基于单片机的智能灭火小车设计与实现

摘要：该设计应用AT89C51，可以与数码显示管、电路等相结合的元件作为小车的控制核心，可以与数码显示管、电路等相结合。基于单片机设计，AT89C51作为报警装置的控制器，可以充分运用AT89C51的数据处理和实时控制功能，让小车处于最好的状态。当电机信号产生驱动灭火小车行进时，根据寻迹模块的红外对管能否寻到黑线产生的高低电平信号再传送到单片机，单片机根据程序设计要求做出相应的判断送给电机驱动模块.让小车在黑线上实现运行及转向的功能。通过超声波传感器接受到障碍物信号，实现超声波避障功能。通过红外传感感知温度，实现小车的灭火功能。

关键词：单片机路况检测报警超声波灭火

Speech Control Robot based on STM32

Author: LiuPeng: Tutor：WangChengJun

Major in Mechanical & Electronic Engineering, Graduated in 2019 Abstract：This design USES AT89C51 as the control core of the car, and digital display tube, circuit, etc. Based on MCU design, AT89C51 as the controller of the alarm device, can fully AT89C51 data processing and real-time control functions. Keep the car in top condition. When the motor signal is generated to drive the fire fighting cart, the high-low level signal generated by the black line can be detected by the infrared pair tube of the tracing module and then transmitted to the MCU, which makes the corresponding judgment according to the program design requirements and sends it to the motor drive module to realize the function of running and turning on the black line. Ultrasonic obstacle avoidance function is realized by receiving the obstacle signal through ultrasonic sensor. The fire extinguishing function of the car is realized by sensing the temperature with the infrared sensor.

Key words：Single chip microcomputer tracking alarm ultrasonic

目录

前言 (2)

1 方案设计 (4)

1.1 方案论证 (4)

1.1.1 控制器的选择与论证 (4)

1.1.2 电机驱动芯片的选择与论证 (4)

1.1.3 显示器件的选择与论证 (5)

1.1.4 路况检测模块 (5)

2 系统硬件电路与实现 (5)

2.1 红外遥控及解码模块 (5)

2.2 红外遥控模块及解码模块 (6)

2.2.1 二进制信号的调制 (6)

2.2.2 二进制信号的解调 (7)

2.2.3 二进制信号的解码 (7)

2.3 单片机红外硬件电路的实现 (8)

2.4 电机驱动智能灭火模块 (8)

2.5 路况检测模块 (11)

2.6 智能防撞报警模块 (12)

3 系统软件设计及实现 (14)

3.1 红外整体程序 (14)

3.2 红外遥控的解码和实现 (15)

3.3 电机驱动灭火 (16)

3.4 小车防撞报警 (17)

4 系统调试 (18)

4.1 遥控发送接收调试 (19)

4.2 灭火驱动调试 (20)

5 总结 (22)

前言

在现代社会，单片机技术发展迅速，机械电子技术逐步融合，自动控制技术在工业中的地位已经变得非常重要。迄今为止，中国的自动控制和传感器技术在世界上处于领先地位，譬如，玉兔二号今年一月在背面着陆。作为第二次工业革命的产物，汽车也与更准确的电子信息相结合，特别是现在的热门的自行巡航系统,表明了电子信息技术对汽车影响巨大，汽车上加装的各种智能系统使汽车的功能更加多样,集代步,娱乐,甚至办公等多种功能于一体。

随着时代发展,单片机的应用会越来越多,越来越深入。目前中国的信息技术虽然达到了世界顶尖水准,但在很多方面和发达国家仍然有很大的差距,这需要我们继续努力,奋起直追。为了适应今后智能汽车的发展,现特开始研究小型智能灭火小车。探索今后智能汽车的发展模式,掌握多种控制技术和实时传感器的配合方法。促进智能汽车的发

展。此项设计的核心应用了51单片机为控制核心,实现小车寻迹,蓝牙控制,灭火等多种智能功能。

1 方案设计

1.1 方案论证

在对系统进行设计时，对传感器的选择以及芯片的选择，电机的功率选择都进行了一一论证，尽可能选择出适合系统的传感器及芯片，以及功率适合的电机。

1.1.1 控制器的选择与论证

方案一：STM32F103RBT6。32位单片机主频为72M，而51单片机的最高主频为24M，所以STM 32的运行速度比51单片机快很多。集成大部分工控当中的功能模块如USB，管脚多且外设丰富，该单片机的程序模块化，代码效率高，函数接口简单，开发简易且周期短，主要在工业控制、智能设备等上面使用。

方案二：AT89C51系列。传统的8051内核单片机升级后的单片机。有抗干扰强、工作频率广、内部高可靠进行复位、功耗低的优点，这种系列单片机采用的是AT89C第八代的加密技术，以现在技术水平来说暂时是没办法解的，完全兼容传统语句代码，抗干扰能力强，具有防外部时钟的功能。

综合考虑，系统最终选择的是方案二，主控芯片采用价格低廉，保密性能强，开发简易的8位单片机。

1.1.2 电机驱动芯片的选择与论证

方案一：采用L298N

L298N，内部包含4信道逻辑驱动电路，二相和四相步进电机的专用驱动器，可同时驱动2个二相或1个四相步进电机，内含二个H-Bridge 的高电压、大电流双全桥式驱动器，可驱动46V、2A以下的步进电机，接收标准TTL逻辑准位信号，可以直接透过电源来调节输出电压；此芯片可直接由单片机的IO端口来提供模拟时序信号，但在智能小车电路中单片机IO 端口的使用匮乏。该设计也不用于速度控制，相对来讲LG9110成本较低。

方案二：采用LG9110

LG9110是为控制驱动电机设计的，单片IC之中集成了分立电路，使整机可靠性提高，外围器件成本降低。该芯片具有良好的抗干扰性，有两个TTL/CMOS兼容电平的输入；两个输出端能直接驱动电机的正反转运动，每通道能通过750-800mA的持续电流，峰值电流能力可达1.5-2.0A；同时它具有较低的输出饱和压降；钳位二极管可以释放感