基于单片机的轮式灭火机器人设计
基于单片机的灭火机器人设计
基于单片机的灭火机器人设计摘要该文设计是一款基于单片机的灭火机器人模型的设计。
该设计以STC89C52单片机为控制核心的系统，通过自制火焰传感器用于火焰探测，红外光电传感器用于探测障碍物，L298驱动电机前后转动实现机器人平面运动。
该系统火焰探测采用自制的六路火焰传感器，其中是由五路远红外接收二极管和一路近红外接收二极管构成，它与目前其他火焰探测器相比，具有火焰探测精确度相对高、结构较为简单，性能可靠等优点。
避障则用E18-D50NK型号的光电传感器，该传感器具有探测距离远、受可见光干扰小、价格便宜、易于装配、使用方便等特点。
此设计以数字集成电路技术为基础并以单片机技术为核心，依据传感器的信号传入单片机实现各种指令处理。
实验结果表明，该设计具有成本低、可靠性高、灭火速度快、安装调试方便等特征，具有较好的应用前景。
关键词：STC89C52单片机光敏晶体管红外光电开关 L298N E18-D50NKFire fighting robot hardware design based on single chip microcomputerAbstractIn this paper, the design model for the design of a microcontroller-based fire-fighting robot. System to STC89C52RC microcontroller for control core, innovation homemade flame sensor is used to measure the source of fire, use infrared receiverdiode to detect the roadblock.The system use six innovation homemade flame sensors which consist of five remote Infrared receiverdiodes and one close Infrared receiverdiode to measure the source of fire,which compare other measurements with high precision, simple structure, reliable performance characteristics. Obstacle avoidance uses the E18 - D50NK models of photoelectric sensor, the sensor has a long detection distance, small interference by visible light, the price is cheap, easy to assemble and convenient use, etc. This design is based on digital integrated circuit technology and single-chip microcomputer technology as the core, according to the sensor signal to microcontroller processing all kinds of instructions.The experimental results show that the design of low cost, high reliability, fire fast, easy installation features, very suitable for large fire risk coefficient, has a good application prospect.Keywords:STC89C52 microcontroller; photosensitive transistor; infrared photoelectric switch; L298N;E18-D50NK目录摘要 (I)Abstract (II)第一章引言 (1)1.1 课题的开发背景 (1)1.2 课题的研究现状 (1)1.3课题研究的意义................................. 错误!未定义书签。
基于单片机的灭火机器人控制系统设计与实1
超声波传感器
超声波传感器可以测量 3~200cm 范围内的物体的距离， 并通过模拟信号连接到 控制器上。精度高达1cm，并且非 常稳定。直观易与使用。机器人的启动我们是用声音启动。 通过超声波传感器进行启动，当声音达到一定的分贝的时 候，控制器通过超声波感性到的声音进行寻火。
超声波传感器参数：
致谢
在毕业设计期间，我很感谢宋老师的耐心指导和细心教导， 这使我对灭火机器人有了新的认识和更系统的学习，也感 谢我们学校给我提供这么好的机会进行学习，并提高自己 的专业能力和心理素质。感谢大家的帮助。让我能够如期 完成毕业论文。
软件介绍
我们在编程的时候使用c语言编程，用的软件是VJCstudio 进行程序的编写和修改，这款软件是在 VC6.0基础 上进行修改的。在 c程序进行编写的时候软件可以现实错 误说在地址和原因，我们可以有目的的去修改和改进。软 件具有简单易懂，易学好用的特点。
调试
先将底盘上的电机位置固定，连接控制器，在给固定的直 流电源，使底盘能够向直线行走和转弯，分别调试红外寻 线板和红外避障电路，使有反射光接收到后使信号输出为 一个高电平，供控制器进行检测。在安装好以上模块后， 再检查一次，保证位置合理，能正常得检测到外部情况。
2015 基于单片机的灭火机器人控制系统设计与 实现
指导老师：
姓 专 名 ：
王亦军
于德春
业 ：电气工程及其自动化
主要内容
设计来源背景说明
研究目的与意义 硬件介绍 软件介绍 调试
课题来源
在人类文明的悠久长河中，对机器人的梦想和追
求已有 3000 多年的历史。今天人类已经步入信息
基于单片机系统的无人环境灭火机器人的设计与实现
基于单片机系统的无人环境灭火机器人的设计与实现一、背景介绍随着现代化城市的建设，大量高楼大厦的发展已经成为了城市化进程中的一个重要标志，但与此同时，高楼大厦在建筑结构方面的设计复杂度也随之增加，这就给防火工作带来了极大的挑战。
当前，传统的火灾处理方式主要由消防员进行，但由于高楼的高度和结构的复杂性，人工防火存在着一定的缺陷和局限性。
如今，随着无人技术的发展，无人环境灭火机器人越来越受到人们的关注，它可以解决高楼防火难题，为人们的生命安全提供切实的保障。
二、设计方案无人环境灭火机器人系统主要采用基于单片机的控制器实现智能控制，其中包括雷达传感器、控制器、电池等组件。
在机器人的底部安装有两个轮子和一个悬挂支架，支架上安装有一种消防喷洒器械，当机器人探测到火焰时，机器人会自动移动到火灾现场并开始进行灭火。
机器人底部材料应该由具有良好散热性和高强度的金属制成，以确保机器人的稳定性和使用寿命。
三、实现流程1. 雷达传感器探测到火灾场景信号2. 控制器接收到输入信号进行信号处理3. 控制器根据处理结果控制机器人移动至火灾场景进行灭火4. 机器人利用喷洒器械进行喷洒，将消防液体喷洒至火场上以达到灭火的目的5. 当火场被消灭后，机器人自动返回基地并待机四、关键技术1. 火灾场景的探测技术：机器人所使用的探测技术必须能够精准地探测到火灾位置和范围。
此处可以采用红外线、热成像和光学技术，使机器人可以迅速准确地找到并灭火火源。
2. 智能控制技术：基于单片机实现智能控制，包括机器人方向控制、喷洒控制等功能的实现。
3. 机器人结构设计技术：机器人底部的材料应该具有良好的散热性和高强度，机器人的重量、体积、稳定性等方面都需要进行充分考虑和设计。
4. 喷洒器械设计技术：喷洒器械需要具备高效喷洒、均匀喷洒等特点，同时需要考虑机器人悬挂装置的稳定性和支撑能力。
五、总结此设计可以有效地替代传统的人工消防灭火，为高层建筑提供更好的消防保障。
基于单片机的智能灭火报警机器人设计和实现
基于单片机的智能灭火报警机器人设计和实现摘要随着科技的发展、社会的进步，人类不断创造着奇迹，工业的生产跟管理一步一步的前进，不断的创新。
多数控制和管理走进了自动化、信息化、智能化，智能化已经变成了科技发展的主要技术。
在很多工厂车间、工作现场环境比较恶劣的时候，人工不能完成的任务像货物的运输，寻找火源，灭火等，可以采用智能机器人来完成相应的任务，不但省时间，而且省人力。
根据工厂车间的实际日常需要，维持车间的正常运转，研究跟开发智能灭火报警机器人便具有了重大的意义。
本设计主要研究了智能的消防技术，智能机器人以AT89C52单片机为MCU，加上电源电路、驱动电路、火焰传感电路、红外传感器、灭火风扇、蜂鸣器以及其他电路组成。
电源电路为机器人正常工作提供了所需要的电能，驱动电路为机器人提供了可控制的移动，火焰传感电路是发现火源的主要硬件，红外传感器主要判断路况，灭火风扇完成灭火，蜂鸣器用来报警。
本作品对硬件组成进行了设计，并编写了软件程序框图，设计的机器人具有简单的灭火功能，实现了现场灭火。
关键词：AT89C52，驱动模块，单片机，火焰传感器IAbstractDesign of Intelligent of Elimination of FlameAlarm Robot on MCUAbstractWith the development of science and technology, social progress, human beings continue to create miracles with the management of industrial production forward step by step , and constant innovation . Most of the control and management into the automation, information, intelligence , intelligence has become a major technical technological development. In many factory workshop, job site environment is bad , I can not complete the task as artificial transport of goods , looking for the source of fire , fire , etc. , you can use intelligent robots to accomplish the task , not only save time, but also the provincial manpower. According to the actual needs of the factory floor daily to maintain the normal operation of the plant , with the development of intelligent fire alarm research robot will have a great significance.The intelligent design of the main study fire protection technology , intelligent robots to AT89C52 microcontroller MCU, plus the power supply circuit , driver circuit, flame sensing circuit , infrared sensors, fire fans, buzzers , and other circuit components. Providing the power to work the robot needs, provides the driving circuit of the mobile robot can be controlled , the flame sensing circuit hardware is found primarily an ignition source , the main infrared sensor to judge the road, the fire extinguishing power supply circuit for the fan to complete , with the buzzer to the police. The work on the hardware components were designed and prepared a block diagram of a software program to design robots with simple extinguishing function to achieve a live fire.Key words: The AT89C52，Driver Module，MCU，Flame sensor目录摘要 (I)ABSTRACT (II)第1章 绪论 (1)1.1智能灭火报警机器人的设计背景和意义 (1)1.2智能灭火报警机器人的目标 (1)1.3主要内容 (1)第2章 智能灭火机器人系统设计介绍 (2)2.1智能报警灭火机器人系统功能概述 (2)2.2系统工作原理 (2)2.3系统整体方案选择 (3)2.3.1 MCU的选择 (3)2.3.2 传感器的选择 (4)2.3.3 电源模块的选择 (5)2.4系统硬件总体设计 (6)2.5系统软件总体设计 (6)2.6本章小结 (6)第3章 系统硬件设计 (7)3.1电源模块 (7)3.2AT89C52与核心模块 (7)3.2.1AT89C52单片机介绍 (7)3.2.2 AT89C52最小系统硬件电路 (9)3.3电机驱动电路的设计 (9)3.4循迹与控制电路 (12)3.5.1红外测温传感器 (14)3.5.2红外测温传感器引脚 (15)3.6蜂鸣器报警电路 (16)3.7灭火风扇设计 (17)第4章 系统软件设计 (18)4.1软件开发平台介绍 (18)4.2PWM（脉宽调制） (18)4.3软件设计思路 (19)4.4系统主程序流程图 (20)4.5循迹程序流程图 (20)4.6电机驱动模块流程图 (21)4.7报警及灭火控制程序 (23)4.8避障程序流程图 (24)4.9本章总结 (25)第5章 系统功能调试 (26)5.1测试仪器及设备 (26)5.2功能测试 (26)5.2.1电源线路连接测试 (26)5.2.2 循迹功能测试 (26)5.2.3 避障功能测试 (27)5.2.4 灭火及报警功能测试 (27)5.3调试心得 (27)第6章 系统部分模块代码 (28)6.1初始化程序代码 (28)6.3延迟函数代码 (29)第7章 结 论 (30)参考文献 (31)致谢 (32)附录A (33)附录B (35)第1章 绪论1.1 智能灭火报警机器人的设计背景和意义在现实生活中，火灾是非常普遍的，被称作是三大自然灾害之一。
单片机控制的智能灭火机器人
程序员之家‖55‖单片机控制的智能灭火机器人◆孟雅璇智能灭火机器人整体是一个十分复杂的系统，该系统属于机电一体化的范畴，其中涉及到的技术领域涵盖了机械、自动控制、电子技术、传感器信息融合、电子技术等高科技领域，文章主要设计并介绍了一种能够直接沿着墙体行走自动躲避障碍物的智能灭火机器人，其内部的主要硬件包含碰撞传感器、灰度传感器、89C4051单片机、红外线避让传感器、火焰传感器，其中内部软件采用C 语言来完成编程设计。
智能灭火机器人具有自动检测障碍物、成功绕过障碍物、准确定位完成灭火任务的功能，整个机器人的组成结构十分简单，容易理解，下文将做详细介绍。
随着人工技能技术的发展和微电子技术的进步，智能机器人应运而生，其已经成为人们生活和工作中见怪不怪的事物，应用领域愈加广泛。
本次设计主要是对消防人员对火灾现场处理的一个模拟，利用单片机技术的应用对智能灭火机器人进行核心控制，利用不同类型的传感器完成信息接收，由此设计出能够敏感发现火源并及时熄灭的智能灭火机器人。
1 设计方案的确立本次智能灭火机器人的设计将89C4051单片机作为主要的控制和检测中心，利用红外线传感器对机器人的行驶路线进行引导，利用碰撞传感器避免机器人受到碰撞，利用火焰传感器对火源的具体位置进行确定，利用脉宽调制技术对机器人电机的转动和旋转速度进行控制，最后利用软件编程对机器人的行为进行控制，最终完成数据的存储和显示。
P0口的作用是显示数码管，P1口的作用是对电动机的PWM 进行驱动控制，其中P2和P3口用来收集传感器的数据，并对其进行中断控制，以上应用的优势体现在能够充分发挥89C4051单片机的资源优势，降低了整个设计的成本花费。
2 智能灭火机器人系统硬件结构分析2.1 电机控制结构电子控制结构主要是促进机器人驱动的结构，本次设计的智能灭火机器人分别在底部安装了两台电动机，对整个智能机器人左右两边的车轮进行驱动，控制车轮的转动速度。
基于单片机控制的灭火机器人
基于单片机控制的灭火机器人作者：郑岚郑杨来源：《科教导刊》2011年第28期摘要该灭火机器人由STC89C52单片机芯片作为控制核心。
通过灭火机器人上火焰传感器感受火焰强度，再通过比较器比较机器人不同点感受火焰强度，输送给单片机高低电平，由单片机控制机器人的前进方向，自动寻找到火源，在机器人前进过程中通过红外避障模块，可以有效避免碰撞。
当达到火源边界，通过灰度传感器给单片机信号，启动灭火程序，有效完成灭火功能。
关键词 STC89C52 火焰传感器灰度传感器中图分类号：TP242文献标识码：AFire-fighting Robot Based on Single-chip ControlZHENG Lan, ZHENG Yang(Joint Institute of Anhui Communication and Information Technology, Hefei, Anhui 230601)AbstractThe fire fighting robot takes the STC89C52 single chip as the control. Extinguishing the flame sensor on the robot through the feelings of the flame intensity, and then compares the robot by comparing the difference between feeling the flame intensity, low and high transmission to the microcontroller, the microcontroller to control the robot's forward direction, automatically find the fire, the robot forward process through the infrared obstacle avoidance module, can effectively avoid the collision. When the fire reached the border, through the gray sensor signal to the microcontroller to start the fire fighting procedures, effectively complete fire fighting capabilities.Key wordsSTC89C52; flame sensor; gray-scale sensor0 引言随着社会与国家的发展，在经济迅速增长的同时，各种危险场所不可避免的火灾频繁出现，给社会安全造成了很多隐患，于是现代火灾及时补救已成为迫在眉睫需要解决的问题，救火早一刻就少一分损失，消防救援人员固然速度已经很快，但也需要一段不小的时间，而且进入救火现场还有生命危险的可能，于是消防机器人的理念诞生了，本设计主要就是针对消防机器人的制作与研究，小车以STC89C52单片机为控制核心，加以电源电路、电机驱动、光电传感电路、火焰检测电路、灭火风扇以及其它电路构成。
基于单片机灭火机器人的设计
基于单片机灭火机器人的设计作者：王哲孙洪超张皖军来源：《农机使用与维修》2017年第10期摘要：以STM32F103T8B6单片机为核心处理器，设计了一款灭火机器人，完成硬件原理图绘制，电路板的制作及程序的调试。
实验表明，设计的灭火机器人能准确寻找火源位置并成功灭火，在寻找火源位置的过程中实现避障功能，系统性能稳定达到预期效果。
关键词：机器人；灭火；避障中图分类号：TP242文献标识码：Adoi：10.14031/ki.njwx.2017.10.0040引言最早的灭火机器人是日本东京消防厅“彩虹5号”机器人，科技的进步伴随智能化的提高，消防机器人也有了长足的的发展[1]。
在分析消防机器人特点的基础上，设计了基于STM32F103T8B6的灭火机器人，其具有一定的智能性，可通过检测外部环境，沿指定路径到达火场后快速准确找到火源，成功灭火。
1硬件设计单片机具有计算机的基本功能是机器人控制系统的大脑和中枢神经。
本设计由STM32F103T8B6单片机、电机驱动芯片、火焰传感器模块、循迹传感器模块和超声波传感器等组成。
STM32F103T8B6是一款常用的单片机，具有良好的性能，USB专用的48 MHz时钟由内部主PLL直接产生[2]。
下载芯片型号选用CH430G，其性能稳定且易于购买[3]。
电源转换芯片采用TPS5410和LM117，分别转换为5 V和3.3 V供电控制系统、各路传感器及驱动模块。
LM117的输入电压最大可以达到30 V左右，输出电压可以达到1.5～32 V，LM117的稳压效果比较出色，不过在使用的时候要特别注意功耗问题和散热问题。
LM117一共有三个有效管脚，一个电压输入管脚一个电压输出管脚一个电压调节管脚。
输入管脚输入正电压，输出管脚接负载，电压调节引脚一个引脚接电阻在输出引脚，另一个连接可调电阻并接地。
输入和输出引脚对地要接滤波电容。
TB6612FNG电机驱动芯片可同时驱动灭火机器人的两个电机，控制灭火机器人的前进、转弯等。
基于C51单片机的智能灭火机器人的设计与研究
感器 同时 出现检 测 障碍物 信号 ，则机 器人 先执 行后 退机 动 ，再执行 原地 旋转 １ ０ 动作 ；若 左 、右传感 ８。 器其 中一 个检 测到 障碍物 ，则相应 的执 行右 转和 左
转机动 。
２机 器 人 系统 设计
２１ 制 系统 ．控
只有 在主 传感 器检 测 到火源 时 ，机器 人机动 停车 ，
水 泵 模 块 开 启 执 行 喷 水 动 作 ； 若 副 机 Ｌ 司５ 系 列 内核 单 片机 非 常适 合做 Ｔ Ｅ公 １
嵌 入 式 控 制 系 统 的 芯 片 ， 因 此 ，微 型 机 器 人 的 控 制
（ ：如果 需要消 除可见光对 传感器 的影响 ，可 注
以在传感器 电路 中增加热缩管解决 问题 ） 红外避 障传感器 微 型 机 器 人 采 用 市面 上 常 用 的红 外 避 障 传 感 器 ：Ｅ ８ Ｄ Ｏ Ｋ １ 一 ８ Ｎ ，它 是 一 种 红 外 线 反 射 式 接 近 开
图 １ 机 器 人 结 构
１机 器 人原 理 介 绍
机 器 人可 以 自动 检测火 源和 探测 障碍物 ，并执 行相 应动 作 。机 器人 电机 驱动模 块处 于机 动状 态 ， 远红 外火 焰传 感器模 块和 避 障传感器 模块 处于 实 时 扫描监控状态 ，水泵驱动模块处于待命状态 。
■ 者：娜本年，防技防器师要方自制传研 作介丽女８生任科院仪讲主究为控及器。 简程校１出现灾学Ｚ０，研向动以感究 中，科务项资编灾系 央基研费资助号２０ 高，业专金（ Ｙ１ ９ ３ ：１） ０４ １
基于AVR单片机的灭火机器人设计与实现
基于A VR单片机的灭火机器人设计与实现
1 引言
比赛是近年来快速开展起来的一种对抗活动，它涉及人工智能、机械、、、精密机械等诸多领域。
通过比赛可以培养同学的创新意识、动手能力、团队写作能力等。
其中灭火竞赛是开展范围最广、影响最大的机器人比赛项目之一。
竞赛规章为仿照生活中消防员灭火，机器人从H点动身，在四个房间内寻觅随意摆放的蜡烛，并且设法将其灭掉。
竞赛场地的墙壁高33cm，材质为木板，色彩为黑色。
尺寸1所示。
对于竞赛，得的分越低成果越好。
另外按照挑选的模式不同，计分时要乘上相应的系数。
2 系统硬件设计2.1 系统总体设计
系统以ATmega32为核心，它是一种基于增加RISC结构的、低功耗的8位单片机。
其特点为：①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。
②片内含JTAG接口。
③外围接口。
两个带有分离自立、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;四个通道的输出;8路10位;32个可编程的I/O口。
④低功耗，最高工作频率为16MHz。
按照灭火竞赛的规章要求，配以碰撞传感器、灰度传感器、火焰传感器和传感器。
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口通过光电耦合器挺直驱动。
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基于单片机的智能消防机器人的设计
• 184•遥控消防车，是无人员投入火灾现场必备的终端设备，使用时，以STC89C52系列单片机为控制核心设计摇控系统的发射器与接收器。
摇控器由单片机、手机app 和NRF24L01模块等组成。
手机app 分别设置车的前进和后退、左转和右转、启动灭火，控制水枪高度左右。
摇控器通过NRF24L01发射出去，接收器接收后，辨别发射传输的信息，对车发出命令进行灭火。
1 相关技术1.1 阐述步进电机模块本电机的驱动芯片是专用芯片L298N 。
其中，L298N 芯片具有电流大、电压高的特点，是全桥驱动的芯片，同时对应的频率也非常高，输出电压最高能够到达50伏特，能够用单片机直接的借助光耦芯片来提供信号，也能够借助电源来调整输出电压。
1.2 NRF24L01无线收发模块采用NRF24L01芯片无线控制小车的前进后退及转弯。
NRF24L01芯片是Nordic 公司生产的，其芯片主要应用在RF24L01B 微功率无线的通讯模块中。
其中工作速度最高能够达到2Mbps ，对于ISM 频段来说，这个是2.4G 全球进行开发，这个可以不要求必须提供许可证使用，对于125频道来说，里面有PCB 天线，能够满足跳频与多点通信的需要，天线体积很小，只有37×17mm ，其中还有抗干扰能力强的优势，尤其适应无线音视频传输以及工业控制的等等领域。
2 深入分析系统硬件的电路设计2.1 探究设计主控制器模块本文设计中的主控制器是STC89C52型号芯片，这种型号的芯片和51单片机的应用电路型号是一样的，只有将单片机的布局布置好后，才能将其他各I/O 口借助排针引出，这个各部分功能都可以通过模块进行实现，对于STC 单片机来说，它支持串口的下载，可以避免在调试的时候不断的插拔繁琐，这样也能让片子不受损害。
2.2 探究设计按键控制模块在此设计中，输入控制主要是浙江传媒学院 媒体工程学院 张荣泽基于单片机的智能消防机器人的设计借助单片机的独立按键来进行控制，主要采用核心芯片STC89C52RC 才加以实现，各按键分两端连接，一端接地，另一端接单片机的引脚。
基于AVR单片机的灭火机器人的设计与实现1
基于A VR单片机的灭火机器人的设计与实现1 基本思路设计思想是在灭火机器人管辖的范围内，一旦发生火灾，机器人会立即发现并且前往火灾现场进行灭火。
根据灭火机器人的设计理念，我们选用A Tmega16单片机作为机器人的处理器，主要利用光电烟雾报警器，红外传感器，火焰传感器等对一定的范围进行监控灭火。
2 机器人工作原理（1）在机器人管辖范围内，如果某处有火灾发生，烟雾报警器就会检测到，发出信号给机器人。
（2）机器人接收到信号后立即驶向该报警处。
（3）当机器人距离火焰一定距离后，利用火焰传感器寻找到火源具体的位置并驶近该位置进行灭火。
原理示意图2 系统硬件设计2.1 系统总体设计系统以A Tmega16单片机为核心，它是一种基于增强的A VR RISC结构的低功耗8 位CMOS微控制器。
其特点为：16k字节SRAM，32个通用I\O口线，32个通用工作寄存器，用于边界扫描的JTAG 接口，低功耗，最高工作频率可达1MIPS/MHz，支持片内调试与编程，三个具有比较模式的计时器\计数器（T\C），片内\外中断，可编程串行USART，有起始条件检测器的通用串行接口，8路10位具有监控范围烟雾报警器机器人可选差分输入级可编程增益（TQFP封装）的ADC，具有片内振荡器的可编程看门狗定时器，一个SPI串行端口，以及六个可以通过软件进行选择的省电模式。
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5V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效率。
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找到火源，又要防止因为碰撞而影响灭火的效率。
小车的速度是由两只直流电机控制。
基于ATmega48单片机的简易灭火机器人设计
基于ATmega48单片机的简易灭火机器人设计引言近年来，随着石化等基础工业的飞速发展，在生产过程中的易燃易爆和剧毒化学制品的使用急剧增长，由于设备和管理方面的原因，导致化学危险品和放射性物质泄漏、燃烧爆炸的事故增多。
消防机器人作为特种消防设备可代替消防队员接近火场实施有效的灭火救援、化学检验和火场侦察。
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。
1 设计要求制作一个由计算机程序控制的机器人，在一间模拟平面结构的房间里运动，找到一根燃烧的蜡烛并尽快将它扑灭。
灭火要求: 机器人不能运用任何破坏性的或危险的方法来扑灭蜡烛火焰。
它可以运用类似水、空气等物质,或者使用机械方式，但是禁止使用任何危险的或可能破坏灭火现场的方法或物质。
比如，不能通过燃放爆竹产生冲击来使蜡烛熄灭，也不能通过碰倒蜡烛而使蜡烛熄灭。
2 机器人的机械结构机器人的结构包括执行机构、传感器、控制部分及信息处理部分组成。
小型机器人为了考虑其稳定性及转向的灵活性，通常其机械结构主要设计以轮式为主，常见有以上四种结构，每种结构有各自的特点，根据本设计的要求，在有轨道的房间里运行，应该选择车体较长,旋转半径较大的第一种驱动方式，易于寻找轨道。
3 机器人采用的传感器本设计所使用的传感器主要有两种，一种是反射式光电传感器，它主要被用于机器人在寻找火源过程中躲避障碍物。
这一类传感器比较常见不过多介绍。
本设计中要用到的另一种传感器是火源探测传感器，它最主要的元件是用到光敏二极管。
根据光敏二极管的特性，自行设计了一种火源探测传感器，电路如图2所示，当没有强光照射时Q2的电流很小，Q1的基极电位很低，三极管处于截止状态，输出2脚为高电平;当发现火源时，传感器有强光照射使少数载流子的密度增加，Q2的电流增大，从而使三极管的基极电位抬高，三极管处于饱和导通状态，输出2脚为底电平，信号传递给单片机。
调节R4可以改变传感器的灵敏度。
基于ATmega32L单片机的灭火机器人的设计
传感 器 的选 择对 小车 是否 能够 出色完 成任 务也
ｌ 方 案 的选 择 与论 证
通过 对 比赛 目标 和要 求 的分析 ，为 了能够更 快
起 到 了至 关重 要 的作 用 。在本 设计 中 ，检 测墙 壁 的 传感 器选 择接近 开 关 ，这 种传 感器 可 以避 免墙壁 颜
Ａｂｔａ ｔＩｔ ｄ ｃｉｎｗａ ｄ ｓｌｄｓ ｎ ｄｆｅｆ ｈｉｇｒｂ ｔｒｓｎ ｔｒｅ ｐ ｕ ｕ ｒ． Ｔ ｇ ３ Ｌｓ ｇｅｈｐｗａ ｓｒｃ：ｎｒ ｕｔ ｓ ｏ ｏ ｍａ ｅ ｏａ ｅｆ ｅｉ ｅ ｒ—ｇ ｔ ｏ，ａｉｇａｗａ ｔｙ ｅ ｏｐ ｔ ｔ ｅ Ａ ｍｅａ ２ ｉ ｌｃｉ ｓ ｔ ｇ ｉ ｉ ｎ ｏ ｅｊ ｔ ｔ ｏ ｆ ｉ ｎ
后 ，这样 可 以很 好 的完成运 动转 向和 原地 转 向。整 体 上 有着 较 为严 格 的机 械 对 心 ，轻 盈快 速 易 于控
制。
控制 器采 用 的是Ａ ｍ ｇ ３ Ｌ 片机 。Ａ ｍ ｇ ３ Ｌ Ｔ ｅ ａ２单 Ｔ ｅ ａ ２ 是一款 嵌入 式 高速 单 片机 ，功能 强大 ，价格低 廉 ， 能够 出色地 完成 小车所 需要 的运行 动作 ，适 合于批
色 的干 扰 ， 并且 返 回值 为数 字 量 ，省 去Ａ Ｄ ／ 转换 的
更 好 的完 成 目标 ，从车型 、控制 器 、控制策 略和 灭 火方 式等 多个方 面均进 行 了精 心设 计 。
ａ ｏ ｔｄ ａ ｄ ｒ ｓｃ ｔｏ ｏ ｅ ｆ ｒｔ ｅ ｓ ｓｅ ｔ ｋ ｎ ａ ｅ ｓ ｎ ｏ ， ｒ ｘ ｍｉ ｓ ｔ ｈ ｇ ａ ａ ｉ ｎ ｓ ｎ ｏ ， ｐ ｉ ａ ｎ ｏ ｅ ｏ ｃ ｍｐ ｓ ｅ ｔ ｄ ｐ ｅ ｉ ｈ ｒ ｗａ ｅ ａ ｏｎ ｌ ｒ ｏ ｙ ｔ ｍ， ａ ｉ ｇ ｆ ｍ ｅ ｓ ｒ ｐ ｏ ｉ ｔ ｗｉ ， ｒ ｄ ｔ ｅ ｓ ｒ ｏ ｔｃ ｌ ｃ ｄ ｒｔ ｏ ｏ ｅ ｔ ｓ ｎ ｒ ｃ ｈ ｌ ｙ ｃ ｏ ｅ
基于STM32的灭火机器人设计
基于STM32的灭火机器人设计作者：姚蕴珍来源：《中国新通信》 2017年第17期一、背景介绍现在社会各种危险场所火灾频繁发生，火灾及时补救已成为亟待解决的问题。
由于消防员在时间和人身安全方面存在的一些局限性，灭火机器人的理念应运而生。
本文针对基于STM32的灭火机器人系统进行设计，以STM32F103 嵌入式芯片为核心，完成灭火机器人的软、硬件设计。
二、总体思路总体上，在机器人的设计中遵循稳中求快的基本原则。
灭火机器人采用声音启动方式，车顶部装有一个声音接收模块，将接收到的固定频率的声音信号输送给主控芯片，控制小车启动。
小车采用后轮驱动，车前方中间有一个万向轮从动。
左右后轮各用一个直流步进电机驱动，通过控制两个轮子的转速达到前进和转向的目的。
车体前侧半周装有红外避障传感器可以避免碰撞墙壁。
车体前部两侧装有两组火焰传感器，通过火焰传感器检测火焰信号输送给主控芯片来控制小车的前进方向，自动寻找火源；当接近火源时，小车前侧底部的灰度传感器将信号传送给主控芯片以启动灭火程序。
小车采用风扇灭火，灭火完成后执行回家程序。
小车运动的控制是通过初始化PWM 输出，更改自动重装值来控制PWM周期，从而设定步进电机的旋转速度。
三、硬件系统设计整个系统以STM32F103 为核心，设计了声音接收模块、避障传感器模块、火焰传感器模块、灰度传感器模块、电机驱动模块，同时辅助于一定的机械结构设计，使整个有机地结合在一起。
1、芯片。
设计采用的主控芯片为 STM32。
其特点：具有128K 字节的可编程 Flash、 20K 字节的片内SRAM 数据存储器、1024 个字节的片内在线可编程 E2PROM 数据存储器( 含 JTAG接口)、2 个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、4 个通道的 PWM输出、2 路 24 位 ADC、64 个可编程的 I/O 口（低功耗、最高工作频率为16MHz）。
基于单片机的灭火机器人毕业设计论文
计算机科学与工程学院综合设计报告设计名称：嵌入式综合设计设计题目：机器人灭火比赛II说明：1、报告中的第一、二、三项由指导教师在综合设计开始前填写并发给每个学生；四、五两项（中英文摘要）由学生在完成综合设计后填写。
2、学生成绩由指导教师根据学生的设计情况给出各项分值及总评成绩。
3、指导教师评语一栏由指导教师就学生在整个综合设计期间的表现、设计完成情况、报告的质量及答辩等方面，给出客观、全面的评价。
4、所有学生必须参加综合设计的答辩环节。
凡不参加答辩者，其成绩一律按不及格处理。
答辩小组成员应由2人及以上教师组成。
5、报告正文字数一般应不少于5000字，也可由指导教师根据本门综合设计的情况另行规定。
6、平时表现成绩低于6分的学生，其综合设计成绩按不及格处理。
7、此表格式为武汉工程大学计算机科学与工程学院提供的基本格式（适用于学院各类综合设计），各教研室可根据本门综合设计的特点及内容做适当的调整，并上报学院批准。
答辩记录表成绩评定表学生姓名：陆晓学号：1205030215 班级：12智能科学与技术02班目录目录.......................................................................................................................................... I X 摘要...................................................................................................................................... X I Abstract.................................................................................................................................. X I 第一章引言 (1)1.1 课题的开发背景 (1)1.2 课题的研究现状 (1)1.3 课题的研究意义 (1)1.4 课题任务 (2)第二章系统基本原理与总体方案设计 (3)2.1 灭火机器人的基本原理 (3)2.2 灭火机器人的整体设计 (3)2.3 灭火机器人模型的测量方案 (4)2.3.1 避障模块 (4)2.3.2 火焰检测方案 (5)第三章系统硬件电路设计 (7)3.1 控制电路 (7)3.1.1 电机控制电路 (7)3.1.2 灭火驱动电路 (9)3.2 火焰测量电路 (9)3.3 避障模块 (11)3.4 液晶显示模块 (13)3.5 直流电源设计 (15)3.6 单片机系统 (16)3.6.1 单片机选型 (16)3.6.2 单片机晶振电路和复位电路 (19)第四章软件设计 (20)4.1 系统主程序设计 (20)4.2 寻火模块的设计 (21)4.3 避障模块设计 (21)4.4 显示模块的设计 (22)第五章系统的调试 (23)5.1 硬件的调试 (23)5.2 软件调试 (23)5.3 避障的实现 (23)5.4 寻找火源的实现 (24)5.5 遇到的问题 (25)5.6实验现象与结果分析 (26)第六章实物展示 (27)结束语 (29)致谢 (30)参考文献 (31)摘要该文设计了一款基于单片机的灭火机器人模型的设计。
一款基于STM32的智能灭火机器人设计
一款基于STM32的智能灭火机器人设计
本设计的研究初衷来源于灭火机器人比赛，比赛场地将采用国际标准比赛场地，比赛场地平面图如图1所示。
比赛场地的墙壁高为33cm，厚为2 cm，由木头做成。
墙壁刷成白色。
比赛场地的地板是被漆成黑色的光滑木制板。
场地中所有的走廊和门口都是46 cm的开口，一个白色的2.5 cm宽的白色带子或白漆印迹表示房间人口，在距离火焰30 cm的圆上有一条2.5 cm宽的白线。
根据要求，该机器人要在模拟的四室一厅房间内完成发现并确认火源、灭火和回家（回到出发点H）等功能。
本文以STM32F103嵌入式芯片为核心，完成灭火机器人的软、硬件设计。
当机器人启动后，前部和左右的红外测距传感器为机器人的避障功能和沿墙走方式提供参考信号。
机器人的运动速度以及运动方向由处理器输出的PWM信号来控制。
火焰传感器检测房间内火源，发现火源后机器人朝向火源方向行走，底部的灰度传感器检测地面白线判断机器人是否靠近火源，控制机器人暂停，启动风扇灭火，灭火后回家。
1 系统硬件设计。
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研究与探索Research and Exploration ·工艺与技术
中国设备工程 2018.03 (下)
随着科学技术的不断发展，机器人在工业生产和日常生活中应用越来越广泛。
轮式驱动的机器人作为比较常见的形式之一，属于移动机器人的一类，具有运动效率高、稳定性强、可搭载性强、可扩展性强等一系列优点，在AGV、救援机器人、探测机器人等领域有着广泛的实践。
在未来的机器人发展过程中，移动机器人将拥有广阔的应用前景。
本文设计的一款以单片机作为控制核心，能够实现对某小型火场进行火源自动寻找和自动灭火的功能。
1 机器人整体结构设计
轮式灭火机器人以89S52为控制核心，在寻找火源的过程中以光电传感器实现避障，同时通过红外传感器实现对火源的探测，当发现火源后，采用喷水系统作为灭火手段，以实现精准定位火场、高效实施灭火的功能。
单片机作为常用的系统控制核心，具有体积小、成本低、可扩展性强、编程简便等特点，适用于小型电子系统的开发与应用，故本系统选择单片机为系统控制核心。
火光中包含红外线，故选用红外传感器作为火焰的检测手段。
在机器人移动中，会遇到障碍，选择光电传感器对障碍物进行检测，当检测到障碍时将信号传送至单片机后，由单片机发出指令实现机器人的避障。
如图1所示为轮式灭火机器人整体结构框图。
系统前向通道包含2类传感器，即红外传感器和光电开关传感器；后向通道包含2类执行器，分别是灭火系统执行器和直流减速电机。
本系统中，运动功能是轮式机器人的关键功能之一，只有首先实现轮式机器人的运动功能，才能在此基础上实现检测、避障和灭火等功能。
本设计选用双减速电机作为轮式机器人的驱动方式。
减速电机具有扭矩大的特点，在执行灭火和避障任务时具有一定的优势。
2 硬件电路设计
2.1 多路电源电路设计
系统多路电源模块的功能是为轮式机器人中各个系统提供稳压电源：光电开关传感器供电电压为+5V；红外传感器供电电压为+5V；最小系统供电电压为+5V；直流电机驱动供电电压为+24V；小型喷水灭火系统供电电压为+24V。
轮式机器人选用额定电压为24V、容量为10000mAh 的锂电池作为系统供电电源。
综上可知，本系统的供电电压基本分为两类，即+24V 和+5V。
+24V 供电部分采用锂电池直接供电，其额定电压为+24V，充满电量后电压小于+26V，满足直流电机驱动和小型喷水灭火系统供电电压范围的要求，因此本部分不再做稳压电路设计。
而+5V 电路选用稳压电路实现，其电路原理图如图2所示。
其中，稳压模块选择三端稳压模块LM7805，该模块成本较低，输入电压大于+7.5V 即可稳压输出+5V 电压，输出电流可达1A，功率5W，足够为传感器和控制核心提供可靠稳定的电压输出。
C1选用25V/1000μF 电容；C2选用16V/1000μF 电容，以防止负载突变时提供临时电源输出；C3和C4电容是防止三端稳压芯片自激振荡。
D1是电源指示LED，选用红色。
通过该设计电路可以实现将额定电压为24V 的锂电池输入电压稳压为+5V，为传感器和控制核心供电。
基于单片机的轮式灭火机器人设计
冯世鑫1，郑闯2
（1.太原技师学院，山西 太原 030021；2.沈阳职业技术学院汽车分院，辽宁 沈阳 110015）
摘要：本文设计的是一款基于52系列单片机的轮式机器人，以89S52单片机为机器人控制核心，以红外传感器和光电传感器为传感器对火苗与障碍进行检测，以直流减速电机作为机器人移动手段，并通过喷水方式作为灭火手段，以实现轮式机器人能够自动避障、自动寻找火源并实施灭火的功能。
本文可以作为轮式灭火机器人制作与实现的理论参考。
关键词：单片机；传感器；轮式机器人；灭火机器人
中图分类号：TP242 文献标识码：A 文章编号
：1671-0711（2018）03（下）-0160-03
图1 轮式灭火机器人系统整体框图
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中国设备
工程
Engineer ing hina C P l ant
中国设备工程 2018.03 （下）2.2 系统整体电路接线设计
如图3所示为轮式灭火机器人系统整体电路图，其中，U3是系统控制核心AT89S52单片机，电路设计中包含其按钮复位电路和晶体振荡器电路，以构成最小系统电路；A1-A4位4个光电开关传感器，作用是分布于轮式灭火机器人四周，以达到检测障碍物的目的；A5和A6是红外传感器，目的是检测环境内的火源；U4和U5是两个电机驱动，控制电机部分分别与U6和U7两个电机进行接线；U8是灭火系统装置，该装置内部集成控制继电器等元件，与单片机I/O 口直接接线，采用数字量控制，具有控制方便的特点，在使用时，只需单片机发出低电平控制指令，即进行喷水作业，反之单片机给出高电平指令，停止喷水作业。
3 软件程序设计
3.1 PWM 调速部分软件设计
本系统中的2个电机驱动模块采用PWM 调速形式实现控制，PWM 即脉冲宽度调制信号，具有调速稳定的特点。
轮式机器人电机驱动部分，采用PWM 调速，可以合理控制其运行节奏，控制电机速度时主要以采用占空比进行调节，占空比与输出电压成正比，即0%占
空比对应速度0，即0V 电压；100%占空比对应全速，即24V 电压。
在设计PWM 软件程序过程中，本设计采用定时中断法，以单片机的I/O 口为信号输出端。
电机控制频率1kHz，定时中断设置0.1ms。
定时中断初始化程序，这里不赘述；PWM 核心程序语句中，pwm_i 是中断计数变量，IO_ZUO 和IO_YOU 是机器人两侧电机的占空比输出变量。
具体程序如下：
pwm_i++;
if(pwm_i>=10) pwm_i=0; IO_ZUO=pwm_i<ZUO?1:0; IO_YOU=pwm_i<YOU?1:0;
3.2 系统主程序流程设计
图4所示为轮式灭火机器人主程序流程图。
将机器人防止在灭火区域内，然后将系统上电，完成系统初始化工作，包括定时中断初始化、传感器自检、灭火系统
图3 轮式灭火机器人系统整体电路图
图2 直流稳压电源电路
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研究与探索Research and Exploration ·工艺与技术
中国设备工程 2018.03 (下)
自检和驱动自检等。
自检完毕后发出自检结束信号，随后自动运行至活在区域内，开始巡航搜索火源。
在搜索过程中，当轮式机器人四周的光电传感器检测到有障碍物时，轮式机器人选择合理避障。
在遇到疑似火源后，轮式机器人在保持自身安全的距离内，将对准火源，执行灭火指令，直至该处火源成功消灭。
当完成一处火源灭火后，继续进行巡航并搜索火源，直至将整个区域内的火源消灭。
3.3 巡航路径规划
在未知区域内进行灭火时，由于地势情况复杂、
火源位置未知，为了提高灭火效率，必须进行合理的路巡航径规划，达到以最短时间内消灭所有火源的目的。
本设计路径规划的方法是：通过行走距离的测算和光电传感器检测的反馈，对每次行走的位置进行记录和分析，在下一次运行时，避免走过无火患路线，从而提高运行效率。
4 结语
本文设计了一款以单片机为控制核心的轮式灭火机器人，通过系统整体方案设计、硬件电路设计和软件程序设计，阐述了轮式灭火机器人基本功能的设计和实现方法，初步实现了机器人的运动功能、对障碍物的检测识别功能、对火源的检测识别功能和灭火功能。
在今后的实践过程中，为了完善机器人功能，可以加入若干传感器（如摄像头传感器），从而丰富机器人的检测手段，提高灭火效率。
同时加入位置传感器和SD 卡记录模块，
通过wifi 模块和手持仪器进行通信，从而绘制出火场情况，传输火场图像，丰富救援手段。
可见，轮式灭火机器人在未来的发展中，将具有更广阔的发展空间和应用价值。
参考文献：
[1]李小燕,陈帝伊,马孝义.智能灭火机器人的设计与实现[J].电子设计工程,2010,3.
[2]柏龙灏,柏硌,赵刚要.智能灭火机器人的设计与实现方法研究[J].合肥学院学报(自然科学版),2015,10.
[3]林小杰,吴凡.灭火机器人竞赛中火焰搜索路径的设计与实现[J].浙江树人大学学报(自然科学版
),2014,3.
图4
主程序流程图。