avr单片机的灭火机器人的设计与实现(附件)【字数：10470】
摘 要设计了一种基于AVR系列单片机的灭火机器人模型方案的设计。根据老师要求系统以STC89C52单片机为控制核心，探测障碍物并采集信号用的是红外光电开关传感器。火焰的寻找和采集信号用的是红外火焰传感器。驱动电机转动用的是L298驱动芯片，LCD1602液晶显示器用于提供给用户相关参数。 此整体方案设计是以IC集成电路技术为基本，单片机原理及接口技术为核心，依据各种各样的传感器得到的模拟或者数字（基本上都是模拟信号）信号送给单片机，最后由单片机处理并发出各种指令。这一设计具有很多优点，例如价格合适，操作上手性强，灭火准确且速度快，调试便捷等。具有较高的使用价值。
目 录
第一章 绪论 1
1.1课题研究背景 1
1.2课题研究的现状 1
1.3课题研究的意义 1
1.4课题主要任务 2
第二章 系统原理和整体方案设计 3
2.1灭火机器人系统的基本原理 3
2.2灭火机器人的总体设计 3
2.3灭火机器人的测量方案 4
2.3.1避障模块的选型 4
2.3.2火焰检测的方案 5
第三章 硬件设计 7
3.1整体控制电路 7
3.1.1电机的控制电路 7
3.1.2灭火驱动的电路 8
3.2避障模块的电路 9
3.3火焰检测电路 10
3.4液晶显示部分 11
3.5电源设计 13
3.6单片机系统 14
第四章 软件设计 16
4.1主程序设计 16
4.2寻火部分设计 17
4.3避障部分设计 17
4.4显示部分设计 18
第五章 系统调试 19
5.1硬件调试 19
5.2软件调试 19
5.3避障的实现 20
5.4寻找火源的实现 20
5.5程序相关运行调试图 21
结束语 23
致 谢 24
参考文献 25
附录A：总体原理图 26
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
附录B：部分程序源代码 27
第一章 绪论
1.1课题研究背景
大家都知道，火灾在现实生活中是非常常见的。在这个经济飞速发展的时代，火灾险情不可避免的频繁出现在各种各样的场所，给整个国家和社会安全造成了太多的隐患。假如发生重大火灾，消防人员所面临的必定是非常恶劣严酷的环境，如果没有完善的装备就贸然冲进火灾现场，不仅仅任务将完不成，更有可能对消防的人身安全造成无妨挽回的伤亡。在这一点，我们已经经历了太多血的教训。特别是当新的公安消防法案出台，扑救火灾这一系列的救援抢险任务已成为公安消防部队的法定任务，在这样非常危险紧急的时刻，为了能够解决遇到的火灾问题，保护消防人员和非常多的社会人员的生命还有财产安全，灭火机器人的需求显得尤为重要。尤其是在消防队员在复杂的火灾环境中，为切实加强消防部队扑救火灾的能力，也为了更好地保护人民的生面安全。灭火机器人的推广已更加迫切。
1.2课题研究的现状
机器人技术方面：就现阶段，国内外出现大批研究机器人的机构组织。其结构多种多样。当前机器人研究的重点方向是新功能结构及其实用性，以满足不同目的的需求。与此同时，那些机器人机构组织也向着更加现代化，实用化，模块化的方向发展。因为经济的快速蓬勃发展，机器人的全数字化控制已经完全得以实现，在传感器的基础上实现的控制能力已经取得了重大的突破。当前研究的重点放在了控制系统上更加开放和模块化的方式，要求人机交互界面更加友好，内容更加丰富，且可以与用户形成比较完善密切的互动。如编程按键等等。国际上更为热点的研究是机器人设计在控制器中更加标准化和网络化。目前，机器人技术和计算机编程方面的技术相结合，产生了一种非常高速且效率很高的驱动控制算法，从而提高了整体系统的性能。
1.3课题研究的意义
对于当前社会还有消防人员的生命安全保证，机器人，尤其是灭火机器人做出了巨大贡献。单片机模拟人脑，在整个自动灭火的系统中，它代替人来思考。从而实现自动化控制，大大缩短了灭火的整个程序。智能避障灭火小车是机器人中的一个非常也别的例子，因为它可以利用编写程序的方式去完成我们所要求的任务。和传统方面里的机器人作比较，这种智能避障灭火小车有很多优点，比如说价格便宜，整个设计电路中其简单的结构让人欢喜，而且还方便后面设计人员或用户的调试，因此基于各种顶尖前辈研究设计上，通过不停地学习相关机器自动化方面的知识，努力加深对灭火机器人设计的了解和研究，促使灭火机器人在火灾中的应用以及在相关领域的研究得以推广，对于灭火的这一领域有重大的价值。
1.4课题主要任务
根据指导老师下达的任务书和相关机器人原理的基本要求，在没有人为干扰下，机器人即智能灭火避障小车要依靠自己本身的处理器去完成相关设计内容所需要的硬性要求。用一根小蜡烛去模拟下火灾中的火源。所谓灭火的整个流程，就是要让灭火机器小车通过相关的传感器找到对应的蜡烛（火源），在这个同样的时候，控制驱动电机去引导灭火小车驶向蜡烛所在的地方，再驱动小风扇去吹灭蜡烛上的火焰。在引导灭火小车驶向蜡烛所在地方时，是通过红外光电开关这一传感器检测并感应前方存在的障碍物，再依据相关程序设计控制灭火小车，从而自动的进行完成自动避障。
第二章 系统原理和整体方案设计
2.1灭火机器人系统的基本原理
灭火系统原理框图如图21所示。通过图示，我们可以很清楚的看到为单片机提供相关信号的是两个模块即火焰检测模块和避障模块，电机驱动模块是用来驱动此自动避障灭火小车进行避障行动从而寻找蜡烛，因为蜡烛来模拟火源，当火焰传感器检测到前方有火源的时候，MCU在控制电机使小车停止运动，然后开启风扇进行灭火。之所以加了显示模块，是因为能给用户更为直观的灭火信息。这就是灭火机器人系统的基本原理。
目 录
第一章 绪论 1
1.1课题研究背景 1
1.2课题研究的现状 1
1.3课题研究的意义 1
1.4课题主要任务 2
第二章 系统原理和整体方案设计 3
2.1灭火机器人系统的基本原理 3
2.2灭火机器人的总体设计 3
2.3灭火机器人的测量方案 4
2.3.1避障模块的选型 4
2.3.2火焰检测的方案 5
第三章 硬件设计 7
3.1整体控制电路 7
3.1.1电机的控制电路 7
3.1.2灭火驱动的电路 8
3.2避障模块的电路 9
3.3火焰检测电路 10
3.4液晶显示部分 11
3.5电源设计 13
3.6单片机系统 14
第四章 软件设计 16
4.1主程序设计 16
4.2寻火部分设计 17
4.3避障部分设计 17
4.4显示部分设计 18
第五章 系统调试 19
5.1硬件调试 19
5.2软件调试 19
5.3避障的实现 20
5.4寻找火源的实现 20
5.5程序相关运行调试图 21
结束语 23
致 谢 24
参考文献 25
附录A：总体原理图 26
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
附录B：部分程序源代码 27
第一章 绪论
1.1课题研究背景
大家都知道，火灾在现实生活中是非常常见的。在这个经济飞速发展的时代，火灾险情不可避免的频繁出现在各种各样的场所，给整个国家和社会安全造成了太多的隐患。假如发生重大火灾，消防人员所面临的必定是非常恶劣严酷的环境，如果没有完善的装备就贸然冲进火灾现场，不仅仅任务将完不成，更有可能对消防的人身安全造成无妨挽回的伤亡。在这一点，我们已经经历了太多血的教训。特别是当新的公安消防法案出台，扑救火灾这一系列的救援抢险任务已成为公安消防部队的法定任务，在这样非常危险紧急的时刻，为了能够解决遇到的火灾问题，保护消防人员和非常多的社会人员的生命还有财产安全，灭火机器人的需求显得尤为重要。尤其是在消防队员在复杂的火灾环境中，为切实加强消防部队扑救火灾的能力，也为了更好地保护人民的生面安全。灭火机器人的推广已更加迫切。
1.2课题研究的现状
机器人技术方面：就现阶段，国内外出现大批研究机器人的机构组织。其结构多种多样。当前机器人研究的重点方向是新功能结构及其实用性，以满足不同目的的需求。与此同时，那些机器人机构组织也向着更加现代化，实用化，模块化的方向发展。因为经济的快速蓬勃发展，机器人的全数字化控制已经完全得以实现，在传感器的基础上实现的控制能力已经取得了重大的突破。当前研究的重点放在了控制系统上更加开放和模块化的方式，要求人机交互界面更加友好，内容更加丰富，且可以与用户形成比较完善密切的互动。如编程按键等等。国际上更为热点的研究是机器人设计在控制器中更加标准化和网络化。目前，机器人技术和计算机编程方面的技术相结合，产生了一种非常高速且效率很高的驱动控制算法，从而提高了整体系统的性能。
1.3课题研究的意义
对于当前社会还有消防人员的生命安全保证，机器人，尤其是灭火机器人做出了巨大贡献。单片机模拟人脑，在整个自动灭火的系统中，它代替人来思考。从而实现自动化控制，大大缩短了灭火的整个程序。智能避障灭火小车是机器人中的一个非常也别的例子，因为它可以利用编写程序的方式去完成我们所要求的任务。和传统方面里的机器人作比较，这种智能避障灭火小车有很多优点，比如说价格便宜，整个设计电路中其简单的结构让人欢喜，而且还方便后面设计人员或用户的调试，因此基于各种顶尖前辈研究设计上，通过不停地学习相关机器自动化方面的知识，努力加深对灭火机器人设计的了解和研究，促使灭火机器人在火灾中的应用以及在相关领域的研究得以推广，对于灭火的这一领域有重大的价值。
1.4课题主要任务
根据指导老师下达的任务书和相关机器人原理的基本要求，在没有人为干扰下，机器人即智能灭火避障小车要依靠自己本身的处理器去完成相关设计内容所需要的硬性要求。用一根小蜡烛去模拟下火灾中的火源。所谓灭火的整个流程，就是要让灭火机器小车通过相关的传感器找到对应的蜡烛（火源），在这个同样的时候，控制驱动电机去引导灭火小车驶向蜡烛所在的地方，再驱动小风扇去吹灭蜡烛上的火焰。在引导灭火小车驶向蜡烛所在地方时，是通过红外光电开关这一传感器检测并感应前方存在的障碍物，再依据相关程序设计控制灭火小车，从而自动的进行完成自动避障。
第二章 系统原理和整体方案设计
2.1灭火机器人系统的基本原理
灭火系统原理框图如图21所示。通过图示，我们可以很清楚的看到为单片机提供相关信号的是两个模块即火焰检测模块和避障模块，电机驱动模块是用来驱动此自动避障灭火小车进行避障行动从而寻找蜡烛，因为蜡烛来模拟火源，当火焰传感器检测到前方有火源的时候，MCU在控制电机使小车停止运动，然后开启风扇进行灭火。之所以加了显示模块，是因为能给用户更为直观的灭火信息。这就是灭火机器人系统的基本原理。
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