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12基于STC89C52RC单片机自主行驶消防预警车作者：王科举3目录摘要。关键词。一、设计任务概述。1.1、设计任务概述。1.2、基本任务。1.3、执行部件。二、系统方案论述与部件选择。2.1、车体选择与论证。2.2、控制模块选择。2.3、电源模块选择。2.4、电机驱动选择。2.5、电机选择。2.6、避障模块选择。2.7、报警模块选择。2.8、预警车最终方案。三、硬件系统与功能实现。3.1、控制模块原理及设计。3.2、电源模块原理及设计。3.3、电机驱动模块原理及设计。3.4、避障模块原理及设计。43.5、报警模块原理及设计。四、软件设计的原理及说明。4.1、主程序流程图。4.2、路面避障主流程图。4.3、预警车的部分程序清单。五、系统功能调试。5.1、使用仪器及设备清单说明。5.2、系统功能测试。5.2.1、各部件功能调试。5.2.2、成品工能调试。六、总结。七、结束语。八、参考文献说明。5摘要此作品为本人闲暇时光打发时间所作。此作品采用ＳＴＣ公司生产的８９Ｃ５２ＲＣ单片机作为主控制器，具有两个直流减速电机，外加超声传感器可以发出超声波并接收，利用发出与接收的时间差进行测距，与两个电机的完美搭配使之可以较为精确的躲避障碍。此外该小车还存有火焰传感器可以对火焰具有较为敏感的感应，从而实现消防预警的作用。此作品直流减速电机由ＨＧ７８８１芯片驱动，超声传感器采用HC-SR０４超声模块，火焰传感采用SBT4447火焰传感模块。可避障且可以对火灾实行预警作用，防范于未然。属于基础智能机器人。可避障且可以对火灾实行预警作用，防范于未然。属于基础智能机器人。关键字基本部分和发挥部分、超声避障、消防预警。一、设计任务概述。１.１、设计任务概述。6设计制作一个智能小车，该小车能按照要求自动运行，在一定的区域内该小车可进行消防预警达到防范火灾于未然的目的１.２、基本任务进行仓库或类似的狭小空间的消防巡逻，帮助人们进行巡逻达到消防预警的目的。１.３、执行部件。蜂鸣器、直流减速电机、超声传感模块、火焰传感模块。二、系统方案论证与部件选择。2.1、车体选择及论证。车体应尽可能的坚固，此外车体应存在一定量的孔洞，以确保所有的零部件能全固定于车上。7若空洞太少则会使小车整体结构不稳定，随时有车毁的可能，此外，若车体不够坚固，那后果可想而知，因此，进行车体选择是应足够慎重。2.2、控制模块选择。采用STC89C52单片机作为主控制器。STC89C52是一个超低功耗，和标准51系列单片机相比较具有运算速度快，抗干扰能力强，支持ISP在线编程，片内含8k空间的可反复擦写1000次的Flash只读存储器，具有256bytes的随机存取数据存储器（RAM），32个I/O口，2个16位可编程定时计数器。其指令系统和传统的8051系列单片机指令系统兼容，降低了系统软件设计的难度，电路设计简单、价格低廉，精确度和运算速度也都完全符合我们系统的要求。2.3、电源模块选择。采用7.2V可充电动力电池组。动力电池组具有较强的电流驱动能力及稳定的电压输出性能，经测试在用此种供电方式下，单片机和传感器工作稳定，直流电机工作良好，且电池体积较小、可以充电、能够重复利用等，能够满足系统的要求。2.4、电机驱动选择。因为小车电机内部装有减速齿轮组，考虑不需调速功能，采用市面易购的ＨＧ７８８１电机驱动芯片控制减速电机，该芯片是利用TTL电平进行控制，通过改变芯片控制端的输入电平，即可以对电机进行正转、反转和停止操作，亦能满8足直流减速电机的要求，用该芯片作为电机驱动具有的操作方便、稳定性好等优点。2.5、电机选择。采用直流减速电机。直流减速电机转动力矩大，体积小，重量轻，装配简单，使用方便，小车电机内部装有减速齿轮组，所以并不需要考虑调速功能，很方便的就可以实现通过单片机对直流减速电机前进、后退、停止等操作。2.6、避障模块选择。用超声波传感器进行避障。超声波传感器的原理是：超声波由压电陶瓷超声波传感器发出后，遇到障碍物便反射回来，再被超声波传感器接收。超声波传感器在避障的设计中被广泛应用。超声波传感器需要40KHz的方波信号来工作，超声波传感器对工作频率要求较高，偏差在1％内。2.7、报警模块选择。用火焰传感模块进行火焰感知然后通过简单的单片机驱动蜂鸣器电路实现火焰报警。火焰传感模块通过对火焰类似频段的光具有感知作用，通过对这一频段的光进行感知从而实现对火焰的感知。火焰模块工作电流1.6mA（5V）。此外加上简单的蜂鸣器驱动电路从而实现对火焰感知并报警的作用。2.8、预警车最终方案。9经过反复的探讨和论证我们最终确定智能救援小车的如下最终方案：1.车体采用淘宝直接进行购买。2.采用STC89C52RC单片机作为整个电路的控制核心。3.使用7.2V可充电动力电池组为系统提供基准电源。4.采用直流减速电机作为预警车系统的驱动电机。5.使用电机专用驱动芯片HC7881作为直流减速电机的驱动芯片。6.使用HC-SR04超声测距模块作为避障模块。7.使用SBT4447火焰传感模块作为预警车监控有无火情的监控系统。8.使用简单的单片机驱动蜂鸣器电路作为预警车的警报系统。三、硬件系统与功能实现。3.1、控制模块原理及设计。微控制器电路是整个智能救援小车系统的核心控制部分，它负责对各路传感信号的采集、处理、分析及对各部分硬件电路进行调整。本设计制作的智能救援小车系统以STC89C52单片机最小系统电路为整个系统的控制电路，通过各种传感器电路，采集各种传感器信息，以发出各种控制信号命令，来完成相应的操作，单片机控制电路原理图如所示：10单片机控制系统原理图3.2、电源模块原理及设计。电源电路为系统提供基准电源，是整个系统工作稳定性关键所在，本系统采用7.2V可充电动力电池组，可充电反复利用，动力电池组具有较强的电流驱动能力及稳定的电压输出性能，经测试在用此种供电方式下，单片机和传感器工作稳定，直流电机工作良好。其充电电路原理图如图所示：3.3、电机驱动模块原理及设计。ＨＧ７８８１可直接的对电机进行控制，无须隔离电路。通过单片机的I/O输入改变芯片控制端的电平，即可以对电机进行正反转，停止的操作（表1是其使能端、输入引脚11和输出引脚的逻辑关系。），操作非常方便，亦能满足直流减速电机的大电流要求。调试时在依照上表，用程序输入对应的码值，即可以实现对应的操作。其驱动电路原理图如下所示：3.4、避障模块原理及设计。用超声测距模块进行避障。超声测距模块实际发射头与接收头于一体的检测开关，其工作原理是根据发射头发出的超声波，被物体反射，接收头据此做出判断是否有障碍物。当有超声波反射回来时，输出低电平。当没有超声波反射回来时，输出高电平。单片机根据接收头电平的高低做出相应控制，避免小车碰到障碍物。由于接收管输出TTL电平，有利于单片机对信号的处理。小车采用超声测距模块进行避障的电路原理图如下图所示：3.5、报警模块原理及设计。用火焰传感模块外加一个单片机驱动蜂鸣器电路实现。火焰传感模块就是接受外部光的光学检测开关，其工作原理是根据接收头接收760nm—1100nm波段的光波。若接收到次波段的波则输出高电平，若未接受到则输出低电平。单片机12根据接收头电平的高低做出相应控制，以确定是否有火情。由于接收管输出TTL电平，有利于单片机对信号的处理。小车采用火焰传感模块的电路原理图如下图所示：13四、软件设计的原理及说四明。4.1、主程序流程图。主程序流程图4.2、路面避障主流程图。开始系统初始化超声避障模块测距NY前进左转到达某点火焰传感模块蜂鸣器响无操作144.3、预警车的部分程序清单。五、系统功能调试。5.1、使用仪器及设备清单说明。设备名称生产厂家设备名称生产厂家各种电阻、电容任意厂商电机驱动模块C4A289C52RC单片机STC公司直流减速电机任意厂商超声测距模块C7A2车体任意厂商火焰传感模块C7B2电烙铁、钳子、焊锡.任意厂商5.2、系统功能测试。条件未允许5.2.1、各部件功能调试。条件未允许5.2.2、成品功能调试。条件未允许六、总结。测试表明，小车能够较好的完成成设想功能。同时本智能消防预警小车的特色是：超声测距模块判断避障物的准确、HC-SR04芯片稳定的完成测距从而达到避障目的、预警车应用了HG7881芯片驱动直流减速电机，经测试我们发现其性15能稳定，且淘宝购买时商家态度很好。预警车系统运行正常，各模块电路参数稳定。为此次无聊的假期，较不无聊的度过画上一个圆满的句号。七、结束语。首先，感谢西安电子科技大学给我这样长又无聊的假期，在本人有生以来最无聊的寒假中，通过我的不断努力，我完成了消防预警车的设计与制作，本设计中的预警车能完成设想中的功能，同时也提高了我的创新意识和打发无聊时光的经验，培养了我认真分析问题、独立解决问题的能力，巩固了我对所学理论的实际运用。还锻炼了我的动手实践能力，使我更有信心在电子行业中继续学习下去。16在这样蛋疼的假期里边，干这种打发无聊时光的事情，使我受益匪浅，终生难忘。我不仅完成了一件作品，而且我在调试的过程中遇到了不少问题，如在避障、报警、硬件和软件上的问题，通过我的努力研究问题被解决，此次挑战寂寞战胜无聊感的任务中我不仅取得了成功，而且也是人生的一笔精神财富。当然，由于我的知识能力和水平有限，有些地方还不是很完善，系统也存在一定的缺陷和不完善的地方，特别是软件上，希望可以得到广大无聊人士的纠错点评，在次提前谢谢大家。八、参考文献说明。【1】51单片机C语言开发与应用技术。化学工业出版社【2】单片机C语言轻松入门。北京航空航天大学出版社【3】单片机应用系统设计。机械工业出版社