消防智能电动车.doc

消防智能电动车设计
摘要
本设计以STC89C52单片机为控制核心,加以直流电机、舵机、光电传感器、火焰传感器和电源电路以及其他电路构成。系统由89C52通过IO口控制小车的前进后退以及转向。步进电机带动直流小电机带动灭火风扇左右转向摆动进行灭火。寻迹由ST188 光电对管完成,远红外火焰传感器(红外接收管)进行火焰扫描。根据火焰所处位置选择不同路径灭火。
关键词:AT89S52直流电机、光电传感器、火焰传感器、消防智能电动车
一、任务
设计制作一个消防智能小车模型,能到指定区域进行抢险灭火工作。以蜡烛模拟火源,随机分布在场地中,场地如图所示:
二、要求
1、基本要求
(1)智能小车从安全区域启动,自动寻找到火源并显示。
(2)除安全区外,场地随机出现3个火源,要求智能小车能够发现其中一个火焰并将其完全扑灭。
(3)能够发现并扑灭第2个、第3个火焰。
(4)灭火完毕后智能小车能够返回到安全区域(原位)。
(5)能够自动计算和显示扑灭的火源数。
2、发挥部分
(1)扑灭3个火焰的总时间不超过5分钟。
(2)能够自动计算和显示路程。
(3)能够用不同声音对不同的状态进行报警。
(4)其他
三、说明
1、灭火方式不限,但不允许碰倒蜡烛。
2、蜡烛高度:15—20厘米。蜡烛置于方框的中间位置。
3、障碍物尺寸15cm×15cm×15cm,且位置固定。
4、小车不能完全离开场地。
5、控制电机类型不限,其安装位置及安装方式自定。
6、—。
7、允许一次重启动机会。
电源模块
由于本系统需要电池供电,我们考虑了如下集中方案为系统供电。
方案1:采用12V蓄电池为系统供电。蓄电池具有较强的电流驱动能力以及稳定的电压输出性能。但是蓄电池的体积过于庞大,在小型电动车上使用极为不方便。因此我们放弃了此方案。
方案2:,经过7805的电压变换后为单片机,传感器和电机供电。经过实验验证,当电池为直流电机供电时,单片机、传感器的工作电压不够,性能不稳定。因此我们放弃了此方案。
方案3:,经过7805的电压变换为单片机和传感器供电。经另一套LM2576/LM2596电压变换电路为电机供电。采用此种供电方式后,单片机和传感器工作稳定,电机工作不影响电路稳定性,且电池的体积较小,能够满足系统的要求。
综上考虑,我们选择了方案3。
寻迹传感器模块
方案1:用光敏电阻组成光敏探测器。光敏电阻的阻值可以跟随周围环境光线的变化而变化。当光线照射到白线上面时,光线发射强烈,光线照射到黑线上面时,光线发射较弱。因此光敏电阻在白线和黑线上方时,阻值会发生明显的变化。将阻值的变化值经过比较器就可以输出高低电平。
但是这种方案受光照影响很大,不能够稳定的工作。因此我们考虑其他更加稳定的方案。
方案2:用红外发射管和接收管自己制作光电对管寻迹传感器。红外发射管发出红外线,当发出的红外线照射到白色的平面后反射,若红外接收管能接收到反射回的光线则检测出白线继而输出低电平,若接收不到发射管发出的光线则检测出黑线继而输出高电平。这样自己制作组装的寻迹传感器基本能够满足要求,但是工作不够稳定,且容易受外界光线的影响,因此我们放弃了这个方案。
方案3:用ST188型光电对管。ST188是一种一体化反射型光电探测器,其发射器是一个砷化镓红外发光二极管,而接收器是一个高灵敏度,硅平面光电三极管。
ST188采用DIP4封装,其具有如下特点:
塑料透镜可以提高灵敏度。
内置可见光过滤器能减小离散光的影响。
体积小,结构紧凑。
当发光二极管发出的光反射回来时,三极管导通输出低电平。此光电对管调理电路简单,工作性能稳定。
因此我们选择了方案3。
火焰传感器模块
火焰检测有温度传感器、烟雾传感器、红外传感器、D图像传感器。我们综合论证了这几种传感器,制定了如下几种方案。
方案1:用温度传感器如热电偶,热电偶在工业应用上十分广泛。但是热电偶感应的范围太广,而且由于火焰只是周围温度稍高且范围较窄。试验验证用热电偶检测火焰精度不高,因此我们放弃了此方案。
方案2:用烟雾传感器。烟雾传感器广泛应用与火警检测。但是由于此题目的火源是用蜡烛模拟的,没有太大的烟雾,因此用烟雾传感器作为此小型电动车的火焰传感器也不够实用,因此我们放弃了此方案。
方案3:用紫外传感器检测火焰。紫外火焰传感器主要应用于火灾消防系统,尤其是一些易燃易爆场所,用来监测火焰的产生。紫外线火焰传感器的灵敏度高,相应速度快,抗干扰能力强,对明火特别敏感,能对火灾立即作出反应。但是紫外传感器检测的范围太