智能消防小車的設計

趙玲峰，張俊翔，李紀寧，紀正東

（廣西大學行健文理學院，南寧，530005）

智能消防小車的設計

趙玲峰，張俊翔，李紀寧，紀正東

（廣西大學行健文理學院，南寧，530005）

本智能電動消防車以硬化塑料為底盤，以STC89C52單片機為控制核心，配合L298N電機驅動模塊以及火焰傳感器，合理的利用了整個芯片以及各個部件的綜合性能，采用火焰傳感器對蠟燭進行探測，將信息反饋到單片機上從而利用水瓶滅火。

單片機；熱能跟蹤；滅火

隨著科技的快速發展，國內外對小型智能系統的應用越來越廣泛，種類也越來越多。本題目就是結合有關科研項目而確定的設計類課題，所設計的智能尋跡滅火小車應能夠實現自動發現火源、自動尋跡、自動前進接近火源并完成滅火任務的功能。本設計通過采用STC89C52單片機為控制核心，實現對小車的智能控制。該控制系統不僅在智能小車中有很強的實用價值，在汽車應用、智能機器人等方面都有很強的實用價值，尤其是在機器人研究方面具有很好的發展前景。所以本設計與實際相聯系，具有重要的現實意義。

1　設計方案

采用塑料車板為車模。通過小車原地旋轉探測火源信息反饋到STC89C52單片機，單片機控制以L298N芯片為主的驅動電路向火源方向前進并進行滅火，即自動探測火源，智能滅火。根據智能消防車方案的設計，智能車共包括四個傳感器模塊、STC89C52模塊、驅動模塊、電源模塊等四個模塊。系統硬件結構如圖1所示。

圖1　系統硬件結構圖

2　系統各模塊實現簡介

2.1傳感器模塊

傳感器模塊為火焰傳感器。火焰傳感器負責感知外部世界的火源信息，為智能車實現智能滅火提供所需的信息。火焰探測器會自動探測小車前方是否有火源，然后把對應的信號以高低電平的形式傳送給CPU。紅外探測器能夠自動正確、快速地感應火源，其靈敏度可調，性能好，可靠行高，而且靈活方便。該火焰傳感器可以檢測火焰或者波長在760納米～1100納米范圍內的光源，打火機測試火焰距離為80cm，對火焰越大，測試距離越遠，探測角度60度左右，對火焰光譜特別靈敏。小板輸出接口可以與單片機IO口直接相連傳感器與火焰要保持一定距離，以免高溫損壞傳感器，對打火機測試火焰距離為80cm，對火焰越大，測試距離越遠。

2.2控制器模塊

STC89C52單片機是整個小車系統的核心，其對各種輸入信號進行處理和分析，并作出相應的控制。STC89C52是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 8K 在系統可編程Flash存儲器。在單芯片上，擁有靈巧的8 位CPU 和在系統可編程Flash，使得STC89C52為眾多嵌入式控制應用系統提供高靈活、超有效的解決方案。

2.3電源模塊

把電壓為7.2V的電池經7805穩壓后，其電路圖如下：穩壓后可以完成如下功能：經過穩壓芯片7805穩壓后，輸出5V電壓以驅動單片機工作，同時經過穩壓芯片7穩壓后，輸出5V電壓以對火焰傳感器供電，電源設計圖如圖2所示。

圖2　電源設計原理圖

2.4驅動模塊

采用專用芯片L298N作為電機驅動芯片。L298N是一個具有高電壓大電流的全橋驅動芯片，它相應頻率高，L298N芯片可以驅動兩個二相電機，也可以驅動一個四相電機，輸出電壓最高可達50V，可以直接通過電源來調節輸出電壓；可以直接用單片機的IO口提供信號；電路簡單，使用比較方便。

2.5滅火模塊

如圖3所示，滅火風扇的驅動由5v電源供電。利用三級管的開關應用，實現單片機控制風扇轉停。當單片機給低電平時，風扇開始轉動吹滅火焰，否則不轉。

圖3　滅火風扇原理圖

3　程序實現

為了體現程序的模塊性和可移植性，把程序分成各個模塊進行分別處理，而各模塊也有相應的形參做為接口，可以做到可移植性，通用性。程序上電運行后，便進行單片機的初始化。初始化的工作包括有兩部分，一部分是對于單片機各個應用到的模塊進行初始化。第二部分是應用程序初始化，是對于智能消防車控制程序中應用到的變量值進行初始化。 初始化完成后，進入火源方向探測程序。該程序通過火焰傳感器精確得到火源方向以及車離火源的距離。程序在主循環中不停地監控數據。滅火電機上電噴水滅火。程序流程圖如圖4所示。

4　結語

本文設計的小車的特點能實現自動尋路找到火源，滅火全程均為自動，不需要人員干擾、遙控。但由于火焰傳感器的檢測角度為60度，并不能在安全區檢測到整張地圖，所以對于火源的位置有一定的局限。解決這一問題可以使用多個遠紅外火焰傳感器排列成一定角度，實現對全地圖的檢測。本文設計的智能小車有一定的現實意義和市場價值。

圖4　程序流程圖

［1］翟玉文.梁偉.艾學忠.電子設計與實踐［M］.北京：中國電力出版社，2005.256-257.

［2］張景元.基于單片機的多用途定時器的設計與實現［J］.電子工程師，2000年第8期22-31.

［3］張專成.趙懷勛.單片機測控系統中的監視定時器［J］.武警技術學院學報，Mar 1997.

［4］馮成龍.傳感器應用技術項目化教程.北京：清華大學出版社；北京交通大學出版社，2009.7

Design of intelligent fire fighting vehicle

Zhao Lingfeng，Zhang Junxiang，Li Jining，Ji Zhengdong
（Guangxi University XingJian College of Science and Liberal Arts，530005）

The intelligent electric vehicle to fire hardened plastic chassis，STC89C52 microcontroller to control the core，with the L298N motor drive module and flame sensor，reasonable use of the comprehensive performance of the whole chip and each component，using flame sensor to detect the candle，feedback to the microcontroller to use fire extinguisher bottle.

single chip microcomputer；heat tracing；fire extinguishing

廣西大學生創新創業計劃項目、廣西大學行健文理學院大學生創新創業計劃項目