基于AVR单片机的循迹灭火智能小车的研发.docx

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1、题目：基于AVR单片机的循迹灭火智能小车的研发目录摘要in关键字IIIAbstractIVKeywordsIV第1章绪论-1-1.1 智能车的作用及其重要性-1-1.2 智能车的国内外现状-1-1.3 对于智能小车的发展我国面临的问题-2-1.4 本章小结-3-第2章任务要求及方案选择-4-2.1 任务要求-4-2.2 系统各方案的选择-4-2.2.1 车身的选择-4-2.2.2 单片机的选择-5-第3章系统硬件方案-6-3.1 系统硬件设计方案-6-3.2 总体设计思路图-6-3.3 各个模块的设计-7-3.3.1 循迹模块-7-3.3.2 驱动模块-8-3.3.3 灭火模块-10-3.4

2、本章小结-11-第4章系统软件方案-12-4.1 系统软件的设计-12-4.2 系统引脚端口的分配：-12-4.3 系统流程图：-12-第5章系统调试-15-第6章总结16-参考文献：-17-致谢-18-附录-18-基于AVR单片机的循迹灭火智能小车的研发摘要本设计是一种基于AVR单片机的循迹灭火小车的系统，系统的设计采用总体设计，模块设计，程序的设计等，单片机通过程序使个模块有效的配合实现功能。系统采用AVR单片机作为主控制核心，通过1298N驱动利用红外传感器将路面的情况（黑，白）反馈到单片机中，单片机收到信号控制驱动模块使小车做出响应的动作，使小车能够按照线路循迹行走；利用火焰传感器将火

3、焰的位置检测到，将信号发送给单片机,单片机发出灭火指令，使风扇开始工作，直到蜡烛熄灭为止返回。结果表明：小车能够按照要求稳定行驶，完成题目要求。智能机器人发展前景广阔，目前只是机器人个体的研究，在人机结合方面将会成为未来的研究热点。世界各国都在加强智能机器人的研究，在未来的社会机器人将应用更加广泛。关键字：AVR单片机，红外传感器，火焰传感器，1298N电机驱动I11Thedeve1opmentofthesmartcartrackingandextinguishinginviewof51SCMAbstractThisdesignisaAVRmicrocontro11er-basedfire-e

4、xtinguishingcartrackingsystem,designsystemusestheovera11design,modu1edesign,processdesign,themicrocontro11erthroughtheprogramenab1esmodu1estoachieveeffectivecoordinationfunctions.TheuseofAVRmicrocontro11erasthemaincontro1center,usinganinfraredsensordrivenbytheroadcondition298N(b1ackandwhite)feedback

5、tothemicrocontro11er,themicrocontro11erthereceivedsigna1drivecontro1modu1ea11owsthecartorespondtotheaction,thecarisab1etowa1kthe1ineinaccordancewithatracking;usef1amesensordetectsthepositionofthef1ame,sendsasigna1tothemicrocontro11er,MCUsendscommandfire,thefanstartworkunti1thecand1eisextinguished.Th

6、eresu1tsshowthat:thecarinaccordancewiththerequirementsofastab1e,comp1etequestionsasked.Inte11igentRobotbroadprospectsfordeve1opment,butatpresent,Robotindividua1s,intermsofman-machinecombinationwi11becomethefutureofresearch.Countriesinthewor1dtostrengthentheresearchofinte11igentrobot,therobotwi11bein

7、thefuturesocietymorewide1y.Keywords：AVRMCU,infraredsensor,f1amesensor,1298motordriver.第1章绪论1.1 智能车的作用及其重要性智能小车作为智能机器人的一种，具有非常灵活方便实用的优势，在工厂自动化处理中至关重要，随着智能机器人的发展，机器人在当今社会生活中的作用也越来越明显，尤其在一些特殊环境下贡献突出，深受广大人民的欢迎。现在智能机器人的研究以及受到许多国家的重视。机器人的发展日增月异，在几年的时间就已经应用在许多的行业中。如在煤矿的开采过程中，采用专用的机器人，能够发挥很好的监督作用，由于煤矿很多都是地下

8、作业，有很多意想不到的情况发生，而人本身不能在下面一直待着，这就需要一些智能设备取而代之，我们山西属于煤炭大省，在这方面的发展显得更加重要，智能机器人的发展可以有效的提高煤矿的安全生产率；在对智能车的研究方面，智能汽车和智能飞机的发展在对未来社会以及交通的发展带来翻天覆地的变化，这样将大大降低了人工成本，对于国家的发展非常关键，在军事方面的发展也非常可观。“先谋而后动，不打无准备的仗当今世界正在飞速发展，各个国家之间相互竞争，不是人数的竞争，不是粮食的竞争，不是国土的竞争，而是高科技的竞争，谁掌握了最顶端的高科技，谁就掌握了主动权，受到其他国家的拥护，才能保证更好的发展。1.2 智能车的国内外

9、现状在未来几年甚至几十年，许多大国都将机器人的发展放在首位，由此可见，智能机器人的发展至关重要。美国制造业的发展一直处于世界的领先水平，近些年，美国当局也在考虑制造业重心的转移问题，在2011年将制造业的发展方向转变为机器人的发展，美国科学基金会也在这方面给予了大力支持，这一系列举措使得美国的智能机器人的发展迅猛。除了美国以外，韩国的机器人发展也相对走向成熟，他的机器人制作已经做成为一种产业，推动各个领域的进步。德国的机器人发展相对较晚，政府早在2012年就开始了改革。欧盟在机器人的发展中注入重金达28亿，充分表明了对于机器人发展的关注。日本一直以来都是一个科技大国，科技强国。在机器人的发展方

10、面更是有着长远的打算，制订了一系列计划。通过机器人的发展带动其他产业的进步，改善社会环境，提高国民生活质量等等。通过文献智能机器人的现状，应用及其发展趋势，大连职业技术学院的，王晓芳，116037,我了解到机器人技术是近几年发展起来的新兴学科，随着计算机技术，网络技术，微电子技术的飞速发展，机器人技术也在飞速发展。在各国的机器人技术的发展中，美国的技术一直居于世界的领先地位，其技术全面，先进，适应性强，精度高，可靠性高，其视觉，触觉等人工智能技术已在航空，汽车等得到广泛应用；日本由于一系列扶植政策,各种机器人包括智能机器人发展迅速；欧洲各国的机器人发展均处于领先地位；我国由于起步较晚，各项技术

11、都有待进步。通过文献循迹智能小车系统的设计，解放军理工大学通信工程学院电子信息工程系，薛红，尹廷辉，苏勇，倪雪，210007,还有文献自循迹智能小车控制系统的设计与实现，浙江工业大学，朱思敏，他们分别使用52单片机,HCSI2XS128处理器，让我知道了在国内已经有很多人在智能小车方面做了很多研究。1.3 对于智能小车的发展我国面临的问题智能小车作为移动机器人一个分支，综合了传感器技术，单片机原理以及C语言的知识等，在各项技术领域都需要有重大突破。因此，我们国家对于智能设备的研究尤为重视，需要在现有的基础上不断的创新，实现更大的进步，造福于全人类。目前，对于我国的智能机器人的发展有以下几个特点

12、：第一，智能设备相对比较昂贵，不能够普及大众；第二，智能设备的功能还不够强大，在某些领域设备的可靠性，稳定性，灵敏性不够高；第三，智能设备越来越受到大众的欢迎，对于这一领域的研究人员也越来越多，发展前景比较好；目前，智能机器人技术发展的三个目标：第一，通过技术改进提高硬件设施与软件之间的很好结合，比如说小车的程序与小车车体上的传感器的很好结合，使得小车能够在特定的环境下按照要求去执行命令；第二，加强服务机器人的研究，提升机器人理解人的行为和抽象指令、人机沟通与协调合作能力，建立机器人安全机制；第三，在一些特殊的环境下实现人与机器人的密切结合，相互配合完成任务。比如在地震时期，一些坍塌的房屋下面

13、我们就很难进去进行探测，这就需要我们相对的机器人进行勘察，通过信息反馈，我们可以知道有没有搜救的必要性，大大节省了人力，物力还为其他需要救助的地方争取到了时间。机器人的研究势在必行，那么如何实现我们的目标呢？我们需要在以下几方面继续努力。第一，深入研究机器人与人类相互交流的原理，掌握关键技术，使未来的发展更加流畅；第二，加强人才的培养，重视机器人研究方面的人才培养，加大经济支持，为机器人的研究提供良好的环境。1.4 本章小结本章主要讲了智能机器人的的研究现状，相比之下我国的智能机器人的发展还有很大的提升空间，需要我们的继续努力，实现各项技术的突破。由于机器人的研究在未来的发展和市场的竞争等具有

14、至关重要的作用，因此需要引起极大的重视。还讲了一些智能机器人的主要组成部分以及它在各个领域的主要的用途等。第2章任务要求及方案选择2.1 任务要求图2.1场地（黑色方块为蜡烛的位置，左下角方块为小车出库的位置）2.2 系统各方案的选择2.2.1 车身的选择方案一：四驱车的造型。开始的想法是四驱车车身相对比较平稳，而且安装起来零件的地方也比较宽裕。车身在行走过程中也没有抖动现象。缺点是耗电量较大。方案二：履带车。这个车的优缺点和四驱车的类似，不同的是它的稳定性更高。缺点是它的行走速度缓慢而且耗电量大。方案三：带万向轮的两轮驱动。万向轮的加入使得整个车体在行走的过程中都比较灵活，但是对于程序的编写

15、还有小车的稳定性要求比较高，循迹比较麻烦。因此，综合考虑灵活性和稳定性的影响，我选择了第一种方案。2.2.2 单片机的选择PIC：P1C系列是一款比较早的单片机，在性能方面比较稳定可靠，在一些要求比较严格的领域使用。缺点：解密容易，性价比不高，有几款相对便宜还是比较常见的一种单片机，比如12系列。AVR系列：价格便宜。在一些比赛中经常见到。适合已经掌握了一些编程的人员，功能也比较强大，而且网上资料也多，学起来容易。缺点：原理比较复杂，学起来还是有点费劲，不建议初学者。51系列：相对比较容易，价格也比较便宜，生产时就己经考虑到与传统51的兼容问题，兼容做的很好，功能不够强大。缺点：功能不够强大，资料少。综合考虑，我选择了AVR单片机。第3章系统硬件方案3.1 系统硬件设计方案本文设计的是一种智能循迹灭火小车，该小车能够在给定的区域按照要求沿着白底黑线的路径行走，找到火源并且上去将火熄灭，循迹模块采用红外对管识别线路上的黑线，然后将识别的信号传送到单片机处理器中，单片机发出命令实现智能循迹。本设计的驱动模块是由1298N来驱动小车的两个轮子的，通过与循迹模块的配合实现功能，当CPU收到循迹模块发回的信息时，经过分析发出的相应的命令信号，那么驱动模块执行对应的前进，转弯或停止等功能；通过程序来控制两个电机的转速从而实现转弯等功能。