智能消防车设计与总结.doc

智能消防车设计与总结摘 要：本系统采用MK60DN512ZVLQ10单片机作为主控制芯片，以L298N作为直流电机驱动芯片，通过PWM控制智能消防车的驱动电机，本设计可实现智能消防车循迹进入场地，绕过障碍物，检测火焰，发出报警并将火焰熄灭返回仓库，以及在此过程中通过液晶屏显示提示信息等功能。整个系统在设计中注意低功耗处理，同时力求高性价比等细节，电路结构简单，可靠性能高，在结构和技术上具有一定参考价值。关键词：单片机；循迹；灭火；液晶屏1 各部分设计1.1 车体设计方案一：购买整体小车底盘。这种车体质量好，设计比较合理，并留有合适的传感器安装位置，且稳定可靠。但成本较高。方案二：采用玩具小车改装。这种车体已安装电机等装置，造型美观，但是一般速度比较快，而且由于转弯方式等限制，不易用单片机控制。并不适合此次设计。方案三：自制小车底盘。能够有效降低成本，而且能够根据需要设计车体，方便电路设计和传感器安装。但精确度不高，比较粗糙，性能不太稳定。综合各方案的优缺点，根据现有材料，找到了一个小车底盘，结合实际，采用方案二、方案三结合的方法，对现有小车底盘进行一定改装，能够较好满足此次设计要求。1.1.1 控制器模块此部分为小车的核心部件，需对传感器进行信息处理，控制小车完成各种动作，同时驱动各个模块协同工作。考虑到电机的驱动问题，至少需要两路PWM控制两个电机，决定采用飞思卡尔公司的MK60DN512ZVLQ10处理器。1.1.2 电机模块电机是小车一系列移动动作的基础，制定如下方案：方案一：采用步进电机。实现物体的精确定位和方向控制，但成本较高，比较适合精度要求较高的场合。方案二：采用直流电机。直流电机加上合适的减速箱后，可以实现较为合适的速度，并通过PWM信号进行控制，完成加速减速。但是无法实现较为精确的动作，可通过传感器实时反馈进行校正。考虑到成本、体积等问题，决定采用方案二。1.1.3 电机驱动模块由于单片机不能直接驱动直流电机，需要电机驱动模块。方案一：采用分立元件焊接电机驱动模块。此方案成本较低，但是稳定性不高，一旦出现故障，分立元件电路的检测和修理会极为繁琐。方案二：采用集成驱动芯片L298N。成本较高，但芯片外围电路焊接简单，性能较好，稳定性较高。综上采用方案二。1.1.4 循迹传感器模块虽可以采用“光敏电阻+发光二极管”的组合，但是自然光很容易对这样的组合造成干扰，影响效果。于是此模块决定采用索尼公司生产的CCD进行路面的分析以及循迹1.1.5 火焰传感器模块根据火焰处的红外线强度比较高，此模块采用5mm红外接收管，通过检测红外线强度，来确定火焰位置。1.1.6 电源模块采用镍镉电池标准电压为7.2V的电池作为主电源供电。LM2576应用时比较简单且外围元件较少，内置频率补偿电路和固定频率振荡器。可以高效的取代一般的三端线性稳压器，它能够充分的减小散热片的面积，在一些应用条件下甚至可以不使用散热片。因此主电源模块决定采用LM2576-5，稳压后5V电压除为大部分电路提供能源外，还通过AMS1117-3.3输出3.3V电源，供3.3V器件使用。电机驱动采用LM2576-ADJ芯片，通过调整2576-ADJ的输出电压，将7.2V电压转化为12V电压共电机使用，并且对小车整体速度进行调整。1.1.7显示模块方案一：数码管显示。采用数码管，价格比较低，显示效果明显醒目，但是显示信息量少，驱动程序较繁琐，端口太多，功耗也太大。方案二：液晶屏显示。液晶屏驱动较为简单，显示信息量大，功耗低。综上以液晶屏为显示模块。较常用的12864液晶屏，1602液晶屏虽然驱动简单，应用资料丰富，但是直接驱动占用端口资源较多，本系统宜采用串行LCD模块，同时为了降低成本，采用OLED显示屏0.96模块12864液晶屏显示。1.1.8报警声音模块方案一：以录音芯片为基础组建。采用单段录音芯片录音重复播放，从而实现连续的警笛声。成本较高，外围电路较复杂。方案二：以蜂鸣器片为基础组建。当智能车检测到火源以后，发出鸣笛，当火源灭掉以后，鸣笛声消失。一般此类型芯片价格较低，外围电路也较为简单。综上，采用蜂鸣器芯片，经筛选，以CK9561最合适，可以较为简单地发出警笛声。1.1.9灭火模块从简单、易控的角度出发，采用电机带动风扇的灭火方法，考虑到功耗问题，采用直流N10微型电机即可，风扇结构较为简单，直接采用小型风扇的风扇体。1.1.10创新功能a.该智能车分为手动自动两种模式，分别用于环境较恶劣，摄像头无法检测到实时画面的场景和摄像头能够检测到画面的场景。b.电池保护模块能够实现电池电压监测即可，因此可采用电压比较器与基准电压比较，获得输出信号，传输到单片机，并由单片机控制采取相应措施保护电池。c.电源模块含有太阳能供电，有效的节约能源，没有机械转动部件，不消耗燃料且更加