1、 綜合課程設計報告實踐課題： 滅火小車 - 16 -目錄TOC o 1-6 h u HYPERLINK l _Toc24763 一、實驗內容 PAGEREF _Toc24763 - 2 - HYPERLINK l _Toc7126 二、基本原理 PAGEREF _Toc7126 - 2 - HYPERLINK l _Toc5170 1、單片機最小系統： PAGEREF _Toc5170 - 2 - HYPERLINK l _Toc3398 2、電源模塊： PAGEREF _Toc3398 - 2 - HYPERLINK l _Toc7688 （1）可調穩壓： PAGEREF _Toc7688

2、- 2 - HYPERLINK l _Toc20599 （2）5V穩壓： PAGEREF _Toc20599 - 3 - HYPERLINK l _Toc16635 3、電源 PAGEREF _Toc16635 - 3 - HYPERLINK l _Toc30250 4、電機： PAGEREF _Toc30250 - 3 - HYPERLINK l _Toc10205 5、電機驅動： PAGEREF _Toc10205 - 3 - HYPERLINK l _Toc11956 6、傳感器： PAGEREF _Toc11956 - 3 - HYPERLINK l _Toc22352 （1）指南針模

3、塊： PAGEREF _Toc22352 - 3 - HYPERLINK l _Toc13125 （2）火焰傳感器： PAGEREF _Toc13125 - 3 - HYPERLINK l _Toc13941 三、設計思路 PAGEREF _Toc13941 - 4 - HYPERLINK l _Toc24172 四、硬件電路 PAGEREF _Toc24172 - 6 - HYPERLINK l _Toc11749 1、指南針部分： PAGEREF _Toc11749 - 6 - HYPERLINK l _Toc5522 2、L298N電機驅動模塊 PAGEREF _Toc5522 - 13

4、 - HYPERLINK l _Toc6067 3、電源電路： PAGEREF _Toc6067 - 15 - HYPERLINK l _Toc29577 4、火焰傳感器： PAGEREF _Toc29577 - 16 - HYPERLINK l _Toc20555 五、實驗程序流程框圖 PAGEREF _Toc20555 - 18 - HYPERLINK l _Toc25702 六、調試與結果分析 PAGEREF _Toc25702 - 19 -一、實驗內容在直徑為3米的圓形區域內，放上火源。將小車放置在圓心，尋找火源并將其撲滅。二、基本原理各模塊簡介1、單片機最小系統：采用stc12c5a

5、60s2單片機，它比普通的51單片機多擁有2個ccp模塊，在小車的制作中，可以輸出pwm波，對小車的速度進行調整和控制。晶振采用11.0592 M晶振，不能使用12M的晶振，這樣才能和GY-26指南針模塊進行通信。2、電源模塊：（1）可調穩壓：采用LM2576-adj穩壓芯片，輸入為16.8V，輸出為7-16.8V可調。主要用于提供電機電壓。（2）5V穩壓：采用7805穩壓芯片，輸入9V電壓（通過可調穩壓模塊），輸出5V。主要用于最小系統、各傳感器供電、3、電源 使用16.8V航模電池，功率高，波動小，耐久性好。4、電機：采用TT減速電機。便宜實惠。不過在穩定性、精度和輪胎抓地力上效果不好。如

6、果沒有配合光電編碼器形成內反饋會經常出現雙桿電機有轉數差，輪胎打滑等情況使得調試更加麻煩。5、電機驅動：采用L298n驅動芯片。雙H橋驅動電路，同時驅動兩個直流電機或一個4相步進電機。輸入電壓為7V-24V，驅動電流為2A，可以很有效的驅動兩個小型點擊。6、傳感器：（1）指南針模塊：采用簡單的GY-26指南針模塊。主要在小車中用于定位。詳細使用方法在后面程序部分會提到。（2）火焰傳感器：可以檢測火焰或者波長在760納米1100納米范圍內的光源，打火機測試火焰距離為80cm，對火焰越大，測試距離越遠。采用LM339電壓比較器，輸出為數字量。三、設計思路1、火源尋找定位：這部分最為重要。如果沒法尋

7、找到火源，就無法對火源進行處理。尋找思想如下：先將小車放置在圓心處，原地旋轉360度對火源進行尋找。若沒有找到前進80cm尋找前方的火源。若沒有找到則依次進入后、左、右等地方尋找火源，在此期間若找到火源進入滅火部分，若沒有找到則繼續尋找。若在中心、前、后、左、右都沒有找到火源，則蜂鳴器響9聲，提示尋找失敗或沒有火源。 圖中較大圈為所需尋找半徑，較小圈為傳感器探測范圍。可以發現，此方案還是有存在一些探尋盲區。有待改進。2、滅火部分： 若火焰傳感器探測到火源，進入滅火部分。小車由3個火焰傳感器組成，分別面向前方、左前方、右前方（前方傳感器最不靈敏，為離火焰為20cm左右可以探測到火焰。左前方和右前

8、方傳感器可以探測80cm左右的火焰）。 當左前方和右前方的傳感器看到火源時，小車左右搖擺前進，指導中間傳感器看到火源時，小車停下，進行滅火。這是，滅火風扇啟動，進行滅火，直到三個火焰傳感器都檢測不到火源時，滅火結束。四、硬件電路1、指南針部分：采用GY-26指南針模塊。GY-26 是一款低成本平面數字羅盤模塊。輸入電壓低，功耗小，體積小。其工作原理是通過磁傳感器中兩個相互垂直軸同時感應地球磁場的磁分量，從而得出方位角度，此羅盤以RS232 協議，及IIC 協議與其他設備通信。該產品精度高，穩定性高。并切具有重新標定的功能，能夠在任意位置得到準確的方位角，其輸出的波特率是9600bps，數據以詢

9、問方式輸出，具有硬鐵校準功能磁偏角補償功能，適應不同的工作環境。模塊及引腳定義如下圖：該模塊在使用前需要進行矯正。矯正方法如下：在模塊的第 9（CAL）引腳，接一按鍵至電源負極（GND）,當第一次按下按鍵時，進入校準狀態，LED 常亮起。保持模塊水平，緩慢旋轉1 周（旋轉1 周時間大約1 分鐘）。再次按下按鍵LED 滅，校準結束。模塊輸出格式，每幀包含8 個字節：.Byte0: 0 x0D （ASCII 碼回車）.Byte1: 0 x0A （ASCII 碼換行）.Byte2: 0 x300 x33 角度百位（ASCII 03）.Byte3: 0 x300 x39 角度十位（ASCII 09）.

10、Byte4: 0 x300 x39 角度個位（ASCII 09）.Byte5: 0 x2E （ASCII 碼小數點）.Byte6: 0 x300 x39 角度小數位（ASCII 09）.Byte7: 0 x000 xFF 校驗和（僅低8bit）注：校驗和Byte7 =（Byte0+ Byte1+.Byte6）結果僅取低8bit例：一幀數據 = 359.6該模塊與單片機的連線圖如下：在模塊的使用過程中，要與單片機進行串口通信。其部分程序如下：/*/串口中斷void serial_serve(void) interrupt 4 if(RI=1) RI=0; BUFcnt=SBUF;cnt+; /*

11、/串口初始化/9600 bps 11.059 MHz void init_uart()TMOD=0 x20;TH1=0 xfd;TL1=0 xfd;SCON=0 x50;PS=1; /串口中斷設為高優先級別 TR1=1; /啟動定時器EA=1;ES=1;/*串口數據發送*void SeriPushSend(uchar send_data) SBUF=send_data; while(!TI);TI=0; 由于在使用中，指南針模塊返回的數值是ASCII碼，所以還要對其進行計算。其部分程序如下：（0X30-0X39對應數字0-9）void turn() /將目標角度調整180compass();i

12、f(thun=0 x31)if(tten0 x37)ehun=0 x30;eten=tten-8; else if(tten0 x31&tten0 x38)ehun=0 x33;eten=tten-2;else if(tten0 x31)ehun=0 x32;eten=tten-2;else if(tten0 x37)ehun=0 x31;eten=tten-8;else if(tten0 x30)ehun=0 x32;eten=tten-1; else if(tten0 x30)ehun=0 x31;eten=tten-1;else if(tten0 x36)ehun=0 x30;eten=

13、tten-7;else if(tten0 x30&tten0 x37)ehun=0 x33;eten=tten-1;else if(tten0 x31)ehun=0 x32;eten=tten+9;if(thun=0 x33)ehun=0 x30;eten=tten+4;write_com(0X80+0X40);/只為顯示參數方便調試delay(60);write_data(thun+0);write_data(ehun+0);write_data(tten+0);write_data(eten+0);2、L298N電機驅動模塊L298N是ST公司生產的一種高電壓、大電流電機驅動芯片。該芯片采

14、用15腳封裝。主要特點是：工作電壓高，最高工作電壓可達46V；輸出電流大，瞬間峰值電流可達3A，持續工作電流為2A；額定功率25W。內含兩個H橋的高電壓大電流全橋式驅動器，可以用來驅動直流電動機和步進電動機、繼電器線圈等感性負載；采用標準邏輯電平信號控制；具有兩個使能控制端，在不受輸入信號影響的情況下允許或禁止器件工作有一個邏輯電源輸入端，使內部邏輯電路部分在低電壓下工作；可以外接檢測電阻，將變化量反饋給控制電路。使用L298N芯片驅動電機，該芯片可以驅動一臺兩相步進電機或四相步進電機，也可以驅動兩臺直流電機。使用直流/步進兩用驅動器可以驅動兩臺直流電機。分別為M1和M2。引腳A，B可用于輸入

15、PWM脈寬調制信號對電機進行調速控制。（如果無須調速可將兩引腳接5V，使電機工作在最高速狀態，既將短接帽短接）實現電機正反轉就更容易了，輸入信號端IN1接高電平輸入端IN2接低電平，電機M1正轉。（如果信號端IN1接低電平， IN2接高電平，電機M1反轉。）控制另一臺電機是同樣的方式，輸入信號端IN3接高電平，輸入端IN4接低電平，電機M2正轉。（反之則反轉），PWM信號端A控制M1調速，PWM信號端B控制M2調速。可參考下圖表：電機旋轉方式控制端IN1控制端IN2控制端IN3控制端IN4輸入PWM信號改變脈寬可調速調速端A調速端BM1正轉高低/高/反轉低高/高/停止低低/高/M2正轉/高低/

16、高反轉/低高/高停止低低/高使用L298N驅動小車的電機，電路圖如下：3、電源電路：5V穩壓：采用LM7805穩壓芯片，穩壓電路如下：可調穩壓：采用LM2596-ADJ芯片，具體電路如下：4、火焰傳感器：火焰傳感器由火焰探測管（波長探測管）和電壓比較器電路組成，輸出量為數字量。電路圖如下：五、實驗程序流程框圖報警結束逼近火源到一定距離之后啟動風扇撲滅旋轉180度直走距離d后右轉90度，直走距離d后旋轉360度尋找火源找到火源？旋轉180度直走距離2d后旋轉360度尋找火源找到火源？直走距離d后旋轉360度尋找火源找到火源？原地旋轉360度尋找火源開始找到火源？旋轉180度直走距離2d后旋轉360度尋找火源找到火源？報警結束逼近火源到一定距離之后啟動風扇撲滅旋轉180度直走距離d后右轉90度，直走距離d后旋轉360度尋找火源找到火源？旋轉180度直走距離2d后旋轉360度尋找火源找到火源？直走距離d后旋轉360度尋找火源找到火源？原地旋轉360度尋找火源開始找到火源？旋轉