CN105107124A - 一种智能避障灭火机器人控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种智能避障灭火机器人控制系统。它包括STC12C5A60S2控制模块、遥控器模块、红外传感器、壁障传感器、电机模块、避障模块、火源检测模块、短信模块、灭火模块。遥控器模块的输入端与STC12C5A60S2控制模块的输入端连接,红外传感器将检测到的火源信号传到STC12C5A60S2控制模块中。STC12C5A60S2控制模块的输出端与电机模块,避障模块,火源检测模块、短信模块、灭火模块的输入端连接,电源模块为STC12C5A60S2控制模块、遥控器模块、电机模块、避障模块、火源检测模块、短信模块、灭火模块提供电源。本发明满足一般的灭火要求,且成本较低,较好的性价比,它可以在没有人或者没有人注意的时候发现火源,找到火源,并且灭掉火源,从而保障人们的生命财产安全。
Description
技术领域
本发明涉及一种智能避障灭火机器人,具体说是一种智能壁障灭火机器人的控制系统。
背景技术
随着科技的发展和社会的进步,在过去的几十年里,大量的高楼大厦、核工厂和化学实验室等不断出现,当发生火灾时,不仅难于进行灭火,而且其中的很多危险因素都直接威胁着消防队员的生命安全和社会自然的和谐。所以智能灭火机器人作为消防领域中的一只新兴的力量应运而生。它可以在没有人或者没有人注意的时候发现火源,找到火源,并且灭掉火源,从而保障人们的生命财产安全。而且可以在高温、强热辐射、浓烟、地形复杂、障碍物多、化学腐蚀、易燃易爆等恶劣环境中进行火场侦察、化学危险品探测、灭火、冷却、洗消、破拆、救人、启闭阀门、搬移物品、堵漏等作业,代替消防队员完成一些危险的工作,从而减少不必要的伤亡。
发明内容
本发明的目的是针对消防领域中火灾的不确定性以及对消防人员可能产生身体危害,提供一种智能避障灭火机器人控制系统,可以在没有人或者没有人注意的时候发现火源,找到火源,并且灭掉火源,并且可以代替消防队员完成一些危险的工作,从而减少不必要的伤亡。
为达到目的,本发明采用如下技术方案:
一种智能避障灭火机器人,一种智能避障灭火机器人系统,包括STC12C5A60S2控制模块、遥控器模块、远红外传感器、避障传感器、电机模块、避障模块、火源检测模块、短信模块、灭火模块、电源模块。其特征在于:所述遥控器模块、远红外传感器和壁障传感器的输出端与STC12C5A60S2控制模块的输入端连接,检测单位中的红外传感器将检测到的火源信号传到STC12C5A60S2控制模块中。STC12C5A60S2控制模块的输出端与电机模块,避障模块,火源检测模块、短信模块和灭火模块的输入端连接,电源模块为STC12C5A60S2控制模块、遥控器模块、电机模块、避障模块、火源检测模块、短信模块和灭火模块提供电源。当在寻找火源,发射式光电开关避障传感器将检测到的障碍物转化为电平信号传输到STC12C5A60S2控制模块,根据障碍物的位置通过避障模块进行避障。当有些特定的工作环境是机器人无法实现智能行走,还可以通过遥控模块对机器人进行控制,尽量避免火灾的发生。
各主要组成模块及其功能说明如下:
1、STC12C5A60S2控制模块
STC12C5A60S2的核心部件是单片机STC12C5A60S2,它与MCS-51单片机产品兼容、8K字节在系统可编程Flash存储器、1000次擦写周期、全静态操作:0Hz~33Hz、三级加密程序存储器、32个可编程I/O口线、三个16位定时器/计数器八个中断源、全双工UART串行通道、低功耗空闲和掉电模式、掉电后中断可唤醒、看门狗定时器、双数据指针、掉电标识符。STC89C52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器,具有8K在系统可编程Flash存储器。使用高密度非易失性存储器技术制造,与工业80C51产品指令和引脚完全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统可编程,亦适于常规编程器。在单芯片上,拥有灵巧的8位CPU和在线系统可编程Flash,使得STC89C52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。STC12C5A60S2单片机在电子类产品中有广泛的应用。图2所示为STC12C5A60S2的引脚分布图。主要引脚功能如下
单片机STC12C5A60S2与其他控制模块连接的I/O分配如下表所示
系统I/O分配表
2、遥控模块
遥控器模块采用PT2262/2272编解码芯片PT2262/2272是一种CMOS工艺制造的低功耗低价位通用编解码电路,PT2262/2272最多可有12位(A0-A11)三态地址端管脚—悬空、接高电平、接低电平,任意组合可提供531441地址码,PT2262最多可有6位(D0-D5)数据端管脚,设定的地址码和数据码从17脚串行输出,可用于无线遥控发射电路。
图5为PT2262的引脚图,遥控器定义1、2、3、4、5、6为六个端口(分别PT2262引脚图上的A0,A1,A2,A3,A4,A5)分别于STC12C5A60S2控制模块上的P2.0、P2.1、P2.2、P2.3、P2.4、P2.5相连接,用于控制机器人前面两个驱动轮的前进,后退,左转,右转,遥控转置开启,遥控装置停止。
3、电机模块
电机模块包括,小直流电机和大直流电机。小直流电机控制二自由度云台,大直流电机控制两驱动轮。如图8为直流电机驱动电路示意图智能机器人行走主要靠前端的两个轮子,因此分别通过大直流电机对其控制,定义大直流电机A1,A2,B1,B2四个端口与STC12C5A60S2单片机P1.1,P1.2,P0.6,P0.7四个引脚相连接,A1,A2控制左轮的正反转,B1,B2控制右轮的正反转。两驱动轮配合一个万向轮进行行走。
两个RB-421舵机通过小直流电机来控制,小直流电机两个端口IN1与IN2分别与STC12C5A60S2单片机P2.0与P2.1相连用于控制一个舵机上下转动,一个舵机左右转动。
4、避障模块
避障模块采用避障传感器即反射式光电传感器,又名Arduino红外开关。图3所示为Arduino红外开关工作原理图。这种传感器的电压为直流5V,电流为100mA,测量范围3-80CM,而且是NPN常开。定义端口Out2与STC12C5A60S2单片机的P3.4相连接,其为低电平有效。避障程序流程图见图10,根据各种障碍物情况所应采取的壁障动作如下表所示。
避障动作表
注:0表示有障碍1表示无障碍
5、火源检测模块
火源检测模块采用远红外火焰传感器,将外界红外线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。外界的红外线越强,其数值越小;红外线越弱,其数值越大。这样,只要对A/D值进行相应处理就可以判断出火焰的位置。图7所示为A/D转换流程图。选用的远红外传感器的型号为TX05D,如图4所示TX05D的内部电路图。
为了减小误差,提高准确度我共用了4个远红外火焰传感器,安装在小车前部正上方,分“十”字排列,这样可以消除火源放置的各种特殊情况,减少程序编写的量。智能灭火小车在行走过程中需要完成的动作是左右运动和上下运动。左右运动是确定在机器人的周围是否有火源存在,而上下运动是确定火源的具体位置,从而使布置板的中心尽可以的准确对火源进行灭火。火源检测模块需要完成的动作和机器手完成的动作本质上是一样的,选用比较常用的舵机控制器来控制火源检测模块。舵机是一种位置伺服的驱动器,适用于那些需要角度不断变化并可以保持的控制系统。
此处采用两个RB-421舵机,此舵机有三条控制线,分别为:电源线、地线及控制线。电源线与地线用于提供内部的电机及控制线路所需的能源,电压通常介于3V—7.2V之间,采用常用的5V电压,电源线接在一块7805的芯片上,因为伺服电机会产生噪音,所以电源与处理系统的电源隔离。而控制线与单片机相连,单片机输入一个周期性的正向脉冲信号,这个周期性脉冲信号的高电平时间通常在1ms—2ms之间,而低电平时间应在5ms到20ms之间。水平舵机定义端口horizontal与STC12C5A60S2单片机P0.0相连,水平舵机定义端口vertical与STC12C5A60S2单片机P0.1相连,均为高电平有效。图11为7805电路图。
6、短信模块
短信模块采用TC35i模块,TC35i是德国SIEMENS(西门子)公司的一款双频900/1800MHZ高度集成的GSM模块,TC35i模块有40个引脚,通过一个ZIF(ZeroInsertionForce,零阻力插座)连接器引出。30、31、32脚为控制脚,其中30为RTCbackup,31为Powerdown,32为SYNC。将模块的30与31引脚分别于STC12C5A60S2控制模块P3.0与P3.1连接。图9为短信程序流程图。
7、灭火模块
灭火模块采用水泵抽取液体进行灭火。水泵定义控制口WATER与STC12C5A60S2控制模块P1.0口相连接。当火源检测模块检测到火源时,STC12C5A60S2控制模块输出低电平,水泵抽去液体喷射灭火。选择了用一个12V的小型直流电机来控制这个机械装置开启水泵,实现灭火效果。直流电机驱动电路使用最广泛的就是H型全桥式电路,这种驱动电路可以很方便实现直流电机的四象限运行,分别对应正转、正转制动、反转、反转制动。所以我本次就选用采用内部集成有两个桥式电路的专用芯片L298所组成的电机驱动电路来驱动这两个直流电机。设计中,把L298的OUTl、OUT2或者OUT3、OUT4之间接这个直流电动机;input1~input4输入控制电位来控制电机的正反转;Enable则控制电机停转。
8、电源模块
电源模块采用了一组电动车专用的高功率12V20AH的电池,标称电压为24.6V,为电机模块中的直流大电机和小电机供电。针对这次的高功率电机的影响采用了双电源的方式,另外提供一个12V的小蓄电池为STC12C5A60S2控制模块、火源检测模块、避障模块。STC12C5A60S2单片机需要的是5V的电压,所以我选用了一块7805芯片为单片机提供电压5V的稳定电压。其电路图如图11所示。
与现有技术相比,本发明具有如下突出的实质性特点和显著优点:
本发明提供的智能壁障灭火机器人控制系统装备的灭火小车可以在没有人或者没有人注意的时候发现火源,找到火源,并且灭掉火源,从而保障人们的生命财产安全。而且可以在高温、强热辐射、浓烟、地形复杂、障碍物多、化学腐蚀、易燃易爆等恶劣环境中进行火场侦察、化学危险品探测、灭火、冷却、洗消、破拆、救人、启闭阀门、搬移物品、堵漏等作业,代替消防队员完成一些危险的工作,从而减少不必要的伤亡。本发明成本较低,具有较好的性价比;智能化装置同时可实现遥控操作;体积较小节省了材料,不用时便于放置、节省空间。
附图说明
图1为本发明智能壁障灭火机器人控制系统总体结构框图。
图2为STC12C5A60S2引脚图。
图3为Arduino红外开关工作原理图。
图4为TX05D的内部电路图
图5为PT2262的引脚图
图6为L298的内部逻辑图
图7为A/D转换流程图
图8为直流电机驱动电路示意图
图9为短信程序流程图
图10为避障程序流程图
图11为7805电路图
图12为系统实施流程图。
具体实施方式
本发明的优选实施结合附图说明如下:
实施例一:
如图1所示,一种智能避障灭火机器人控制系统,包括STC12C5A60S2控制模块1、遥控器模块2、远红外传感器3、避障传感器4、电机模块5、避障模块6、火源检测模块7、短信模块8、灭火模块9、电源模块10。其特征在于:所述遥控器模块2、远红外传感器3和壁障传感器4的输入端与STC12C5A60S2控制模块2的输出端连接,检测单位中的红外传感器3将检测到的火源信号传到STC12C5A60S2控制模块1中。STC12C5A60S2控制模块1的输出端与电机模块5,避障模块6,火源检测模块7、短信模块8和灭火模块9的输入端连接,电源模块10为STC12C5A60S2控制模块1、遥控器模块2、电机模块5、避障模块6、火源检测模块7、短信模块8和灭火模块9提供电源。当在寻找火源,发射式光电开关避障传感器4将检测到的障碍物转化为电平信号传输到STC12C5A60S2控制模块1,根据障碍物的位置通过避障模块进行避障。当有些特定的工作环境是机器人无法实现智能行走,还可以通过遥控模块2对机器人进行控制。还可以通过遥控模块对机器人进行控制,尽量避免火灾的发生。
实施例二:
如图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9、图10、图11本实施例与实施例一基本相同,不同之处在于:所述STC12C5A60S2控制模块1与MCS-51单片机产品兼容、8K字节在系统可编程Flash存储器、1000次擦写周期、全静态操作:0Hz~33Hz、三级加密程序存储器、32个可编程I/O口线、三个16位定时器/计数器八个中断源、全双工UART串行通道、低功耗空闲和掉电模式、掉电后中断可唤醒、看门狗定时器、双数据指针、掉电标识符。STC89C52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器,具有8K在系统可编程Flash存储器。使用高密度非易失性存储器技术制造,与工业80C51产品指令和引脚完全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统可编程,亦适于常规编程器。在单芯片上,拥有灵巧的8位CPU和在线系统可编程Flash,使得STC89C52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。STC89C52具有以下标准功能:8k字节Flash,256字节RAM,32位I/O口线,看门狗定时器,2个数据指针,三个16位定时器/计数器,一个6向量2级中断结构,全双工串行口,片内晶振及时钟电路。另外,STC89C52可降至0Hz静态逻辑操作,支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下,CPU停止工作,允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下,RAM内容被保存,振荡器被冻结,单片机一切工作停止,直到下一个中断或硬件复位为止。8位微控制器8K字节在系统可编程Flash。
所述遥控器模块2采用PT2262/2272编解码芯片PT2262/2272是一种CMOS工艺制造的低功耗低价位通用编解码电路,PT2262/2272最多可有12位(A0-A11)三态地址端管脚—悬空、接高电平、接低电平,任意组合可提供531441地址码,PT2262最多可有6位(D0-D5)数据端管脚,设定的地址码和数据码从17脚串行输出,可用于无线遥控发射电路。遥控器定义1、2、3、4、5、6六个端口分别于STC12C5A60S2控制模块1上的P2.0、P2.1、P2.2、P2.3、P2.4、P2.5相连接,用于控制机器人前面两个驱动轮的前进,后退,左转,右转,遥控转置开启,遥控装置停止。
所述远红外传感器3采用火焰传感器也叫做远红外火焰探头,它可以用来探测火源或其它一些波长在700nm~1000nm范围内的热源。在灭火过程中,远红外火焰探头起着非常重要的作用,它被当作机器人的眼睛来寻找火源。远红外火焰探头将外界红外线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。外界红外线越强,数值越小;红外线越弱,数值越大。这样,只要对A/D值进行相应处理就可以判断出火焰的位置。定义其端口Out1与STC12C5A60S2单片机P3.6相连接,低电平有效。
所述避障传感器4采用反射式光电传感器,叫做Arduino红外开关,这种传感器的电压为直流5V,电流为100mA,测量范围3-80CM,而且是NPN常开。定义端口Out2与STC12C5A60S2单片机的P3.4相连接,其为低电平有效。
所述电机模块5由于小车驱动电机驱动模块,考虑到电机的高功率性、高电压以及随时带来的高电流的一系列特性,这里采用75A大功率光耦隔离驱动模块。智能机器人行走主要靠前端的两个轮子,因此分别通过大直流电机对其控制,定义大直流电机A1,A2,B1,B2四个端口与STC12C5A60S2单片机P1.1,P1.2,P0.6,P0.7四个引脚相连接,A1,A2控制左轮的正反转,B1,B2控制右轮的正反转。同时两个主要驱动轮配合一个万向轮实现智能灭火机器人的转向,使其更加灵活。
所述火源检测模块7远红外火焰传感器3将外界红外线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。外界的红外线越强,其数值越小;红外线越弱,其数值越大。这样,只要对A/D值进行相应处理就可以判断出火焰的位置。为了减小误差,提高准确度我共用了4个远红外火焰传感器,安装在小车前部正上方,分“十”字排列,这样可以消除火源放置的各种特殊情况,减少程序编写的量。火源检测模块7由四个远红外传感器制成,在智能灭火小车行走过程中需要完成的动作是左右运动和上下运动。左右运动是确定在机器人的周围是否有火源存在,而上下运动是确定火源的具体位置,从而使布置板的中心尽可以的准确对火源进行灭火。火源检测模块7需要完成的动作和机器手完成的动作本质上是一样的,选用比较常用的舵机控制器来控制火源检测模块。舵机是一种位置伺服的驱动器,适用于那些需要角度不断变化并可以保持的控制系统。采用两个RB-421舵机,此舵机有三条控制线,分别为:电源线、地线及控制线。水平舵机定义端口horizontal与STC12C5A60S2单片机P0.0相连,水平舵机定义端口vertical与STC12C5A60S2单片机(1)P0.1相连,均为高电平有效。两个RB-421舵机通过小直流电机来控制,小直流电机两个端口IN1与IN2分别与STC12C5A60S2单片机P2.0与P2.1相连用于控制一个舵机上下转动,一个舵机左右转动。
所述短信模块8采用TC35i模块,TC35i是德国SIEMENS(西门子)公司的一款双频900/1800MHZ高度集成的GSM模块,TC35i模块有40个引脚,通过一个ZIF零阻力插座连接器引出。30、31、32脚为控制脚,其中30为RTCbackup,31为Powerdown,32为SYNC。将模块的30与31引脚分别于STC12C5A60S2控制模块P3.0与P3.1连接。
所述灭火模块9采用水泵抽取液体进行灭火。水泵定义控制口WATER与STC12C5A60S2控制模块P1.0口相连接。当火源检测模块7检测到火源时,STC12C5A60S2控制模块1输出低电平,水泵抽去液体喷射灭火。
所述电源模块10采用了一组电动车专用的高功率12V20AH的电池,标称电压为24.6V,为电机模块5(直流大电机、小电机)供电。针对这次的高功率电机的影响采用了双电源的方式,另外提供一个12V的小蓄电池为STC12C5A60S2控制模块1、火源检测模块7、避障模块6。STC12C5A60S2单片机需要的是5V的电压,所以我选用了一块7805芯片为单片机提供电压5V的稳定电压。
所述当远红外传感器3,将检测到的火源转化为电平信号传输到STC12C5A60S2控制模块,该模拟电压信号经A/D转换后,进入STC12C5A60S2单片机,单片机通过比较输入AD值的差值来控制火焰检测模块的瞄准,瞄准后STC12C5A60S2单片机直接给L298N一个控制信号,驱动灭火装置进行灭火。当火势过大无法灭火时将发送短信到特定的手机,通过短信模块8进行求助。采用TLC2543芯片来完成对红外接收管的A/D转换。TLC2543是TI公司的12位串行模数转换器,使用开关电容逐次逼近技术完成A/D转换过程。由于是串行输入结构,能够节省51系列单片机I/O资源,而且在工作温度范围内只需10μs的转换时间,减少了软件的运行时间。A/D转换TLC2543的通信口定义四个端口AD_SCK、AD_SDI、AD_SDO、AD_CS分别于STC12C5A60S2单片机1的P1.4、P1.5、P1.6、P1.7相连接。
实施例三:
参见图12,本智能避障灭火机器人控制系统具体的工作过程:启动智能避障灭火机器人并对各个参数进行初始化,小车可以通过智能行走寻找火源,如果地势复杂并且障碍物较多人们可以通过遥控模块控制智能避障灭火机器人进行行走。小车智能行走的开启红外火焰检测,如果智能避障灭火机器人没有遇到火源就继续行走寻找火源,如果遇到火源则对火源进行定位,并且开始灭火装置即控制水泵对火源进行灭火,若火源被熄灭发送短信“已成功灭火”到指定手机并继续寻找火源若火源未被熄灭则发送短信“火势很大速救火”到指定的手机。在寻找火源的同时同时开启避障传感检测转置,没有遇到障碍是继续行走,当遇到障碍是通过壁障算法改变小车的行走方向后继续行走寻找火源。
Claims (13)
1.一种智能避障灭火机器人控制系统,包括STC12C5A60S2控制模块(1)、遥控器模块(2)、远红外传感器(3)、避障传感器(4)、电机模块(5)、避障模块(6)、火源检测模块(7)、短信模块(8)、灭火模块(9)和电源模块(10),其特征在于:所述遥控器模块(2)、远红外传感器(3)和壁障传感器(4)的输出端与STC12C5A60S2控制模块(1)的输入端连接,红外传感器(3)将检测到的火源信号传到STC12C5A60S2控制模块(1)中;STC12C5A60S2控制模块(1)的输出端与电机模块(5)、避障模块(6)、火源检测模块(7)、短信模块(8)和灭火模块(9)的输入端连接,电源模块(10)为STC12C5A60S2控制模块(1)、遥控器模块(2)、电机模块(5)、避障模块(6)、火源检测模块(7)、短信模块(8)和灭火模块(9)提供电源;当在寻找火源,避障传感器(4)将检测到的障碍物转化为电平信号传输到STC12C5A60S2控制模块(1),根据障碍物的位置通过避障模块进行避障;有些特定的工作环境是机器人无法实现智能行走,可通过遥控模块(2)对机器人进行控制;使人们可以尽量避免火灾的发生。
2.根据权利要求1所述的智能壁障灭火机器人控制系统,其特征在于:所述STC12C5A60S2控制模块(1)与MCS-51单片机产品兼容、8K字节在系统可编程Flash存储器、1000次擦写周期、全静态操作:0Hz~33Hz、三级加密程序存储器、32个可编程I/O口线、三个16位定时器/计数器八个中断源、全双工UART串行通道、低功耗空闲和掉电模式、掉电后中断可唤醒、看门狗定时器、双数据指针、掉电标识符;STC89C52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器,具有8K在系统可编程Flash存储器;使用高密度非易失性存储器技术制造,与工业80C51产品指令和引脚完全兼容;片上Flash允许程序存储器在系统可编程,亦适于常规编程器;在单芯片上,拥有灵巧的8位CPU和在线系统可编程Flash。
3.根据权利要求1所述的智能壁障灭火机器人控制系统,其特征在于:所述遥控器模块(2)采用PT2262/2272编解码芯片PT2262/2272是一种CMOS工艺制造的低功耗低价位通用编解码电路,PT2262/2272最多可有12位(A0-A11)三态地址端管脚—悬空、接高电平、接低电平,任意组合可提供531441地址码,PT2262最多可有6位(D0-D5)数据端管脚,设定的地址码和数据码从17脚串行输出,可用于无线遥控发射电路;所述遥控器(2)定义1、2、3、4、5、6六个端口分别于STC12C5A60S2控制模块(1)上的P2.0、P2.1、P2.2、P2.3、P2.4、P2.5相连接,用于控制机器人前面两个驱动轮的前进,后退,左转,右转,遥控转置开启,遥控装置停止。
4.根据权利要求1所述的智能壁障灭火机器人控制系统,其特征在于:远红外传感器(3)采用火焰传感器也叫做远红外火焰探头,它可以用来探测火源或其它一些波长在700nm~1000nm范围内的热源;在灭火过程中,远红外火焰探头起着非常重要的作用,它被当作机器人的眼睛来寻找火源;远红外火焰探头将外界红外线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;外界红外线越强,数值越小;红外线越弱,数值越大;定义其端口Out1与STC12C5A60S2单片机P3.6相连接,低电平有效;STC12C5A60S2单片机速度比一般单片机快12倍,在电子类产品中广泛的应用。
5.很据权利要求1所述的智能壁障灭火机器人控制系统,其特征在于:避障传感器(4)采用反射式光电传感器,叫做Arduino红外开关,这种传感器的电压为直流5V,电流为100mA,测量范围3-80CM,而且是NPN常开;定义端口Out2与STC12C5A60S2(1)单片机的P3.4相连接,其为低电平有效。
6.根据权利要求1所述的智能壁障灭火机器人控制系统,其特征在于:所述电机模块(5)包括小直流电机和大直流电机,并采用内部集成有两个桥式电路的专用芯片L298所组成的电机驱动电路来驱动这两个直流电机;所述电源模块(5)通过大直流电机控制智能机器人前端的两个轮子;定义大直流电机A1,A2,B1,B2四个端口与STC12C5A60S2(1)单片机P1.1,P1.2,P0.6,P0.7四个引脚相连接,A1,A2控制左轮的正反转,B1,B2控制右轮的正反转。
7.根据权利要求1所述的智能壁障灭火机器人控制系统,其特征在于:火源检测模块(7)远红外火焰传感器(3)将外界红外线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;外界的红外线越强,其数值越小;红外线越弱,其数值越大;这样,只要对A/D值进行相应处理就可以判断出火焰的位置;为了减小误差,提高准确度我共用了4个远红外火焰传感器,安装在小车前部正上方,分“十”字排列,这样可以消除火源放置的各种特殊情况,减少程序编写的量。
8.根据权利要求1所述的智能壁障灭火机器人控制系统,其特征在于:短信模块(8)采用TC35i模块,TC35i是德国SIEMENS(西门子)公司的一款双频900/1800MHZ高度集成的GSM模块,TC35i模块有40个引脚,通过一个ZIF零阻力插座连接器引出;30、31、32脚为控制脚,其中30为RTCbackup,31为Powerdown,32为SYNC;将模块的30与31引脚分别于STC12C5A60S2控制模块(1)P3.0与P3.1连接。
9.根据权利要求1所述的智能壁障灭火机器人控制系统,其特征在于:灭火模块(9)采用水泵抽取液体进行灭火;水泵定义控制口WATER与STC12C5A60S2控制模块(1)P1.0口相连接;当火源检测模块(7)检测到火源时,STC12C5A60S2控制模块(1)输出低电平,水泵抽去液体喷射灭火。
10.根据权利要求1所述的智能壁障灭火机器人控制系统,其特征在于:电源模块(10)采用了一组电动车专用的高功率12V20AH的电池,标称电压为24.6V,为电机模块(5)中的直流大电机和小电机供电;针对这次的高功率电机的影响采用了双电源的方式,另外提供一个12V的小蓄电池为STC12C5A60S2控制模块(1)、火源检测模块(7)、避障模块(6);STC12C5A60S2单片机需要的是5V的电压,所以我选用了一块7805芯片为单片机提供电压5V的稳定电压。
11.根据权利要求7所述的智能壁障灭火机器人控制系统,其特征在于:火源检测模块(7)由四个远红外传感器制成,在智能灭火小车行走过程中需要完成的动作是左右运动和上下运动;左右运动是确定在机器人的周围是否有火源存在,而上下运动是确定火源的具体位置,从而使布置板的中心尽可以的准确对火源进行灭火;选用比较常用的舵机控制器来控制火源检测模块完成上下运动或左右运动;舵机是一种位置伺服的驱动器,适用于那些需要角度不断变化并可以保持的控制系统。
12.根据权利要求10所述的智能壁障灭火机器人控制系统,其特征在于:当远红外传感器(3),将检测到的火源转化为电平信号传输到STC12C5A60S2(1)控制模块,该模拟电压信号经A/D转换后,进入STC12C5A60S2(1)单片机,单片机通过比较输入AD值的差值来控制火焰检测模块的瞄准,瞄准后STC12C5A60S2单片机直接给L298N一个控制信号,驱动灭火装置进行灭火;当火势过大无法灭火时将发送短信到特定的手机,通过短信模块(8)进行求助;采用TLC2543芯片来完成对红外接收管的A/D转换;TLC2543是TI公司的12位串行模数转换器,使用开关电容逐次逼近技术完成A/D转换过程;由于是串行输入结构,能够节省51系列单片机I/O资源,而且在工作温度范围内只需10μs的转换时间,减少了软件的运行时间;A/D转换TLC2543的通信口定义四个端口AD_SCK、AD_SDI、AD_SDO、AD_CS分别于STC12C5A60S2单片机(1)的P1.4、P1.5、P1.6、P1.7相连接。
13.根据权利要求11所述的智能壁障灭火机器人控制系统,其特征在于:采用两个RB-421舵机,此舵机有三条控制线,分别为:电源线、地线及控制线;电源线与地线用于提供内部的电机及控制线路所需的能源,电压通常介于3V—7.2V之间,采用常用的5V电压,电源线接在一块7805的芯片上,因为伺服电机会产生噪音,所以电源与处理系统的电源隔离;而控制线与单片机相连,单片机输入一个周期性的正向脉冲信号,这个周期性脉冲信号的高电平时间通常在1ms—2ms之间,而低电平时间应在5ms到20ms之间;水平舵机定义端口horizontal与STC12C5A60S2单片机(1)P0.0相连,水平舵机定义端口vertical与STC12C5A60S2单片机(1)P0.1相连,均为高电平有效;所述两个RB-421舵机通过小直流电机来控制,小直流电机两个端口IN1与IN2分别与STC12C5A60S2单片机(1)P2.0与P2.1相连用于控制一个舵机上下转动,一个舵机左右转动。
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