基于单片机的智能灭火机器人

基于单片机的智能灭火机器人 摘 要：智能灭火机器人采用AT89C52单片机作为主控芯片，通过单片机模拟PWM信号控制电机速度，利用红外避障传感器指导其前进，并通过火焰传感器寻找火焰，继电器控制小水泵抽水，达到灭火的效果，此系统集信号检测、传输、处理和控制于一体的控制系统，代表了智能机器人系统的发展方向。 关键词：灭火机器人；AT89C52；PWM；小水泵 中图分类号：TP242；TP273.5 文献标识码：A 文章编号：1674-7712 （2014） 06-0000-01 智能机器人是21世纪新的热点，也是一个国家整体实力的显示。智能灭火机器人作为消防部队中的新兴力量，加入了抢险救灾的行列。1一旦事故发生，假如没有有效的方法、装备及设施，救援人员将无法进入事故现场，而此时，智能灭火机器人的应用将大大提高消防部门扑灭恶性火灾的能力，对减少国家财产损失和灭火救援人员的伤亡具有重要的作用。2-3 以AT89C52单片机为基础，设计了智能灭火机器人。 一、智能灭火机器人系统的总体设计 二、系统的硬件设计 （一）电源模块设计 （二）电机驱动模块设计 电机驱动采用L298N双H桥直流/步进电机驱动芯片。通过单片机模拟PWM信号，控制电机的转速。 L298N是一个具有高电压大电流的全桥驱动芯片，其响应频率高，一片L298N可以分别控制两个直流电机。并且可以直接通过电源来调节输出电压；可以直接用单片机的I/O口提供信号，而且带有使能端，方便PWM调速，电路简单，性能稳定，使用比较方便。 （三）火焰传感器模块设计 火焰传感器利用红外线对对火焰非常敏感的特点，使用特制的红外线接受管来检测火焰，然后把火焰的亮度转化为高低变化的电平信号，输入到中央处理器中，中央处理器根据信号的变化做出相应的程序处理。 （四）继电器及微型小水泵设计 1.继电器：采用松乐SRD-5VDC继电器，当输入电压达到规定值时，能使被控制的输出电路导通或断开，具有动作快、工作稳定、使用寿命长、体积小等优点。 2.微型小水泵：微型小水泵，具备一进一出的抽水口、排水口各一个，并且在进口处能够持续形成真空或负压，排水口处形成较大输出压力，抽水力较大。 采用微型小水泵灭火比风扇扇风灭火速度更快，效率高，且小水泵起动快、易控制，寿命长，低功耗，运行可靠等优点。 3.红外避障模块设计：根据光线发射头发出的光束，被物体反射，其接收电路据此做出判断反应，物体对红外光由同步回路选通而检测物体的有无。 三、系统的软件设计 系统由以下四个模块设计：主程序模块，PWM调速模块，避障模块，灭火模块。 （1）主程序模块：主要完成程序的初始化，以及对各模块的调用。（2）PWM调速模块：主要用于对电机的速度进行控制。（3）避障模块：用于指导小车前进，以及辅助寻找房间入口。（4）灭火模块：找到火源后，启动继电器工作，打开水泵，熄灭火焰。 四、系统的性能测试 在实际的设计中，首先进行了系统的硬件测试，分别模拟了几个房间，以蜡烛模拟火源。先分别对各个传感器进行单独调试，然后，各个模块组合，进行调试，最后，对主控芯片输入程序，进行软件调试。 在一系列的调试中，遇到的问题主要有以下两个方面：第一：火焰传感器安装角度有问题，以至未能发现角落中的火焰，通过实际测试，改变火焰传感器的角度，问题得到解决。第二：电机转速过快，利用避障模块并不能准确地找到房间，通过调试PWM信号的给定值，使电机转速合适，顺利找到房间。 五、结束语 将所学的电子电路知识运用到实践中，能解决生活中的很多问题。此系统模拟了现实生活中消防灭火的过程，通过升级和扩展，能够运用到现实生活中。对于消防员无法到达的高温、黑暗、有毒和浓烟等危害环境中，可利用灭火机器人完成消防任务。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。 参考文献： 1陈义芳.灭火机器人J.时代消防，2000（06）：15-32. 2李宗学，王志国，苏曦等.国际赛制灭火机器人设计与实现J.现代商贸工业，2013（01）：35-