灭火小车控制系统毕业设计论文

石河子大学本科毕业设计（论文）

图3-8 驱动电机模块原理图

3.2.4 电源系统方案设计

由于本系统需要电池供电，我考虑了如下集中方案为系统供电。

方案1： 采用8节1.5V干电池供电，电压达到12V，给支流电机供电，然后将12V电压再次降压、稳压后给单片机系统和其他芯片供电。并且电池的价格比较低。

方案2：采用3节4.2V可充电式锂电池串联共12.6V给直流电机供电，经过7812的电压变换后给支流电机供电，然后将12V电压再次降压、稳压后给单片机系统和其他芯片供电。锂电池的电量比较足，并且可以充电，重复利用，因此，这种方案比较可行。但锂电池的价格过于昂贵，使用锂电池会大大超出我的预算，因此，我放弃了这种方案。

方案3：采用12V蓄电池为直流电机供电，将12V电压降压、稳压后给单片机系统和其他芯片供电。蓄电池具有较强的电流驱动能力以及稳定的电压输出性能。但蓄电池的体积过于庞大，在小型电动车上使用极为不方便，

综上考虑，我选择了方案1。

采用稳压芯片给各个芯片提供稳定的工作电压，其芯片的具体参数如下： 稳压芯片LM7805CV、LM7812CV

1． LM7805CV的技术指标如下表：

表3-3 稳压芯片7805参数

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石河子大学本科毕业设计（论文） 2.电源模块电路原理图

由于单片机及所有的传感器系统供电采用的是5V的电源，而车体要良好的运行电机的供电电压应该达到12V，所以在电源的处理上采用了稳压芯片7805CV和7812CV。

图3-9 电源部分电路图

通过对比三个方案，发现第三个方案要比前两个更加的可靠稳定，这一点对灭火机器人的性能的发挥很重要。所以，选择第三种方案。

3.2.5 火焰检测系统设计

方案1：火焰传感器是模拟传感器。它利用红外敏感型元件AC4067对红外信号强度的检测并将其转换为机器人可以识别的信号，从而来检测火焰信号。如下图为火焰传感器电路。

图3-10火焰传感电路

火焰传感器可以用来探测波长在700nm ~ 1000nm范围内的红外线，探测角度为60º；，其中红外线波长在880nm附近时，其灵敏度达到最大。红外火焰探头将外界红外光的强弱变化转化为电流的变化，通过A/D转换器反映为0～255范围内数值的变化。外界红外光越强，数值越小；红外光越弱，数值越大。在机器人设计中，红外火焰探头起着非常重要的作用，它可以用作机器人的眼睛来寻找火源或其他物体。利用它可以制作灭火机器人、足球机器人等。

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石河子大学本科毕业设计（论文） 3.2.6 车体方案设计

方案1：购买玩具电动车。购买的玩具电动车具有组装完整的车架车轮、电机及其驱动电路。但是一般的说来，玩具电动车具有如下缺点：首先，这种玩具电动车由于装配紧凑，使得各种所需传感器的安装十分不方便。其次，这种电动车一般都是前轮转向后轮驱动，不能适应该题目的方格地图，不能方便迅速的实现原地保持坐标转90度甚至180度的弯角。再次，玩具电动车的电机多为玩具直流电机，力矩小，空载转速快，负载性能差，不易调速。而且这种电动车一般都价格不菲。因此我们放弃了此方案。

方案2：自己制作电动车。经过反复考虑论证，我制定了左右两轮分别驱动，前万向轮转向的方案。即左右轮分别用两个转速和力矩基本完全相同的直流减速电机进行驱动，车体前部装一个万向轮。这样，当两个直流减速电机转向相反同时转速相同时就可以实现电动车的原地旋转，由此可以轻松的实现小车坐标不变的90度和180度的转弯。

在安装时我保证两个驱动电机同轴。当小车前进时，左右两驱动轮与前万向轮形成了三点结构。这种结构使得小车在前进时比较平稳，可以避免出现后轮过低而使左右两驱动轮驱动力不够的情况。为了防止小车重心的偏移，前万向轮起支撑作用。

对于车架材料的选择，我们经过比较选择了有机玻璃。用有机玻璃做的车架比塑料车架更加牢固，比铁制小车更轻便，美观。 综上考虑，我们选择了方案2。

3.2.7 风扇模块设计

灭火风扇的驱动电路如图3-12所示。其中Port接到单片机的P0.5、P0.6接口上。单片机输出Port控制信号用以驱动灭火电机动作。由于选用的是增强型MOS管，所以，当Port信号为高时，MOS管在VGS下开始工作，MOS导通，风扇开始动作，进行灭火；当Port信号为低时，由于增强型MOS管特点，VGS=0时，iD=0。此时，MOS截止，风扇不动作。

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图3-11 风扇控制电路

3.3 本章小结

本章通过框图的形式介绍了各个系统模块的设计，将避障模块、驱动电机模块、电源模块、火焰检测模块、风扇控制等几部分的设计思路作了详细分析，通过阅读本章内容可对本智能灭火小车控制系统的硬件设计全面了解。

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