基于单片机的智能灭火机器人
摘要:智能灭火机器人采用AT89C52单片机作为主控芯片,通过单片机模拟PWM信号控制电机速度,利用红外避障传感器指导其前进,并通过火焰传感器寻找火焰,继电器控制小水泵抽水,达到灭火的效果,此系统集信号检测、传输、处理和控制于一体的控制系统,代
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了智能机器人系统的发展方向。
关键词:灭火机器人;AT89C52;PWM;小水泵
中图分类号:TP242;TP273.5 文献标识码:A 文章编号:1674-7712 (2014)06-0000-01
智能机器人是21世纪新的热点,也是一个国家整体实力的显示。智能灭火机器人作为消防部队中的新兴力量,加入了抢险救灾的行列。[1]一旦事故发生,假如没有有效的方法、装备及设施,救援人员将无法进入事故现场,而此时,智能灭火机器人的应用将大大提高消防部门扑灭恶性火灾
的能力,对减少国家财产损失和灭火救援人员的伤亡具有重要的作用。[2-3]
以AT89C52单片机为基础,设计了智能灭火机器人。
一、智能灭火机器人系统的总体设计
二、系统的硬件设计
(一)电源模块设计
(二)电机驱动模块设计
电机驱动采用L298N双H桥直流/步进电机驱动芯片。通过单片机模拟PWM信号,控制电机的转速。
L298N是一个具有高电压大电流的全桥驱动芯片,其响应频率高,一片L298N可以分别控制两个直流电机。并且可以直接通过电源来调节输出电压;可以直接用单片机的I/O 口提供信号,而且带有使能端,方便PWM调速,电路简单,性能稳定,使用比较方便。
(三)火焰传感器模块设计
火焰传感器利用红外线对对火焰非常敏感的特点,使用特制的红外线接受管来检测火焰,然后把火焰的亮度转化为高低变化的电平信号,输入到中央处理器中,中央处理器根据信号的变化做出相应的程序处理。
(四)继电器及微型小水泵设计
1.继电器:采用松乐SRD-5VDC继电器,当输入电压达到规定值时,能使被控制的输出电路导通或断开,具有动作快、工作稳定、使用寿命长、体积小等优点。
2.微型小水泵:微型小水泵,具备一进一出的抽水口、排水口各一个,并且在进口处能够持续形成真空或负压,排水口处形成较大输出压力,抽水力较大。
采用微型小水泵灭火比风扇扇风灭火速度更快,效率
高,且小水泵起动快、易控制,寿命长,低功耗,运行可靠等优点。
3.红外避障模块设计:根据光线发射头发出的光束,被物体反射,其接收电路据此做出判断反应,物体对红外光由同步回路选通而检测物体的有无。
三、系统的软件设计
系统由以下四个模块设计:主程序模块,PWM调速模块,避障模块,灭火模块。
(1)主程序模块:主要完成程序的初始化,以及对各模块的调用。(2)PWM调速模块:主要用于对电机的速度进行控制。(3)避障模块:用于指导小车前进,以及辅助寻找房间入口。(4)灭火模块:找到火源后,启动继电器工作,打开水泵,熄灭火焰。
四、系统的性能测试
在实际的设计中,首先进行了系统的硬件测试,分别模拟了几个房间,以蜡烛模拟火源。先分别对各个传感器进行单独调试,然后,各个模块组合,进行调试,最后,对主控芯片输入程序,进行软件调试。
在一系列的调试中,遇到的问题主要有以下两个方面:第一:火焰传感器安装角度有问题,以至未能发现角落中的火焰,通过实际测试,改变火焰传感器的角度,问题得到解决。第二:电机转速过快,利用避障模块并不能准确地找到
房间,通过调试PWM信号的给定值,使电机转速合适,顺利找到房间。
五、结束语
将所学的电子电路知识运用到实践中,能解决生活中的很多问题。此系统模拟了现实生活中消防灭火的过程,通过升级和扩展,能够运用到现实生活中。对于消防员无法到达的高温、黑暗、有毒和浓烟等危害环境中,可利用灭火机器人完成消防任务。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。
参考文献:
[1]陈义芳.灭火机器人[J].时代消防,2000(06):15-32.
[2]李宗学,王志国,苏曦等.国际赛制灭火机器人设计与实现[J].现代商贸工业,2013(01):35-50.
[3]李凤强.简易灭火机器人设计[J].中国科技信息,2012 (10):12-45.
[作者简介]胡红伟(1990.08-),男,河南周口人,研究方向:基于单片机的灭火系统的研究。
浙公网安备 33021202002483