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电子设计大赛题目：智能电动消防车学校：黑龙江工业学院院系：电气与信息工程系队员：翁铭创、王凯歌、周姿茜时间：2015.6.11摘要本智能电动消防车以单片机为控制核心，配合红外对管的红外循迹模块、L298N电机驱动模块以及火焰传感器，合理的利用了整个芯片以及各个部件的综合性能，采用火焰传感器对蜡烛进行探测，利用风扇能够顺利的将其按要求吹灭。本系统完成了题目要求的全部基本要求和发挥部分要求，在整体上保证了设计任务的超额完成。关键字单片机智能电动消防车灭火1.引言1.1设计任务与要求该任务是让设计制作一个电动消防车，能到消防场地任意地点进行灭火作业。以蜡烛模拟火源，火源随机分布在场地中，能够达到以下要求：1、基本要求（1）在场地中随机放置一只蜡烛。消防车从车库启动，计时开始，消防车同时发出出库声音提示。消防车从车库出口驶出车库，自动行走到距离火源10cm以内区域，发出火警声音提示，停车3秒钟。（2）消防车执行灭火工作，灭火完毕后，发出火灭声音提示。（3）消防车经由车库出口自动返回到车库，停稳后，发出返库声音提示，计时结束。（4）上述过程用时尽可能少。2、发挥部分（1）在场地中随机放置三只蜡烛。消防车从车库启动，计时开始，消防车同时发出出库声音提示。消防车从车库出口驶出车库。（2）消防车能够找到一个火源，并自动行走到距离火源10cm以内区域，发出火警声音提示，停车3秒钟。然后消防车执行灭火工作，灭火完毕后，发出火灭声音提示。（3）再寻找下一个火源，重复过程（2），直到三个火源都被扑灭。（4）扑灭三个火源后，消防车经由车库出口自动返回到车库，停稳后，发出返库声音提示，计时结束。（5）上述过程用时尽可能少。1.2目的意义通过这次任务的完成，学生通过努力完成题目的各项要求，使得学生可以得到问题的解决方法和策略，从实践中学习很多知识，能够对待问题多方法处理，多角度处理，不仅增强了动手实践能力和团队协作精神，更懂得了联系实际的重要性，对以后的学习和工作气到了极大地促进作用。在现实生活中电动消防车除具有火灾扑救的主要功能外，还兼具消防巡逻、消防宣传等功效于一身，其小巧的身形和多样化的功能，为小街道防、灭火工作发挥重要作用，增添了科技含量和技术指标。更加方便、快捷，保持了救火工作的有效性和持续性。消防车外观小巧灵活、机动性强。电动消防车的优点是节能环保，行驶成本低，车型小可以迅速到达一些狭窄的街道，在大的消防车到达之前对火势进行控制可以说是灭火在萌芽状态，这一点相比传统燃油消防车优势十分明显。电动消防车行驶时噪音小，零排放符合环保要求。1.3主要方法与工具主要利用的是单片机控制，结合了电源模块、红外循迹模块、检测火焰模块、电机驱动模块、利用蜂鸣器的声音模块以及灭火模块构成了整个智能电动消防车。2.方案的设计与论证系统总体设计框图如图所示：经过反复论证，我们最终确定了如下方案：（1）采用AT89C52单片机作为主控制器。（2）采用专用芯片L298N作为电机驱动芯片。（3）采用航模锂电池供电，采用7805稳压芯片使电压达到所需电压值，供电给智能消防小车各个部分。（4）采用五路循迹模块起到红外循迹的作用。（5）采用火焰传感器实现探测火焰。（6）采用蜂鸣器及时发出声音。（7）在检测出火焰之后，用风扇将其吹灭。3.原理分析与硬件电路图设计系统流程图如下，车体按照规划好的路线前行，当探测到火源时完成灭火动作，回到原来位置，然后原路回库3.硬件电路设计整个智能电动消防小车由控制模块、电机驱动模块、电源模块、红外循迹模块、检测火源模块、声音模块以及灭火模块七个模块组成其硬件电路。4．系统的测试与误差分析4.1测试仪器及设备表2测试仪器设备清单仪器名称型号用途数量数字万用表VICTORVC9801A+测量各电路工作情况1秒表记录时间1蜡烛火源3测试用跑道进行灭火小车实际测试24.2功能测试方案1、在仅随机在场地放置一支蜡烛的情况下对小车进行测试，检测小车是否能沿指定路线运动，并找到火源，将之熄灭。并按竞赛要求发出提示音。记录完成时间。2、在场地随机放置三支蜡烛的情况下对小车进行测试，检测小车是否能沿指定路线运动，并依次找到火源，将之熄灭。并按竞赛要求发出提示音。记录完成时间。4.3功能测试结果1、在场地中随机放置一根蜡烛。小车从车库启动，发出出库提示音。之后小车能够顺利循迹行走并且找到蜡烛，此时，蜂鸣器发出找到火源的火警声音提示。小车按照预定路线将蜡烛熄灭后，蜂鸣器发出灭火声音提示。测试所用时间。之后小车循迹返回仓库，停稳后，蜂鸣器发出返库声音提示。测试整个过程的时间。2、在场地中随机放置三根蜡烛，小车能够顺利循迹并且依次找到蜡烛且将火熄灭。找到第一根蜡烛时，蜂鸣器发出找到火源的火警信号。小车按照预定路线将第一根蜡烛熄灭后，蜂鸣器发出灭火信号。测试完成这些动作所用时间。找到第二根蜡烛时，蜂鸣器发出找到火源的火警信号。小车按照预定路线将第二根蜡烛熄灭后，蜂鸣器发出灭火信号。测试完成这些动作所用时间。找到第三根蜡烛时，蜂鸣器发出找到火源的火警信号。小车按照预定路线将第三根蜡烛熄灭后，蜂鸣器发出灭火信号。测试完成这些动作所用时间。之后小车循迹返回仓库，停稳后，蜂鸣器发出返库声音提示。测试整个过程的时间。5.结论测试表明，小车能够较好的完成题目要求的基本要求和部分发挥部分。在现实生活中电动消防车除具有火灾扑救的主要功能外，还兼具消防巡逻、消防宣传等功效于一身，其小巧的身形和多样化的功能，为小街道防、灭火工作发挥重要作用，增添了科技含量和技术指标。更加方便、快捷，保持了救火工作的有效性和持续性。消防车外观小巧灵活、机动性强。电动消防车的优点是节能环保，行驶成本低，车型小可以迅速到达一些狭窄的街道，在大的消防车到达之前对火势进行控制可以说是灭火在萌芽状态，这一点相比传统燃油消防车优势十分明显。电动消防车行驶时噪音小，零排放符合环保要求。参考文献[1]郭天祥.新概念51单片机C语言教程[M]北京：电子工业出版社，2009。[2]谭浩强.C语言程序设计(第三版)[M]北京：清华大学出版社，2005。[3]阎石.数字电子技术基础(第五版)[M]北京：高等教育出版社，2006.10。[4]华成英.模拟电子技术基础（第四版）[M]北京：高等教育出版社，2006.06。[5]邱关源.电路（第五版）[M]北京：高等教育出版社，2006.05。附录c语言程序：#includereg52.h#defineuintunsignedint#defineucharunsignedcharuinti,xian;sbitzuojing=P1^0;//控制左电机前进sbitzuotui=P1^1;//控制左电机后退sbityoujing=P1^2;//控制右电机前进sbityoutui=P1^3;//控制右电机后退sbitzuo=P2^0;//左边寻火传感器sbitzhong=P1^5;//中间边寻火传感器sbityou=P1^6;//右边寻火传感器sbitshang=P1^7;//上边寻火传感器sbitfengshanzuo=P2^2;//风扇开关sbitfengshanyou=P2^3;//风扇开关sbitfengming=P2^4;//蜂鸣器开关sbitzzuoji=P0^6;//最左边的循迹传感器sbitzuoji=P0^0;//左中边的循迹传感器sbitzhongji=P0^7;//中间的循迹传感器sbityouji=P0^2;//右中边的循迹传感器sbityyouji=P0^3;//最右边的循迹传感器voiddelay_50us(uintt)//大约50us的延时{ucharj;for(;t0;t--)for(j=19;j0;j--);}voiddelay_50ms(uintt)//大约50ms的延时{uintj;for(;t0;t--)for(j=6245;j0;j--);}voidfengshan()//风扇转动{fengshanzuo=1;fengshanyou=0;}voidfengshanting()//风扇停止{fengshanzuo=1;fengshanyou=1;}voidfengmingqi()//灭火蜂鸣器开{fengming=0;delay_50ms(80);fengming=1;delay_50ms(80);fengming=0;delay_50ms(80);fengming=1;delay_50ms(80);fengming=0;delay_50ms(80);fengming=1;delay_50ms(80);}voidkufengmingqi()//出入库蜂鸣器器开{fengming=0;delay_50ms(80);fengming=1;}voidtingzhi()//小车停止{zuojing=1;zuotui=1;youjing=1;youtui=1;}voidqianjin()//小车前进{zuojing=0;zuotui=1;delay_50us(50);zuojing=1;zuotui=1;delay_50us(10);youjing=0;youtui=1;delay_50us(50);youjing=1;youtui=1;delay_50us(10);}voidhoutui()//小车后退{zuojing=1;zuotui=0;delay_50us(50);zuojing=1;zuotui=1;delay_50us(10);youjing=1;youtui=0;delay_50us(50);youjing=1;youtui=1;delay_50us(10);}voidyouzhuang()//小车右转{zuojing=0;zuotui=1;youjing=1;youtui=0;delay_50us(100);zuojing=1;zuotui=1;youjing=1;youtui=1;delay_50us(40);}voidzuozhuang()//小车左转{zuojing=1;zuotui=0;youjing=0;youtui=1;delay_50us(100);zuojing=1;zuotui=1;youjing=1;youtui=1;delay_50us(40);}voidyouguai()//小车右拐{zuojing=0;zuotui=1;youjing=1;youtui=0;delay_50us(20);zuojing=1;zuotui=1;youjing=1;youtui=1;delay_50us(20);}voidzuoguai()//小车左拐{zuojing=1;zuotui=0;youjing=0;youtui=1;delay_50us(20);zuojing=1;zuotui=1;youjing=1;youtui=1;delay_50us(20);}voidzuoguai90()//小车左拐90度{uinti;i=400;while(i10){i--;zuozhuang();}}voidyouguai90()//小车右拐90度{uinti;i=400;while(i10){i--;youzhuang();}}voidjiaozheng()//校正小车的方向{while((zzuoji==1)&&(yyouji==1)){qianjin();while((zzuoji==1||zuoji==1)&&(yyouji==0||youji==0)){i=100;while(i0){i--;houtui();}i=150;while(i0){i--;youguai();}}while((zzuoji==0||zuoji==0)&&(yyouji==1||youji==1)){i=100;while(i0){i--;houtui();}i=150;while(i0){i--;zuoguai();}}}while((zzuoji==0)&&(yyouji==0)){qianjin();while((zzuoji