灭火机器人教材

前言
若说20世纪是计算机的时代，那21世纪必然是机器人的时代。

第一台数字计算机的诞生引发了20世纪的电子工业革命。

如今，计算机特别是单片微型计算机（简称单片机）得到了迅猛发展。

单片机以其高性价比、高速度、体积小、可重复编程和方便功能扩展等优点，在实践中得到了广泛的应用。

目前，在市场上的众多产品中均能看到单片机的身影。

单片机也成为电子爱好者的必修课程，它渗透到我们生活的各个领域，几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹，因此，单片机的学习、开发与应用将造就一批智能化控制领域的科学家与工程师。

孩子们学习单片机，学习机器人，在学中玩，从玩中学，获得了不少的收获，如果让他们把学习到的知识应用到生活中去，制作出实实在在的单片机应用产品，那一定会更加的有意思。

目录
科普知识...................................................... - 2 -常用灭火器.................................................... - 2 -认识新模块.................................................... - 5 -火焰传感器.................................................... - 5 -牛刀小试...................................................... - 6 -马达.......................................................... - 7 -调速板........................................................ - 9 -小试牛刀..................................................... - 10 -制作灭火机器人............................................... - 11 -机器人系统框图：............................................. - 11 -程序参考..................................................... - 12 -常见故障处理................................................. - 12 -课后拓展..................................................... - 13 -制作心得..................................................... - 13 -
科普知识
祝融，传说中的古帝。

以火施化，号赤帝，后人
尊为火神。

有人说祝融是古时三皇五帝三皇之一。

住
在昆仑山的光明宫，是他传下火种，教人类使用火的
方法。

另一说祝融原叫重黎，在担任火正官时，黄帝
赐他姓“祝融氏”。

普罗米修斯偷取神的火种，为人类造福。

愤怒的宙斯
派天神把普罗米修斯锁在高加索山的悬崖绝壁上，用烈日
暴雨和“嗜血之鹰”折磨他。

普罗米修斯忍受着巨大的痛
苦，但他不后悔，也不屈服，情愿为人类而受苦。

考古表明，人类约在3000年前就
懂得用火。

古代人崇拜火，现代人利用
火，火的使用，增强了人们适应自然的
能力，是人类进化过程中的一大步。

然
而火患猛于虎，据联合国世界火灾统计
中心(WFSC)近年来不完全统计,全球
每年约发生火灾600万次～700万次,
每年死于火灾的人数约有6.5万人～7.5万人。

控制火是利用火非常重要的一环。

该如何控制
火呢？让我们先了解一下火是怎么来的。

燃烧的三
个条件：燃烧物、空气（氧气）和温度。

灭火时只
要去掉其中任何一个条件就可以终止燃烧。

常用灭火器
1、泡沫灭火器
灭火原理：使用泡沫灭火器灭火时，能喷射出大量
二氧化碳及泡沫，它们能粘附在可燃物上，使可燃物
与空气隔绝，破坏燃烧条件，达到灭火的目的。

2、干粉灭火器
灭火原理：一是靠干粉中的挥发性分解物，与燃烧
物发生化学反应，使燃烧链中断而灭火；二是靠干
粉的粉末落在可燃物表面，从而隔绝氧，进而灭火。

3、二氧化碳灭火器
灭火原理：二氧化碳灭火器的钢瓶中有液态的二氧化
碳，灭火时将其喷出，液态的二氧化碳变成气态，有
降温和隔绝空气的作用，以达到灭火效果。

4、水雾灭火器
灭火原理：水雾灭火器使用时能在可燃物表
面形成一层水膜，使可燃物与空气隔离，实
现灭火。

水雾可以漫布火场并蒸发吸收热量，
迅速降低火场温度，同时降低燃烧区空气中
氧的浓度，防止复燃。

5、风力灭火机
灭火原理：用机械能带动风机产生强有力的高速空气
流，用以吹击火焰，使燃烧物温度骤降并隔离火焰，
破坏其继续燃烧的条件，达到灭火目的。

风力灭火机适用扑打山林火灾，草原火灾，荒山草坡
火灾。

一般多机配合可取得较好的效果。

家庭发生火灾怎么办？
认识新模块
火焰传感器
火焰传感器可以通过火焰探头来检测火焰发出的特殊的光来识别是否有火焰，再经过辅助电路把探头的信号处理成CPU能识别的信号，这样我们就可以通过CPU来采集火焰信号了。

使用方法：
用三排线接到CPU上的IN端口，通过灵敏度调节旋钮来调节传感器感应火的距离。

顺时针调节增大感应距离（灵敏度提高），逆时针调节减小感应距离（灵敏度降低）。

使用模块进行编程。

如下图所示：当传感器有信号输出时信号灯（红）亮，为“YES”状态。

如下图所示：当传感器没有信号输出时信号灯（红）灭，为“NO”状态。

牛刀小试
知道了火焰传感器的使用方法那让我们来试一试吧！
制作火焰报警器，当有火灾发生时报警。

提示：报警行为可以利用以往学过的模块来完成。

参考框图：
闪光报警声音报警
为什么要用不同的方式报警呢？
马达
马达指的就是电动机。

英文名字叫Motor。

马达在我们的生活中很常见，它可以使轮子转动或使机器人完成某种动作的配件。

它有很多的应用，如电风扇、洗衣机、电吹风等等。

使用方法：
马达可以给我们的生活带来方便。

比如说：电风扇可以给我们降温，可以让我们的汽车向前走等等，那我们做灭火机器人小马达怎么样使用呢？在马达上加上扇叶可以做成一个小风扇，模拟风力灭火机。

调速板
单片机的接口往往不能直接连接马达，灯泡，喇叭等耗电量大的元件，因为这些元件工作需要较大的电流，单片机驱动能力不够，不能使元件正常工作，甚至损坏单片机。

那怎样才能控制大电流的设备呢？这时候就需要新模块了，今天我们来认识
一个具有大电流驱动能力的模块——调速板，它可以让单片机通过OUT口来控制马达，驱动马达转动，并且可以调节马达转速。

而且还可以使用外部供电，大大增强驱动能力。

使用方法：
用模块打开，用模块关闭。

小试牛刀
任务：使用小马达、调速板制作一个小风扇。

并且编程控制一下，让你的马达飞速转动吧！
参考框图：
编程：
注意：因为马达在启动的时候需要的电流较大，所以使用调速板调速的时候要先把调速旋钮调到最大。

制作灭火机器人
学习了这么多的新模块，让我们来制作灭火机器人吧！
灭火机器人是由沿线走机器人改装升级而成的。

它加装了火焰传感器、马达、风扇、调速板等新模块，机器人可以沿着黑线行走，中途遇到火源之后启动风扇把火吹灭，实现灭火功能。

机器人系统框图：
参考接线：
左侧红外线传感器IN1，右侧红外线传感器IN2，火焰传感器IN3，调速板OUT5。

工作流程：
没有火情发生的时候机器人沿着黑线前进，当火焰传感器探测到火焰的时候机器人停止，启动风扇，持续若干秒，灭火之后，风扇停止，机器人继续沿线行走，如果火没有被灭掉的话那么停下来重新灭火，直到将火灭掉。

程序参考
常见故障处理：
1、机器人如果不能沿线走的话，检查一下程序，如果还不能解决，检查红外线传感器的搭建高度，和红外线传感器探头朝向，使其达到最佳状态。

2、机器人在行走的过程中，如果检测不到火源，那我们就要调节火焰传感器的灵敏度和角度，使其到达最佳状态。

3、如果扇叶不能转动，检查连线和编程，如果还不行，就把调速板调到最大。

4.、如果扇叶转动，却不能把火吹灭，那就去调节扇叶的吹风方向和高度，如果还不行，把调速板调到最大。

5、如果风扇无力，或者行进中速度很慢，那么请更换电池。

课后拓展
1、把扇叶用纸板加大，增强风力，制作强力风扇。

2、可以根据我们工具箱里的东西，适当的加一些配件，使其更加的具有趣味性.比如加装伺服马达，制作摇头风扇。

3、新学了这么多的模块，你能使用它们再创造出新的机器人吗?
制作心得
你在制作过程中遇到了哪些问题？怎么解决的？
你的机器人跟别人的比有哪些优点？
自己再制作过程中有什么心得体会呢？
把它们写一写吧！。