基于AVR单片机的灭火机器人设计与实现

1、基于AVR单片机的灭火机器人设计与实现     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；ATmega32      1  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

2、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系统硬件设计 2.1系统总体设计     系统以ATmega

3、32单片机为核心，它是一种基于增强RISC结构的、低功耗的8位单片机。其特点为：片内具有32K字节的可编程Flash；2K字节的片内SRAM数据存储器；1024个字节片内在线可编程EEPROM数据存储器。片内含JTAG接口。外围接口。两个带有分别独立、可设置预分频器的8位定时器/计数器；一个16位定时器/计数器；四个通道的PWM输出；8路10位ADC；32个可编程的I/O口。低功耗，最高工作频率为16MHz。     根据灭火比赛的规则要求，配以碰撞传感器、灰度传感器、火焰传感器和红外传感器。通过两路PWM控制两只电机以驱动灭火机器人，另外一路灭火电机由I/O口通

4、过光电耦合器直接驱动。    图2  系统总体框图 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8V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成绩。 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

5、找到火源，又要防止因为碰撞而影响比赛的成绩。小车的速度是由两只直流电机控制。L298驱动芯片是性能优越的小型直流电机驱动芯片之一。它可被用来驱动两个直流电机或者是双极性步进电机。在646V的电压下，可以提供2A的额定电流。L298还有过热自动关断功能，并有反馈电流检测功能。为保证L298正常工作，建议加装片外续流二极管。由ATmega32单片机直接输出两路PWM驱动L298N。改变PWM调制脉冲占空比，可以实现精确调速。脉冲频率对电机转速有影响，脉冲频率高连续性好，但带负载能力差；脉冲频率低则反之。通过PD2和PD3两根I/O口线来控制电机的转动方向。   

6、60;图3  单片机电源电路    图4  电机驱动电路  其带来的影响:原先上市公司拥有的物业都被计入了固定资产,因此,物业的升值与否,并没有体现在报表中。近几年物业升值迅速,因此,如果上市公司一旦采用公允价值法来计量其早些年购入的投资性房地产,必将大大提高其净资产和当期利润。截至2007年4月27日，在已披露年报的1303家上市公司中，有9家上市公司对投资性房地产选择公允价值计量模式，并对股东权益进行了追溯调整，分别是武汉控股、沱牌曲酒、中国银行、S深发展A、方大A、胜利股份、白云山A、武汉塑料、与津滨发展。涉及金额最大

7、是中国银行，高达33.18亿元，调整金额最小的则是武汉塑料，为140.11万元。然而在此时,究竟什么样的价值才是公允价值,如何防止上市公司利用“公允价值”操纵利润,是监管的难题。公允价值计量模式的引入正式奠定了NAV(重估净资产值)方法作为房地产上市公司估值的核心地位。这必将引导市场对该项方法进一步的认可。而且随着投资性房地产物业的增多,特别是人民币升值和我国经济持续发展,新会计准则采用后,肯定会引导市场更多的关注各项投资性房地产物业的真实价值,并使NAV的估值方法成为评估投资性房地产企业的主要标准之一。即使对以开发业务为主的房地产企业来说,新会计准则的实行也会导致投资者以更为稳健和客观的估值

8、标准来衡量一个公司的价值,这无疑构成制度性的长期利好。 7.金融工具准则的变革 关于金融工具的4项具体会计准则分别为金融工具确认和计量准则、金融资产转移准则、套期保值准则、金融工具列报准则,这些准则主要适用于金融企业,这些准则对金融企业的影响是广泛而深刻的,上市和拟上市的金融机构则首当其冲。未来银行、券商、保险公司等金融企业的利润操纵空间将越来越小。 其带来的影响:(1)金融衍生工具表外业务表内化。新准则规定衍生金融工具一律以公允价值计量,并从表外移到表内反映。这就要求上市银行和证券公司善用衍生工具这把“双刃剑”,因为表内化将对企业利用衍生金融工具进行风险管理的行为产生重大影响,企业不但要考虑

9、现金流等经济因素,还要考虑衍生金融工具对报表的影响,以避免给报表带来过大的波动。(2)公允价值与实际利率摊余法。新准则规定,衍生金融工具一律以公允价值计量,并将相关公允价值变动计入当期损益和所有者权益,而金融资产和金融负债则按实际利率计算其摊余成本及各期利息费用。金融工具计量标准的变动能更好地反映市场因素、时间价值,从而更准确地计量各类金融资产和负债。(3)金融资产减值。新准则规定以摊余成本计量的金融资产发生减值时,应当将该金融资产的账面价值减记至预计未来现金流量(不包括尚未发生的未来信用损失)现值,减记的金额确认为资产减值损失,计入当期损益。未来现金流量折现法与目前的五级分类法相比,能提供更

10、准确的信息,真实地反映贷款地价值。在股份制改造过程中,商业银行能够更准确地把握金融资产减值可能造成地损失。 8.证券投资的变革 新准则要求,交易性证券投资（如公司持有的上市公司股票）期末应按交易所市价(视为公允价值),公允价值的变动计入当期损益。 其带来的影响:原来,上市公司的证券类投资如果市价比成本低,必须计提减值准备,计入当期损益；但如果市价比成本价高,而公司并没有抛售实现收益,这种计算出来的“账面收益”并不能计入当期损益,但新准则要求证券投资的账面盈利也能成为净利润。 2006年末至今，股市一直牛气冲天，在这种背景下，持有大量股票的上市公司交易性证券投资的账面价值按公允市价调整，使得其产

11、生巨额利润。典型案例中国人寿中国人寿一季度实现净利润88.87亿元，每股收益0.31元。在新会计准则下，公允价值变动收益作为营业收入进入利润表，共39.06亿元，占一季度净利润的44%。去年公司按国际会计准则净利润为200亿元而不是国内准则下的96亿元。作为中国最大的机构投资者之一，中国人寿加参股中信证券，并巨资参与工商银行和中国银行战略配售，这些股票价格飙升使公司账面利润大幅增长。根据新准则公允价值原则，这部分浮盈今年一季度就计入了公司的利润。 9.每股收益的变革 新发布企业会计准则第34号每股收益对上市公司每股收益的计算方法作出了较为详细的规定。准则要求,除了计算基本每股收益外,还必须计算

12、稀释每股收益。根据该准则,上市公司在发行新股、回购股份以及发行有可转债、权证时,每股收益的计算将产生重大变化。 其带来的影响:新准则实施后,每股收益计算更科学。当上市公司有发行新股、回购股份等行为时,发行或回购的时间将会影响每股收益的计算结果。新准则规定,对总股本数应当以加权平均数为准。公式为:发行在外普通股加权平均数=期初发行在外普通股股数+当期新发行普通股股数×已发行时间÷报告期时间-当期回购普通股股数×已回购时间÷报告期时间。另外,新准则要求计算稀释每股收益。对于发行有可转债、权证可能影响股本规模的公司,稀释每股收益与原有的每股收益将产生重大区别。

13、根据准则要求,企业存在转债、权证等稀释性普通股的,应当分别调整当期净利润和普通股的加权平均数,其中加权平均的股本数必须加上假定稀释性普通股转换为已发行普通股而增加的部分。 10.非货币性资产交换的变革 新准则规定,非货币性资产交换同时满足如下两个条件,应当以公允价值和应支付的相关税费作为换入资产的成本,公允价值与换出资产账面价值的差额计入当期损益:第一,交换具有商业实质；第二,换入资产和换出资产的公允价值能够可靠计量。如果上述两个条件不能同时满足,则仍以换出资产的账面价值作为换入成本,不确定损益。上述规定特别指出,若交易双方存在关联关系,可能导致发生的交换不具有商业实质。 其带来的影响：新准则

14、实施后,资产置换又能“造富”，主要原因来源于运用了公允价值来计量。由此产生的结果,这一交换将再次产生利润。如以优质资产换取劣质资产等。如果非货币性资产交换具有商业实质,换入资产和换出资产的公允价值能够可靠计量,公允价值与换出资产账面价值的差额可计入当期损益,将会影响企业当期利润,企业将可以通过资产重组提高当期利润。虽然新准则规定关联方关系的存在可能导致发生非货币性资产交换不具有商业实质,但企业如果想操纵利润,会想方设法予以规避,将关联交易非关联化。非货币性资产交换中,企业对商业实质的判断也存在一定的会计弹性。此外,在发达的市场条件下,公允价值比较容易确认,但是在市场不充分的情况下,如何确认公允

15、价值则是一个难题,从而为企业的盈余管理留下一定空间。此前采用的账面价值计算法,基本不产生利润。 3.2.11借款费用的变革 新准则将借款费用资本化的资产范围扩大到包括固定资产、需要相当长时间才能达到可销售状态的存货以及投资性房地产、存货等。同时，也扩大了可以资本化的借款费用的范围，不再限定只有专门借款的费用才可以资本化，为购建或者生产符合资本化条件的资产而占用了一般借款的，当累计资产支出超过专门借款时，一般借款费用也可资本化。 其带来的影响:借款费用资本化的资产范围和可予资本化的借款范围扩大将减少费用资本化当期的财务费用，增加企业的资产价值，进而提高当期的会计利润。如2006年度，华能国际按企

16、业会计准则编制的合并净利润为55.50亿元、在国际财务报告准则下的净利润则上升到68.89亿元，其中仅“借款费用资本化”一项差异因素就高达2.2亿元。对于那些有息负债规模巨大的上市公司来讲，如房地产公司、生产周期长的制造业公司以及资本化支出较大的公司的损益可能产生较大的正面影响，提高公司业绩。如中国石化日前公布的2006年报显示，执行新会计准则后，“一般性借款费用资本化”因素调增期初股东权益高达26.36亿元。     总之,与现行会计制度相比，新准则体系内容更新较多，对会计职业判断增多，技术难度较高，对会计从业人员提出了更高的要求。但是，我们也必须认识到，随着新

17、准则的发布和实施,对促进经济社会发展、全面建设小康社会具有重大意义,有利于推进我国当前实施的企业“走出去”的战略,有利于稳步推进我国会计国际化发展战略,全面提高我国对外开放水平。新准则作为一个历史性变革,可能会在很大程度上改变财务报表数据,从而使上市公司的利润在短期内发生较大的变化。如今年首份年报江南高纤2006年年报中披露的股东权益调节表显示，按新会计准则核算，公司2007年1月1日股东权益增加了1761.75万元。其中，按公允价值核算公司金融资产使净资产增加了11.10万元，按资产负债表债务法核算所得税使留存收益增加了48.85万元，将少数股东权益计入股东权益后使股东权益增加了1701.80万元。当然，一夜暴富的并不仅是江南高纤一家。截至2007年4月27日，沪深两市已公布2006年年报的1303家上市公司，均根据要求对2006年12月31日的股东权益进行了调整，并在年报中披露了“新旧会计准则股东权