基于单片机的灭火机器人毕业设计论文

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------加密号：----------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 加密号：赛区统一编号：HLJ-A-196 HGC-A-004学校名称：黑龙江工程学院队长姓名：队员姓名：指导教师姓名：2012年8月摘要本系统使用8位MCU单片机为控制单元，配合寻迹绕开障碍物，使用火源传感器对火源进行寻找，反馈信号给MCU进行调整，寻火系统形成一个闭环系统，驱动风扇进行灭火。

完成题目基本任务的（1）（2））（3）（4）。

本系统考虑了小车重心、低功耗，稳定性能并且较经济的思路进行设计。

本题目小车能到消防场地任意地点进行灭火。

以蜡烛模拟火源随机分布在场地中，机器人小车自主进行寻火，灭火，反库，用时尽量少。

关键词：超声波测距；智能消防小车；火源传感器一、设计任务：1. 基本要求（1）在场地中随机放置一只蜡烛。

消防车从车库启动，计时开始，消防车同时发出出库声音提示。

消防车从车库出口驶出车库，自动行走到距离火源10cm以内区域，发出火警声音提示，停车3秒钟。

（2）消防车执行灭火工作，灭火完毕后，发出火灭声音提示。

（3）消防车经由车库出口自动返回到车库，停稳后，发出返库声音提示，计时结束。

（4）上述过程用时尽可能少。

2. 发挥部分（1）在场地中随机放置三只蜡烛。

消防车从车库启动，计时开始，消防车同时发出出库声音提示。

消防车从车库出口驶出车库。

（2）消防车能够找到一个火源，并自动行走到距离火源10cm以内区域，发出火警声音提示，停车3秒钟。

目录前言 (3)1 绪论 (4)1.1 选题的背景及意义 (4)1.2 国外发展 (4)1.3 国内发展 (4)2 灭火机器人相关理论与技术基础 (5)2.1 灭火机器人相关理论 (5)2.2 基本特征 (5)2.2.1 可行性 (5)2.2.2 有效性 (6)2.2.3 国家主导 (6)2.2.4 必要性 (6)3 灭火机器人体系结构与系统组成 (6)3.1 电源模块 (7)3.2 驱动模块 (7)3.3 光电传感器模块 (7)3.4 火焰传感器模块 (7)3.5 主控制模块 (8)3.6 灭火风扇模块 (8)4 灭火机器人安全技术 (9)4.1 报警技术 (9)4.2 火源探测技术 (9)4.3 安全可靠性 (9)5灭火机器人的设计与实现 (9)5.1 灭火机器的设计 (9)5.2 材料的收集与功能 (10)5.3 灭火机器人电路图的设计 (11)5.4 电路焊接 (12)5.5 灭火机器人的组装 (13)5.6 灭火机器人的调试 (13)参考文献目录 (17)致谢 (18)智能灭火机器人的设计与实现摘要:在我国乃至世界经济发展的今天，机器人成为不可缺少的人类好帮手。

而智能灭火机器人是一种新型的机器人。

而本文就是针对灭火机器人制作与研究，机器人以AT89C52单片机为控制核心。

主要以电源模块、电机驱动模块、避障传感器模块、火焰传感器模块、灭火风扇模块等电路组合而成。

用电机驱动芯片驱动通过避障传感器控制小车前进、后退、左右转。

火焰传感器对火焰探测实现风扇对准火源。

来实现灭火风扇进行灭火。

本设计制作的灭火机器具有准确、有效、简易的灭火功能，从而实现了现场灭火的目的。

关键词：灭火；传感器；电机驱动前言在经济高速发展的时代社会，现在城市到处都是高楼大厦。

如果在几十层或更高层出现火灾或无法接近的火灾现场，这都给消防队员带来了巨大的救援工作。

这个时候消防部门需要一种特殊的灭火与救援设备，而智能灭火机器人正是两者兼具的设备。

智能灭火机器人摘要文章对消防机器人进行了研究。

介绍了消防机器人的背景并简单描述系统硬件、光电传感器和火焰传感器的工作原理，并附以电路图加以说明，通过传感器连接电压比较器输出电平由M F13处理实现寻找火源。

最后由火焰传感器测距输入单片机实现停车并输出信号控制继电器闭合从而控制风扇灭火。

论文详细阐述了程序流程和实现过程。

此设计以数字集成电路技术为基础并以单片机技术为核心。

依据传感器的信号传入单片机实现各种指令处理。

小车在接近火源的过程中左右波动前进，躲避障碍物，最后找到火源打开风扇灭火。

关键词单片机；光电传感器；灭火装置；复眼目录1前言 (3)2机器人的相关概论 (6)2.1机器人的发展 (6)2.2本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段 (7)3硬件 (8)3.1机器人外观操作面板介绍 (8)3.2稳压板，灰度检测传感器 (9)3.3光电传感器，复眼 (10)3.4执行机构 (11)4软件电路设计 (12)4.1软件总体设计方案 (13)4.2v j c软件介绍 (14)4.3子程序 (16)4.4硬件电路软件电路 (22)5总结 (25)6参考文献 (26)7源程序 (27)前言目前由于人们的防火意识比较差，生活中火灾频发，消防战士在灭火中牺牲宝贵生命的事件不在少数，迫切要求机器代替人去执行灭火任务。

针对这个问题，前人已经做了很多的研究，有基于M S P430的灭火小车，能实现灭火功能。

还有的是人为地控制机器人的活动和灭火，这样使得不得不靠人来控制，浪费人力资源，不能很好的实现灭火的效果。

此设计在前人研究的基础上，通过不断地学习相关的知识，力求对消防机器人设计达到更深的了解和研究，促进消防机器人在火灾中的应用并推广在相关领域的研究，使消防研究工作不断向前发展，具有很大的学术价值。

在未来智能化和机械化的世界中，尤其是在消防事业中，一款好的机器的使用能够达到事半功倍的效果。

消防机器人的应用前景非常明朗。

基于单片机系统的无人环境灭火机器人的设计与实现一、背景介绍随着现代化城市的建设，大量高楼大厦的发展已经成为了城市化进程中的一个重要标志，但与此同时，高楼大厦在建筑结构方面的设计复杂度也随之增加，这就给防火工作带来了极大的挑战。

当前，传统的火灾处理方式主要由消防员进行，但由于高楼的高度和结构的复杂性，人工防火存在着一定的缺陷和局限性。

如今，随着无人技术的发展，无人环境灭火机器人越来越受到人们的关注，它可以解决高楼防火难题，为人们的生命安全提供切实的保障。

二、设计方案无人环境灭火机器人系统主要采用基于单片机的控制器实现智能控制，其中包括雷达传感器、控制器、电池等组件。

在机器人的底部安装有两个轮子和一个悬挂支架，支架上安装有一种消防喷洒器械，当机器人探测到火焰时，机器人会自动移动到火灾现场并开始进行灭火。

机器人底部材料应该由具有良好散热性和高强度的金属制成，以确保机器人的稳定性和使用寿命。

三、实现流程1. 雷达传感器探测到火灾场景信号2. 控制器接收到输入信号进行信号处理3. 控制器根据处理结果控制机器人移动至火灾场景进行灭火4. 机器人利用喷洒器械进行喷洒，将消防液体喷洒至火场上以达到灭火的目的5. 当火场被消灭后，机器人自动返回基地并待机四、关键技术1. 火灾场景的探测技术：机器人所使用的探测技术必须能够精准地探测到火灾位置和范围。

此处可以采用红外线、热成像和光学技术，使机器人可以迅速准确地找到并灭火火源。

2. 智能控制技术：基于单片机实现智能控制，包括机器人方向控制、喷洒控制等功能的实现。

3. 机器人结构设计技术：机器人底部的材料应该具有良好的散热性和高强度，机器人的重量、体积、稳定性等方面都需要进行充分考虑和设计。

4. 喷洒器械设计技术：喷洒器械需要具备高效喷洒、均匀喷洒等特点，同时需要考虑机器人悬挂装置的稳定性和支撑能力。

五、总结此设计可以有效地替代传统的人工消防灭火，为高层建筑提供更好的消防保障。

基于单片机的智能灭火报警机器人设计和实现摘要随着科技的发展、社会的进步，人类不断创造着奇迹，工业的生产跟管理一步一步的前进，不断的创新。

多数控制和管理走进了自动化、信息化、智能化，智能化已经变成了科技发展的主要技术。

在很多工厂车间、工作现场环境比较恶劣的时候，人工不能完成的任务像货物的运输，寻找火源，灭火等，可以采用智能机器人来完成相应的任务，不但省时间，而且省人力。

根据工厂车间的实际日常需要，维持车间的正常运转，研究跟开发智能灭火报警机器人便具有了重大的意义。

本设计主要研究了智能的消防技术，智能机器人以AT89C52单片机为MCU，加上电源电路、驱动电路、火焰传感电路、红外传感器、灭火风扇、蜂鸣器以及其他电路组成。

电源电路为机器人正常工作提供了所需要的电能，驱动电路为机器人提供了可控制的移动，火焰传感电路是发现火源的主要硬件，红外传感器主要判断路况，灭火风扇完成灭火，蜂鸣器用来报警。

本作品对硬件组成进行了设计，并编写了软件程序框图，设计的机器人具有简单的灭火功能，实现了现场灭火。

关键词：AT89C52，驱动模块，单片机，火焰传感器IAbstractDesign of Intelligent of Elimination of FlameAlarm Robot on MCUAbstractWith the development of science and technology, social progress, human beings continue to create miracles with the management of industrial production forward step by step , and constant innovation . Most of the control and management into the automation, information, intelligence , intelligence has become a major technical technological development. In many factory workshop, job site environment is bad , I can not complete the task as artificial transport of goods , looking for the source of fire , fire , etc. , you can use intelligent robots to accomplish the task , not only save time, but also the provincial manpower. According to the actual needs of the factory floor daily to maintain the normal operation of the plant , with the development of intelligent fire alarm research robot will have a great significance.The intelligent design of the main study fire protection technology , intelligent robots to AT89C52 microcontroller MCU, plus the power supply circuit , driver circuit, flame sensing circuit , infrared sensors, fire fans, buzzers , and other circuit components. Providing the power to work the robot needs, provides the driving circuit of the mobile robot can be controlled , the flame sensing circuit hardware is found primarily an ignition source , the main infrared sensor to judge the road, the fire extinguishing power supply circuit for the fan to complete , with the buzzer to the police. The work on the hardware components were designed and prepared a block diagram of a software program to design robots with simple extinguishing function to achieve a live fire.Key words: The AT89C52，Driver Module，MCU，Flame sensor目录摘要 (I)ABSTRACT (II)第1章　绪论 (1)1.1智能灭火报警机器人的设计背景和意义 (1)1.2智能灭火报警机器人的目标 (1)1.3主要内容 (1)第2章　智能灭火机器人系统设计介绍 (2)2.1智能报警灭火机器人系统功能概述 (2)2.2系统工作原理 (2)2.3系统整体方案选择 (3)2.3.1 MCU的选择 (3)2.3.2 传感器的选择 (4)2.3.3 电源模块的选择 (5)2.4系统硬件总体设计 (6)2.5系统软件总体设计 (6)2.6本章小结 (6)第3章　系统硬件设计 (7)3.1电源模块 (7)3.2AT89C52与核心模块 (7)3.2.1AT89C52单片机介绍 (7)3.2.2 AT89C52最小系统硬件电路 (9)3.3电机驱动电路的设计 (9)3.4循迹与控制电路 (12)3.5.1红外测温传感器 (14)3.5.2红外测温传感器引脚 (15)3.6蜂鸣器报警电路 (16)3.7灭火风扇设计 (17)第4章　系统软件设计 (18)4.1软件开发平台介绍 (18)4.2PWM（脉宽调制） (18)4.3软件设计思路 (19)4.4系统主程序流程图 (20)4.5循迹程序流程图 (20)4.6电机驱动模块流程图 (21)4.7报警及灭火控制程序 (23)4.8避障程序流程图 (24)4.9本章总结 (25)第5章　系统功能调试 (26)5.1测试仪器及设备 (26)5.2功能测试 (26)5.2.1电源线路连接测试 (26)5.2.2 循迹功能测试 (26)5.2.3 避障功能测试 (27)5.2.4 灭火及报警功能测试 (27)5.3调试心得 (27)第6章　系统部分模块代码 (28)6.1初始化程序代码 (28)6.3延迟函数代码 (29)第7章　结　论 (30)参考文献 (31)致谢 (32)附录A (33)附录B (35)第1章　绪论1.1 智能灭火报警机器人的设计背景和意义在现实生活中，火灾是非常普遍的，被称作是三大自然灾害之一。

工程大学计算机科学与工程学院综合设计报告设计名称：嵌入式综合设计设计题目：机器人灭火比赛学生学号： 1205030215 专业班级： 2012智能科学与技术02班学生：陆晓学生成绩：指导教师（职称）：昌辉（副教授）完成时间： 2015年4月21日工程大学计算机科学与工程学院制说明：1、报告中的第一、二、三项由指导教师在综合设计开始前填写并发给每个学生；四、五两项（中英文摘要）由学生在完成综合设计后填写。

2、学生成绩由指导教师根据学生的设计情况给出各项分值及总评成绩。

3、指导教师评语一栏由指导教师就学生在整个综合设计期间的表现、设计完成情况、报告的质量及答辩等方面，给出客观、全面的评价。

4、所有学生必须参加综合设计的答辩环节。

凡不参加答辩者，其成绩一律按不及格处理。

答辩小组成员应由2人及以上教师组成。

5、报告正文字数一般应不少于5000字，也可由指导教师根据本门综合设计的情况另行规定。

6、平时表现成绩低于6分的学生，其综合设计成绩按不及格处理。

7、此表格式为工程大学计算机科学与工程学院提供的基本格式（适用于学院各类综合设计），各教研室可根据本门综合设计的特点及容做适当的调整，并上报学院批准。

答辩记录表成绩评定表学生：陆晓学号： 1205030215 班级：12智能科学与技术02班目录目录 (IX)摘要 (XI)Abstract (XI)第一章引言 (1)1.1 课题的开发背景 (1)1.2 课题的研究现状 (1)1.3 课题的研究意义 (1)1.4 课题任务 (2)第二章系统基本原理与总体方案设计 (3)2.1 灭火机器人的基本原理 (3)2.2 灭火机器人的整体设计 (3)2.3 灭火机器人模型的测量方案 (4)2.3.1 避障模块 (4)2.3.2 火焰检测方案 (5)第三章系统硬件电路设计 (7)3.1 控制电路 (7)3.1.1 电机控制电路 (7)3.1.2 灭火驱动电路 (8)3.2 火焰测量电路 (9)3.3 避障模块 (11)3.4 液晶显示模块 (12)3.5 直流电源设计 (14)3.6 单片机系统 (15)3.6.1 单片机选型 (15)3.6.2 单片机晶振电路和复位电路 (18)第四章软件设计 (19)4.1 系统主程序设计 (19)4.2 寻火模块的设计 (20)4.3 避障模块设计 (20)4.4 显示模块的设计 (21)第五章系统的调试 (22)5.1 硬件的调试 (22)5.2 软件调试 (22)5.3 避障的实现 (22)5.4 寻找火源的实现 (23)5.5 遇到的问题 (24)5.6实验现象与结果分析 (25)第六章实物展示 (26)结束语 (28)致 (29)参考文献 (30)摘要该文设计了一款基于单片机的灭火机器人模型的设计。

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。

GDGM-QR-03-077-B/0Guangdong College of Industry & Commerce毕业综合实践报告Graduation synthesis practice report题目：灭火机器人工作原理与设计(in English)：The Theory and Design of Fire Fighting Robot系别：电气自动化系班级：07机电一体化1班学生姓名：学号：指导老师：摘要毕业设计《灭火机器人的设计》对机器人传感器环境感知、空间机构、自动控制、多智能决策的研究提出了严格的要求，也提供了一个良好的理论联系实际的实验平台。

本论文主要在机器人领域的以下三个方面进行了分析研究：对多传感器环境感知的研究机器人以NXP 公司ARM7 系列中LPC21 32 微处理器为核心，以碰撞传感器、红外传感器、光敏传感器、地面灰度传感器、光电编码器等作为检测系统，通过对采集信号的处理，确定机器人周围环境的信息，并根据路径规划出决策行进运动。

利用火焰传感器探测火焰，火焰传感器利用红外敏感型元件对红外信号强度的检测并将其转换为机器人可以识别的信号，从而来检测火焰信号。

准确方便，易于操作。

多个传感器的合理运用，使机器人对室内环境分析更加细致，对工作提供更加有利的条件。

自动控制和程序的编写人对周围环境的反应过程主要是感觉→大脑思考→作出反映，机器人的信息处理流程也是如此。

有了传感器对的环境的感知，便需要有程序让机器对实际情况作出反应，程序的选择和编写也就变得至关重要。

通过对多个方案的对比和分析，。

VJC（图形化与编程语言）是用于能力风暴智能机器人系列产品的软件开发系统，具有基于流程图的编程语言和C 语言。

我们结合实际情况可能出现的问题进行编程，通过各方面的整合，机器人在有源寻迹灭火、无源寻找火源灭火、避开障碍等多方面有出色的表现。

对机器人机械结构、空间机构的研究按照设计的要求构思机器人机械结构，机器人必须具备能够自动火源定位、靠近火源及灭火等动作；行走机构实现直行进退、左右拐弯、避开障碍物等动作。

武汉工程大学计算机科学与工程学院综合设计报告设计名称：嵌入式综合设计设计题目：机器人灭火比赛学生学号：专业班级：学生姓名：学生成绩：指导教师（职称）：完成时间：2015年4月21日武汉工程大学计算机科学与工程学院制II该文设计了一款基于单片机的灭火机器人模型的设计。

系统以STC89C52单片机为控制核心，创新自制火焰传感器用于火焰探测，红外光电传感器用于探测障碍物，L298驱动电机前后转动，LCD1602液晶显示器用于显示灭火个数。

该系统火焰探测采用自制六路火焰传感器，是由五路远红外接收二极管和一路近红外接收二极管构成，它相对于目前其他火焰探测器，具有火焰探测精确度高、结构简单，性能可靠等优点。

避障采用E18-D50NK型号的光电传感器，该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。

此设计以数字集成电路技术为基础并以单片机技术为核心，依据传感器的信号传入单片机实现各种指令处理。

系统加入液晶显示器，使得系统具有可查看灭火的次数的人性化特点。

实验结果表明，该设计具有成本低、可靠性高、灭火速度快、安装调试方便等特征，非常适用于危险系数较大的火场，具有较好的应用前景。

关键词：STC89C52单片机、光敏晶体管、红外光电开关、1602液晶模块、L298NIn this paper, the design model for the design of a microcontroller-based fire-fighting robot. System to STC89C52RC microcontroller for control core, innovation homemade flame sensor is used to measure the source of fire, use infrared receiverdiode to detect the roadblock ,the L298 drive motor rotation LCD1602 display the number of fires which are put out.The system use six innovation homemade flame sensors which consist of five remote Infrared receiverdiodes and one close Infrared receiverdiode to measure the source of fire,which compare other measurements with high precision, simple structure, reliable performance characteristics. Obstacle avoidance uses the E18 - D50NK models of photoelectric sensor, the sensor has a long detection distance, small interference by visible light, the price is cheap, easy to assemble and convenient use, etc.This design is based on digital integrated circuit technology and single-chip microcomputer technology as the core, according to the sensor signal to microcontroller processing all kinds of instructions. Add liquid crystal display, making the system in extinguishing View extinguishing the number of user-friendly features. The experimental results show that the design of low cost, high reliability, fire fast, easy installation features, very suitable for large fire risk coefficient, has a good application prospect.Key words: STC89C52 microcontroller, photosensitive transistor, infrared photoelectric switch, 1602 LCD module, L298N目录目录 (V)摘要 ...................................................................................................................................... V I Abstract .. (VII)第一章引言 (1)1.1 课题的开发背景 (1)1.2 课题的研究现状 (1)1.3 课题的研究意义 (1)1.4 课题任务 (2)第二章系统基本原理与总体方案设计 (3)2.1 灭火机器人的基本原理 (3)2.2 灭火机器人的整体设计 (3)2.3 灭火机器人模型的测量方案 (4)2.3.1 避障模块 (4)2.3.2 火焰检测方案 (5)第三章系统硬件电路设计 (7)3.1 控制电路 (7)3.1.1 电机控制电路 (7)3.1.2 灭火驱动电路 (8)3.2 火焰测量电路 (9)3.3 避障模块 (11)3.4 液晶显示模块 (12)3.5 直流电源设计 (14)3.6 单片机系统 (15)3.6.1 单片机选型 (15)3.6.2 单片机晶振电路和复位电路 (18)第四章软件设计 (19)4.1 系统主程序设计 (19)4.2 寻火模块的设计 (20)4.3 避障模块设计 (20)4.4 显示模块的设计 (21)第五章系统的调试 (22)5.1 硬件的调试 (22)5.2 软件调试 (22)5.3 避障的实现 (22)5.4 寻找火源的实现 (23)5.5 遇到的问题 (24)5.6实验现象与结果分析 (25)第六章实物展示 (26)结束语 (28)致谢 (29)参考文献 (30)摘要该文设计了一款基于单片机的灭火机器人模型的设计。

灭火机器人的单片机控制摘要随着社会与国家的发展，在经济迅速增长的同时，各种危险场所不可避免的火灾频繁出现，给社会安全造成了很多隐患，于是现代火灾及时补救已成为迫在眉睫需要解决的问题，救火早一刻就少一分损失，消防救援人员固然速度已经很快，但也需要一段不小的时间，而且进入救火现场还有生命危险的可能，于是消防机器人的理念诞生了。

本设计主要就是针对灭火机器人的单片机控制与制作进行研究。

通过对灭火机器人国内外研究现状的分析，进行了灭火机器人包括硬件方案和软件方案的整体方案设计，具体就灭火机器人底盘、驱动电机、传感器和微控制器的选择进行了分析比较；单片机80C51的I/O口控制灭火机器人转向，在单片机80C51监控下实现机器人精确控制，加以电源电路、电机驱动、光电传感电路、火焰检测电路、灭火风扇以及其它电路构成。

电源电路提供系统所需的工作电源，专用电机驱动芯片驱动电机控制灭火机器人的前进后退以及转向，光电对射式电路模块完成寻迹和避障，红外传感器检测火焰，灭火风扇进行灭火。

本系统硬件配置合理，控制方案优化，实现了灭火机器人在不同的外部坏境下的避障和灭火的准确控制。

本设计制作的灭火机器人具有简易灭火功能，达到了实现现场灭火的目的，设计较好地完成了课题目标。

关键词：灭火机器人；传感器；直流电机；寻迹Single-chip Microcomputer Control of Fire-fighting RobotAbstractWith the development of society and the state, in the rapid economic growth, a variety of dangerous places inevitable frequent fires to cause a lot of social safety hazards, so the modern fire in a timely manner has become an urgent need to remedy the problem, the fire early moment on curbing losses, fire rescue personnel certainly already fast, but it does take some small time, and enter the fire scene there may be life-threatening, so the fire-fighting robot concept was born.This design is mainly devoted to fighting robot MCU control and production was studied. By fighting robot research situation analysis, carried out fighting robot solutions including hardware and software solutions for the overall program design, specifically for fire-fighting robot chassis, drive motors, sensors and microcontrollers choices are analyzed and compared; 80C51 microcontroller's I/O port control car steering, under the supervision of the 80C51 microcontroller to achieve precise control of the robot, to the power supply circuit, motor drive, optical sensing circuit, the flame detection circuit, fire fans, and other circuits. Power supply circuit provides operating power required by the system, dedicated motor driver chip drive motor to control the car forward and back as well as steering, photoelectric beam tracing circuit module to complete and obstacle avoidance, infrared sensor detects flame, fire fan the fire. The system hardware configuration and reasonable control scheme optimized to achieve a car in bad environment under different external obstacle avoidance and accurate control of fire.The design has a simple car fire extinguishing function, to achieve the purpose of fighting scene, design well done subject objectives.Keywords: sensor; fire-fighting robot; DC motor; tracing目录摘要 (I)Abstract (II)第1章绪论 (5)1.1 课题背景 (5)1.2 课题研究的意义 (5)1.3 国内外技术的发展现状 (6)1.4 研究内容 (8)第2章系统设计及方案比较 (9)2.1 整体方案设计 (9)2.2 硬件方案设计 (9)2.2.1 小车底盘的选择 (9)2.2.2 电机选择 (12)2.2.3 传感器选择 (13)2.2.4MCU的选择 (16)2.2.5 软件总体设计方案 (17)2.3 本章小结 (18)第3章主要单元电路设计实现 (19)3.1 电动机PWM驱动电路 (19)3.2 障碍物检测模块电路 (20)3.3 火源探测模块电路 (21)3.4 寻迹模块电路 (21)3.5 风扇灭火原理及实现 (22)3.6 灭火机器人驱动电机的选择 (24)3.7 灭火机器人的组装 (25)3.7.1 万向轮安装 (25)3.7.2 万向轮部分与小车底盘下板的安装 (26)3.7.3 电机支架与下底盘组装 (26)3.8 电机安装 (27)3.9 本章小结 (28)第4章软件的实现 (29)4.1软件开发平台介绍 (29)4.2 主程序流程图 (30)4.3 寻迹程序流程图 (30)4.4 灭火程序流程图 (32)4.5 本章小结 (32)第5章系统功能调试 (33)5.1 测试仪器及设备 (33)5.2 功能测试 (33)5.2.1 驱动电路部分 (33)5.2.2 寻迹部分 (33)5.2.3 火源检测部分 (34)5.2.4 灭火效果部分 (34)5.3 调试总结 (34)5.4 本章小结 (35)结论 (36)致谢 (37)参考文献 (38)附录A (40)附录B (60)第1章绪论1.1课题背景首先我们了解一下机器人产生的背景，机器人技术的发展，它应该说是一个科学技术发展共同的一个综合性的结果，也同时，为社会经济发展产生了一个重大影响的一门科学技术，它的发展归功于第二次世界大战，各国加强了经济的投入，就加强了本国的经济的发展[1]。

`摘要根据灭火机器人的竞赛规则，给出了灭火机器人的硬件结构设计方案和软件设计流程。

所用的机器人处理器为AVR单片机，主要利用红外传感器、光敏传感器对环境进行检测，使机器人在场地中按照预定的方案寻找火源并扑灭。

关键词灭火机器人；传感器；ATmega321 引言机器人竞赛是近年来迅速开展起来的一种对抗活动，它涉及人工智能、机械、电子、传感器、精密机械等诸多领域。

通过竞赛可以培养学生的创新意识、动手能力、团队写作能力等。

其中灭火比赛是开展范围最广、影响最大的机器人竞赛项目之一。

比赛规则为模仿生活中消防员灭火，机器人从H点出发，在四个房间内寻找任意摆放的蜡烛，并且设法将其灭掉。

比赛场地的墙壁高33cm，材质为木板，颜色为黑色。

尺寸如图1所示。

对于比赛，得的分越低成绩越好。

另外根据选择的模式不同，计分时要乘上相应的系数。

图1 比赛场地平面结构2 方案论证与选择U32/M32 控制器采用一个高性能32 位全功能主板，运算速度快，接口齐全，稳定可靠,并且全面兼容UII 平台各种扩展硬件设备。

是您进行比赛应用程序、系统数据采集控制、程序课程教学和高级应用开发的优秀硬件平台。

此硬件平台支持使用VJC 流程图和JC（一种简化的标准C 语言）进行程序开发。

另外,板载大功率电机输出接口使得其更容易使用。

U32/M32 的电路硬件原理和软件库函数技术资料是完全公开的,您完全可以自行扩展各种硬件设备,开发各种新功能应用,甚至是编写更适合您的内核库函数,本手册提供关于U32/M323系统硬件设计2.1系统总体设计U32/M32控制器采用了的ARM7内核是通用的32 位微处理器，它具有高性能和低功耗的特性。

ARM 结构是基于精简指令集计算机(RISC)原理而设计的。

指令集和相关的译码机制比复杂指令集计算机(传统51单片机)要简单得多。

这样使用一个小的、廉价的处理器核就可实现很高的指令吞吐量和实时的响应各种外部硬件。

U32/M32控制器使用了3级流水线技术，处理和存储系统的所有部分都可连续工作。

目前机器人多数基于不同类型单片机上进行开发的。

而单片机内部资源有限，功能不够强大，程序开发不方便。

这些传统单片机的特性都会影响着机器人的功能和性能。

在此提出一种基于ARM 的机器人设计方案。

它比基于单片机的机器人系统更加稳定，计算处理能力更加强大，开发环境更加便利。

1系统需求分析机器人系统是一个闭环或半闭环的控制系统。

首先由多种传感器采集不同外界信号，然后根据相应的策略计算机器人的位移和角度并输出到控制单元，寻找到目标灭火。

系统需求用UML 用例图表示如图1。

2系统设计当机器人启动后，它开始行走，左右各一个红外传感器保证机器人能沿着墙走。

处理器输出的PWM 信号来控制机器人的运动速度以及转变方向。

底部的灰度传感器检测地面以判断机器人是否靠近目的地等。

火焰传感器感知周围环境的火源。

发现火源后，通过化学反应的方式来灭火。

整个系统包括主控制模块、传感器模块、运动控制模块、声音检测模块、电源模块等模块。

相应的功能结构如图2所示。

图2系统功能结构图3硬件设计根据图2中的模块划分，以下对系统主要的模块进行阐述。

3．1主控制模块由于机器人系统功能较多，处理数据量大。

本人比较多款MCU 的产品后，最终选定NXP 公司出品的LPC2294微处理器。

LPC2294是一个支持实时仿真和嵌入式跟踪的32位ARM7TDMI－S CPU 微控制器，并带有16KB 片内SRAM 和256kB 嵌入的高速Flash 存储器。

1这样就不需要外扩存储器，减少相应外围电路的设计。

另外，LPC2294微控制器还包括多个32位定时器、8路10位ADC 、2／4路高级CAN 通道、PWM 输出以及多达9个的外部中断来支持各种串行通信接口。

丰富的资源可满足本系统的设计要求。

3．2传感器模块传感器模块主要由三类传感器组成：红外线传感器、灰度传基于ARM 的灭火机器人设计Design of Robot Based on ARM万小霞（盐城师范学院信息科学与技术学院，江苏盐城224002）摘要目前，一些机器人基于单片机上开发，而传统单片机诸多不利的特性对机器人的功能和性能都有所影响。

毕业设计论文题目灭火机器人目录第1章绪论 (2)1.1 机器人产生的背景 (2)1.2 灭火机器人设计的目的和意义 (3)第2章系统设计方案研究 (4)2.1 整体方案设计 (4)2.2 硬件实现方案. (5)2.3 软件总体设计方案 (9)第3章硬件单元电路设计 (10)3.1 电源电路 (10)3.2 微控制器模块的设计 (11)3.3 电机驱动电路的设计 (15)3.4 寻线电路的设计 (19)3.5 火焰检测电路的设计 (24)3.6 声音报警与灭火 (25)第4章软件实现 (27)4.1 软件开发平台介绍 (27)4.2 主程序流程图 (28)4.3 寻线程序流程图 (29)4.4 灭火程序流程图 (29)第5章统功能调试 (30)结论 (33)致谢 (34)参考文献 (35)附录 (36)摘要本设计主要灭火机器人的制作与研究，小车以单片机为控制核心，加以电源电路，机电驱动，光电传感电路，灭火风扇以及其它电路构成。

电源电路提供系统所需的工作电源,专用电机驱动芯片驱动电机控制小车的前后移动和左右转向光电对管完成循迹和避障，光敏电阻传感器检测火焰，灭火风扇进行灭火。

本设计制作的小车具有灭火功能，达到了实验现场灭火的目的，较好的完成了课题目标关键词：传感器灭火机器人直流电机风扇1 绪论1.1 机器人产生的背景首先我介绍一下机器人产生的背景，机器人技术的发展，它应该说是一个科学技术发展共同的一个综合性的结果，也同时，为社会经济发展产生了一个重大影响的一门科学技术，它的发展归功于在第二次世界大战中，各国加强了经济的投入，就加强了本国的经济的发展。

另一方面它也是生产力发展的需求的必然结果，也是人类自身发展的必然结果，那么人类的发展随着人们这种社会发展的情况，人们越来越不断探讨自然过程中，在改造自然过程中，认识自然过程中，实现人们对不可达世界的认识和改造，这也是人们在科技发展过程中的一个客观需要。

那么什么是机器人呢？人们一般的理解来看，机器人是具有一些类似人的功能的机械电子装置，或者叫自动化装置，它仍然是个机器，它有三个特点，一个是有类人的功能，比如说作业功能，感知功能，行走功能，还能完成各种动作，它还有一个特点是根据人的编程能自动的工作，这里一个显著的特点，就是它可以编程，改变它的工作、动作、工作的对象，和工作的一些要求，它是人造的机器或机械电子装置。

基于A VR单片机的灭火机器人的设计与实现1 基本思路设计思想是在灭火机器人管辖的范围内，一旦发生火灾，机器人会立即发现并且前往火灾现场进行灭火。

根据灭火机器人的设计理念，我们选用A Tmega16单片机作为机器人的处理器，主要利用光电烟雾报警器，红外传感器，火焰传感器等对一定的范围进行监控灭火。

2 机器人工作原理（1）在机器人管辖范围内，如果某处有火灾发生，烟雾报警器就会检测到，发出信号给机器人。

（2）机器人接收到信号后立即驶向该报警处。

（3）当机器人距离火焰一定距离后，利用火焰传感器寻找到火源具体的位置并驶近该位置进行灭火。

原理示意图2 系统硬件设计2.1 系统总体设计系统以A Tmega16单片机为核心，它是一种基于增强的A VR RISC结构的低功耗8 位CMOS微控制器。

其特点为：16k字节SRAM，32个通用I\O口线，32个通用工作寄存器，用于边界扫描的JTAG 接口，低功耗，最高工作频率可达1MIPS/MHz，支持片内调试与编程，三个具有比较模式的计时器\计数器（T\C），片内\外中断，可编程串行USART，有起始条件检测器的通用串行接口，8路10位具有监控范围烟雾报警器机器人可选差分输入级可编程增益（TQFP封装）的ADC，具有片内振荡器的可编程看门狗定时器，一个SPI串行端口，以及六个可以通过软件进行选择的省电模式。

2.2 系统电源部分系统采用单电源供电电路时比较简单，但是考虑到电动机起动瞬间电流很大，会造成电源电压不稳，影响单片机和输入电路工作的稳定性和可靠性，因此采用双电源供电方案。

将电机电源和单片机电源完全隔离。

单片机以及传感器电路使用5V供电，电动机使用12V供电。

提高电动机的供电电压，可以提高机器人的运行速度，从而可以提高灭火的效率。

2.3 电机驱动部分机器人需要控制在一个合适的速度行驶，在灭火的过程中既要以较快的速度找到火源，又要防止因为碰撞而影响灭火的效率。

小车的速度是由两只直流电机控制。

基于ATmega48单片机的简易灭火机器人设计引言近年来，随着石化等基础工业的飞速发展，在生产过程中的易燃易爆和剧毒化学制品的使用急剧增长，由于设备和管理方面的原因，导致化学危险品和放射性物质泄漏、燃烧爆炸的事故增多。

消防机器人作为特种消防设备可代替消防队员接近火场实施有效的灭火救援、化学检验和火场侦察。

它的应用将提高消防部队扑灭特大恶性火灾的实战能力，对减少国家财产损失和灭火救援人员的伤亡将产生重要的作用。

1 设计要求制作一个由计算机程序控制的机器人，在一间模拟平面结构的房间里运动，找到一根燃烧的蜡烛并尽快将它扑灭。

灭火要求: 机器人不能运用任何破坏性的或危险的方法来扑灭蜡烛火焰。

它可以运用类似水、空气等物质,或者使用机械方式，但是禁止使用任何危险的或可能破坏灭火现场的方法或物质。

比如，不能通过燃放爆竹产生冲击来使蜡烛熄灭，也不能通过碰倒蜡烛而使蜡烛熄灭。

2 机器人的机械结构机器人的结构包括执行机构、传感器、控制部分及信息处理部分组成。

小型机器人为了考虑其稳定性及转向的灵活性，通常其机械结构主要设计以轮式为主，常见有以上四种结构，每种结构有各自的特点，根据本设计的要求，在有轨道的房间里运行，应该选择车体较长,旋转半径较大的第一种驱动方式，易于寻找轨道。

3 机器人采用的传感器本设计所使用的传感器主要有两种，一种是反射式光电传感器，它主要被用于机器人在寻找火源过程中躲避障碍物。

这一类传感器比较常见不过多介绍。

本设计中要用到的另一种传感器是火源探测传感器，它最主要的元件是用到光敏二极管。

根据光敏二极管的特性，自行设计了一种火源探测传感器，电路如图2所示，当没有强光照射时Q2的电流很小，Q1的基极电位很低，三极管处于截止状态，输出2脚为高电平;当发现火源时，传感器有强光照射使少数载流子的密度增加，Q2的电流增大，从而使三极管的基极电位抬高，三极管处于饱和导通状态，输出2脚为底电平，信号传递给单片机。

调节R4可以改变传感器的灵敏度。