速。4．使用以7805芯片為核心的穩(wěn)壓設(shè)計，以L293為核心的電機驅(qū)動設(shè)計，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 設(shè)計內(nèi)容分析 滅火機器人在機器人滅火設(shè)計中，要求機器人實現(xiàn)在場地里迅速找到蠟燭將其熄滅，在尋找過程中要避免碰撞墻壁與蠟燭，并且在找到蠟燭后控制機器人將其熄滅，最后由出口出來，所用時間最少為最佳。所以滅火機器人必須實現(xiàn)以下功能：(1)由于在實驗場地中，任何地方都有可能擺放蠟燭，所以機器人必須能夠?qū)崿F(xiàn)搜索任意位置。在行走過程中不允許碰撞墻壁，而且盡可能快的完成行進路線，不走重復(fù)的路程。(2)機器人在行走過程中要不斷的判斷是否有火源；如有，還要判斷火源在機器人的哪個方位、離機器人的距離等。(3)找到火源后，通過滅火裝置迅速將火熄滅。根據(jù)以上要求，設(shè)計機器人滅火邏輯并在在線編程環(huán)境下，編輯機器人行為控制程序，下載并反復(fù)調(diào)試控制程序，實現(xiàn)機器人滅火實驗。 設(shè)計內(nèi)容在場地內(nèi)任意一個地方里點上蠟燭，讓機器人像消防隊員一樣，自己能找到火源（蠟燭）并完成一系列滅火動作。這個設(shè)計主要由3部分組成，即避障、找火、滅火。1. 避障機器人在行走過程中必須能避開障礙物，所以在考慮“行走”時必須分兩種情況：（1） 正常行走（無障礙物）；（2） 避障行走（有障礙物）。對于第一種情況，無需在硬件上添加任何傳感器，只需要對單片機編程就可以達到目的。但當(dāng)遇到第二種情況時，我們就需要采取措施，在硬件上需要添加兩組光電開關(guān)，進而對其進行編程控制，讓機器人在遇到障礙物時能夠及時避開，以便順利前進尋找火源。為了找到火源，必須有探測火源的裝置。所以本設(shè)計中選用火焰?zhèn)鞲衅鳎ɑ鹧嫣筋^）是至關(guān)重要的。在尋找火源時機器人的左前、右前、正前3個方向各裝上一個火焰探頭，以提高探火效率。“找火”分成3部分：（1） 確定機器人感應(yīng)到“火”時的光強臨界值，包括感覺到或找到火光的臨界值和機器人處在合適滅火位置的臨界值；（2） 收集探測數(shù)據(jù)，包括碰撞檢測數(shù)據(jù)和光強檢測數(shù)據(jù)；（3） 對收集的數(shù)據(jù)和基準值進行比較，從而控制機器人的找火行為和滅火行為。在機器人能很好地“ 行走”、“ 找火”之后，要解決的問題就是怎樣去“滅火”了。要想滅火，就得采用合適的滅火方法。滅火方法有很多種，可以噴水或用化學(xué)物質(zhì)滅火，也可以用風(fēng)扇來滅火。由于本次設(shè)計以水作為滅火劑比較方便多次試驗，故在設(shè)計中采用了水泵抽水的方式來滅火。在“找火”過程中，完成了機器人滅火的合適定位。當(dāng)火焰探頭檢測的數(shù)據(jù)都近似于滅火定位的基準值時，調(diào)用滅火函數(shù)，開啟滅火裝置。一邊用水泵抽水滅火，一邊通過前方火焰探頭檢測火光強度。當(dāng)探測值大于“無火”臨界值時，調(diào)用前進函數(shù)，關(guān)閉滅火裝置。本設(shè)計以多進程來實施，具體實施時進程間是同步并行的，但有些資源不允許同時使用，所以進程間還是有優(yōu)先級的。優(yōu)先級由高到低為：避障、找火、滅火。只有這樣，才能保證機器人找到火源并把火熄滅。 總體設(shè)計方案總體方案為：整個電路分為電機驅(qū)動模塊，光電開關(guān)避障模塊，火焰?zhèn)鞲衅髂K，水泵模塊，電源模塊，報警模塊，單片機控制模塊六個模塊 [3]。C 8 0 5 1 F 3 2 0驅(qū)動電機模塊電源模塊避障